DE102005042858A1

DE102005042858A1 - Heizvorrichtung für flächiges Material

Info

Publication number: DE102005042858A1
Application number: DE200510042858
Authority: DE
Inventors: Domingo Rohde; Knut Behnke; José Manuel Catalá-Civera; Frank-Michael Morgenweck
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für flächiges Material, dass mit einem Mikrowellenresonator, der stehende Mikrowellen ausbildet, mit Mikrowellen-Energie beaufschlagt wird. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung für flächiges Material bereitzustellen, das mit einem Mikrowellenresonator, der stehende Mikrowellen ausbildet, mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird, wobei der Mikrowellenresonator in eleganter, kompakter und ökonomischer Weise auf eine relativ größere Fläche des Bedruckstoffs einwirken soll. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass der Resonator mindestens zwei Heizabschnitte hat, die durch eine Umlenkung für die Mikrowellen miteinander verbunden sind. DOLLAR A In einer bevorzugten Form wird der Resonator für in ihm resonant oszillierende Wellen als Hohlwellenleiter ausgebildet. DOLLAR A Die Heizvorrichtung nach dieser Erfindung ist besonders geeignet, eine endlose Papierbahn mit Energie zu beaufschlagen, wobei diese Papierbahn eine flüssige, pastöse oder trockene Farbe trägt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für flächiges Material, dass mit einem Mikrowellenresonator, der stehende Mikrowellen ausbildet, mit Mikrowellen-Energie beaufschlagt wird.

Bei Druckverfahren unter Verwendung von endlosen Papierbahnen muss die Papierbahn nach Applizieren des Farbmittels in der Regel erwärmt werden, um einen trocknen und abriebfesten Druck zu erzeugen. Bei flüssigen oder pastösen Farben dient diese Erwärmung in erste Linie einer Trocknung der Farbe, während trockene Farben wie beispielsweise Pulverlacke und Toner vor allem durch Erhitzen und Erweichen von Farbe oder Toners und/oder Erhitzen des Bedruckstoffes vorzugsweise an der Papierfaser eines als Bedruckstoff verwendeten Papiers verankert wurden.

Für das Erhitzen von flächigem Material und insbesondere Papierbahnen ist die Nutzung von Mikrowellen prinzipiell bekannt. Da die Absorption von Mikrowellenenergie in trocknen oder nicht wässrigen flüssigen oder pastösen Farbmitteln, häufig um mindestens eine Größenordnung kleiner ist als im Bedruckstoff, wird bei so einer Ausgangslage bevorzugt der Bedruckstoff durch die Mikrowellen aufgeheizt und der Bedruckstoff erhitzt seinerseits das auf ihm befindliche Farbmittel. Diese Situation ist beispielsweise bei der Fixierung von Trockentoner bei einem elektrophotographischen Drucker gegeben. Andererseits ist die Absorption von Mikrowellenenergie in wasserbasierten Farben größer als im Papier so dass in einer solchen Situation demgegenüber eine selektiv stärkere Aufheizung dieser Farben verglichen mit dem Bedruckstoff auftritt. Diese Situation ist zum Beispiel beim Ink-Jet-Drucken mit wasserbasierenden Farben gegeben.

Bekanntermaßen sind bei der Nutzung von Mikrowellen für die Erwärmung von Bedruckstoffen charakteristische Werte des verwendeten Bedruckstoffes, wie zum Beispiel Gewicht, Feuchte und Zusammensetzung, zu berücksichtigen.

So ist beispielsweise aus der DE-A-101 45 002 eine Bildfixierungseinrichtung bekannt, die ein Bild aus Toner unter Nutzung von Hochfrequenzwellen, insbesondere Mikrowellen, auf einem Bedruckstoff, insbesondere einem Blatt Papier, fixiert. Ein Aspekt der bekannten Einrichtung ist dabei, dass zur homogenen Erhitzung des Bedruckstoffes wenigstens zwei Resonatoren in Transportrichtung des Bedruckstoffes hintereinander verwendet werden und dass die Maxima der Mikrowellen in den in Transportrichtung aufeinanderfolgenden Heizabschnitten des Mikrowellenresonators um den Abstand zweier benachbarter Maxima in einem Heizabschnitt geteilt durch die Zahl der Heizabschnitte gegeneinander versetzt sind.

Bei dieser Lösung werden mehrere Resonatoren – mindestens zwei – benötigt. Dies bedeutet eine aufwendige mehrfache Anordnung von Resonatoren mit der dazugehörigen Regelung und Versorgung. Alternativ kann ein Leistungsteiler eingesetzt werden. Dies führt aber dazu, das der Abstand zwischen Leistungsteiler und Resonator wegen des Versatzes der Maxima gegeneinander nicht gleich ist. Diese Lösung führt zu einer instabilen Ausprägung der stehenden Mikrowellen im Resonator und damit zu einer ungleichmäßigen Heizung des Materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung für flächiges Material bereitzustellen, das mit einem Mikrowellenresonator, der stehende Mikrowellen ausbildet, mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird wobei der Mikrowellenresonator in eleganter, kompakter und ökonomischer Weise auf eine relativ größere Fläche des Bedruckstoffs einwirken soll.

Bevorzugt soll zudem die erfindungsgemäße Einrichtung durch eine relativ ihre geringe Baugröße in Materialbewegungsrichtung insbesondere zur Anordnung zwischen je zwei Druckwerken einer Druckmaschine geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung gelöst die sich dadurch auszeichnet, dass der Resonator mindestens zwei Heizabschnitte hat, die durch eine Umlenkung für die Mikrowellen miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird somit ein Resonator verwendet werden, der einteilig oder mehrteilig zwei Heizabschnitten aufweist wird und der so aufgebaut ist, dass die Maxima des zweiten Heizabschnittes sich – in Materialbewegungsrichtung gesehen – im Bereich der Minima des ersten Heizabschnittes befinden. Dadurch wird eine gleichmäßige und relativ großflächige Heizung des flächigen Materials erreicht.

In einer bevorzugten Form wird der Resonator für in ihm resonant oszillierende Wellen als Hohlwellenleiter ausgebildet. In dem Hohlwellenleiter können die Wellen auf das zu erhitzende Material einwirken.

Dabei kann als Umlenkung beispielsweise ein Umlenkungsbogen vorgesehen werden. Ein besonders kompakter Aufbau kann durch Verwendung von Reflexionsflächen für die stehende Mikrowelle erreicht werden, da dann die beiden Heizabschnitte leichter unmittelbar aufeinander folgend in Transportrichtung des Substrats angeordnet werden können. In einer bevorzugten Anordnung werden zwei Reflexionsflächen vorgesehen, die unter 45° zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Mikrowelle angeordnet sind. In einer besonders bevorzugten Anordnung sind die beiden Heizabschnitte im wesentlichen parallel angeordnet und es erfolgt eine Umlenkung um etwa 180°C.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, einen Einmoden-Hohlwellenresonator vom Typ TE10N zu verwenden. Bei so einem transversal-elektrischen Resonator steht das elektrische Feld senkrecht auf der Ausbreitungsrichtung der Mikrowelle und es bildet sich eine sinusförmige elektrische Feldverteilung in der Ausbreitungsrichtung der Welle aus mit je zwei Feldstärkemaxima pro Wellenlänge der Mikrowelle.

Dabei führt ein Transportweg für das flächige Material durch die aufeinanderfolgenden Heizabschnitte. In einer bevorzugten Ausführung werden die Ebene und die Breite des Transportweges durch Schlitze in den Heizabschnitten des Resonators vorgegeben.

Eine Chokeanordnung (Dämpfungsanordnung) wie sie beispielsweise in DE-A-DE10246394 beschrieben wird, dämpft die Leckstrahlung signifikant. Dazu können beispielsweise regelmassige Stabsstrukturen oder absorbierendes Material an der Außenseite der Heizabschnitte im Bereich der Schlitze angeordnet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Heizvorrichtung werden für eine homogene Erhitzung des mit Farbe belegten Bedruckstoffes mindestens zwei Heizabschnitte für die Mikrowellen angeordnet, in denen die Maxima der Mikrowellen in den in Transportrichtung aufeinanderfolgenden Heizabschnitten des Mikrowellenresonators um den Abstand zweier benachbarter Maxima in einem Hohlleiter geteilt durch die Zahl der Heizabschnitte gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird eine gleichförmige Heizung des flächigen Materials sichergestellt.

Der Mikrowellenresonator wird bevorzugt an einem Ende durch eine Blende begrenzt und am anderen Ende durch einen Stempel abgeschlossen. Die Größe der Blende hat beispielsweise Einfluss auf die Abstimmschärfe des Resonators, das heißt wie empfindlich der Resonanzzustand auf Änderungen der Betriebsbedingungen reagiert. Der Stempel oder auch Kurzschlussschieber kann wie ein Kolben verschiebbar angeordnet werden, um eine Abstimmung des Resonators auf die Resonanzwellenlänge zu ermöglichen. Die Blende kann alternativ in Wellenausbreitungsrichtung vor oder hinter dem Verjüngungsstück (Querschnittswandler) angeordnet werden.

Eine optimale Anpassung ist erreicht, wenn die bedruckten Bereiche eine maximale Temperatur erreichen und gleichzeitig die unbedruckten Bereiche möglichst wenig erwärmt werden. Typische Temperaturdifferenzen sind 15°C bis 30°C. Prinzipiell können alle Frequenzen des Mikrowellenbereiches von 100 MHz bis 100 GHz verwendet werden. Üblicherweise werden die zur industriellen, wissenschaftlichen oder medizinischen Nutzung freigegebenen ISM-Frequenzen, vorzugsweise 2,45 GHz, genutzt. Eine Verwendung anderer Frequenzen in dem genannten weiten Frequenzbereich kann aber vorteilhaft sein und zu einem größeren Temperaturunterschied zwischen bedrucken und unbedruckten Bereichen führen.

Die Heizabschnitte können als freie Arme ohne Berührung ausgeführt werden. Alternative Ausführungsformen können aber auch ohne Anspruch auf Vollständigkeit eine direkt berührende Anordnung der Arme vorsehen. Eine bevorzugte Variante sieht die Fertigung der Arme aus einem Stück mit gemeinsamen Wandflächen vor. In so einem kompakten Bauteil können dann auch die Umlenkungen, der Querschnittswandler und ein eventuell vorgesehener Stempel mit vorgesehen werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass, mindestens ein einfügbares Distanzstück bzw. Verlängerungsstück in die Heizvorrichtung vorgesehen ist. Wenn in einem erfindungsgemäßen Resonator mit beispielsweise zwei Heizabschnitten im Betrieb der Resonanzzustand durch Verschieben des Stempels hergestellt wird, bilden sich in beiden Heizabschnitten Maxima und Minima aus. Sie sind aber in der Regel nicht gegeneinander versetzt sind sondern beliebig zueinander angeordnet. Durch Einsetzen eines oder mehrerer Distanzstücke und entsprechender Verschiebung des Stempel zum Ausgleich der Resonatorlänge kann die Zuordnung der Minima und Maxima in den beiden Heizabschnitten hergestellt werden. Ein derartiges Distanzstück kann zwischen Blende und dem ersten Heizabschnitt vorgesehen sein.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor dass mindestens ein Distanzstück in der Heizvorrichtung zwischen dem ersten und dem zweitem Heizabschnitt vorgesehen ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Heizvorrichtung wird mindestens ein weiteres bewegliches Abstimmelement neben dem Stempel zur Abstimmung des Resonanzzustandes im Resonator angeordnet. Ein derartiges bewegliches Abstimmelement wird beispielsweise in DE-C1-10210936 beschrieben. Ein derartiges Abstimmelement wird bevorzugt aus einem dielektrischen Material mit geringer Absorption für mikrowellen in dem gewählten Frequenzbereich gefertigt und im Resonator bewegt, um unterschiedliche Betriebsbedingungen wie beispielsweise unterschiedliche Materialien auszugleichen. Dadurch kann auf ein Verschieben des Stempels oder sogar auf den Stempel selber in solchen Fällen verzichtet werde. Bei einem Resonator mit zwei oder mehr Heizabschnitten kann durch eine derartige Anordnung zwar der Resonanzzustand bei Verstimmen des Resonator durch Änderungen der Betriebsbedingungen insbesondere Wechsel des Materials wieder hergestellt werden. Allerdings verschieben sich auch die Maxima und Minima in den Heizabschnitten zu einander bedingt durch die Veränderung der Hohlleiterwellenlänge durch die Änderung beispielweise des Materials. Dies kann dadurch ausgeglichen werden, dass sich je ein Element zum Abstimmen des Resonanzzustandes in jedem der Heizabschnitte befinden. Besonders bevorzugt wird eine Anordnung, bei der sich Abstimmelemente über die ganze Länge der Schlitze erstrecken.

Die Heizvorrichtung nach dieser Erfindung ist besonders geeignet eine endlose Papierbahn mit Energie zu beaufschlagen wobei diese Papierbahn eine – bevorzugt wasserbasierende – flüssige, pastöse oder trocken Farbe trägt. In einer bevorzugten Ausführung ist sie vorgesehen eine endlose Papierbahn mit Energie zu beaufschlagen die mit kontinuierlichen Ink-Jet-Druckwerken mit flüssiger Farbe beaufschlagt ist. Dabei bewegt sich die Papierbahn beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 1–10 m/s an den Druckwerken vorbei.

In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Erfindung ist die erfinderische Heizvorrichtung zur Anordnung zwischen je zwei Druckwerken ausgebildet und vorgesehen. Dadurch kann zum Beispiel zwischen je zwei Aufträgen von Farbauszügen, beispielsweise per Ink-Jet, jeweils das Druckbild vor dem nächsten Farbauftrag getrocknet wurde. Dadurch wird beispielweise ein Verlaufen der Tinte in noch nicht getrocknete Farbauftrage des vorherigen Druckwerks verhindert. Auch wird das Wegschlagen der Farbe reduziert und dadurch ein kräftiger Farbeindruck erreicht. Eine derartige Anordnung kann auch durch eine weitere erfindungsgemäße Heizanordnung nach dem letzen Druckwerk ergänzt werden zum Trocknen des letzten Farbauftrages.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die erfinderische Heizvorrichtung zum Vorheizen der endlosen Papierbahn vor dem ersten Farbauftrag verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mit den Zeichnungen dargestellt, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, ohne dass die Erfindung auf die erläuterten Beispiele beschränkt wird.

Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung mit zwei Heizabschnitten in denen die Maxima in den beiden Heizabschnitten um den halben Abstand zweier Maxima gegeneinander versetzt sind,

2 eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung bei der die Maxima in den beiden Heizabschnitten nicht um λ/4 gegeneinander versetzt sind,

3 die erfindungsgemäße Heizeinrichtung aus 2, bei der die Maxima in den beiden Heizabschnitten nach Einsetzen von zwei Distanzstücken um λ/4 gegeneinander versetzt sind,

4 eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung mit zwei Heizabschnitten und einem verschiebbares Abstimmelement, das vollständig in den Resonator eingeschoben ist.

5 die Heizeinrichtung mit Verjüngungsstück, gemäss 4, bei der das verschiebbare Abstimmelement vollständig aus dem Resonator herausgezogen ist.

6 einen Ausschnitt aus einem Heizabschnitt einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, bei der sich ein Abstimmelement über die gesamte Länge eines Materialschlitzes eines Heizabschnittes erstreckt,

7 einen Querschnitt durch den Heizabschnitt der Heizeinrichtung gemäss 6 mit einer ersten Position des Abstimmelementes und schließlich,

8 den Querschnitt gemäss 7 mit einer zweiten Position des Abstimmelementes.

1 zeigt das Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in Aufsicht. Ein Resonator 1 des Typs TE10N wird begrenzt durch eine Blende 2 und einen verschiebbaren Stempel 3. Durch eine Umlenkung 4 mit zwei Reflexionsflächen werden zwei Heizabschnitte 1a und 1b des Resonators 1 miteinander verbunden, die im wesentlich parallel angeordnet sind. Die Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz werden von einer nicht dargestellten Quelle über eine Verjüngung 7 des Hohlwellenleiters eingespeist. Eine Mikrowellenquelle besteht beispielsweise aus einem Magnetron mit Versorgung und Steuerung als Mikrowellensender, einem Zirkulator zum Auskoppeln von nicht absorbierten und rückgestreuten Mikrowellen und einer dazugehörigen Wasserlast zur Absorption der ausgekoppelten Mikrowellen. Das ebenfalls nicht dargestellte flächige Material passiert den Resonator in Papierebene auf beispielsweise halber Hohe des Resonators im Bereich eines einiger oder aller Maxima und Minima. Die Transportrichtung 10 ist rechtwinklig zu den beiden Heizabschnitten. Der auf das zu heizende Material abgestimmte Resonator 1 bildet Maxima 5 und Minima 6 der Feldstärke aus, die sich gleichmäßig abwechseln. Eine homogene Erwärmung des zu heizenden Materials wird genau dann erreicht, wenn die Maxima 5 im zweiten Heizabschnitt 1b genau in den Bereichen der Minima 6 des ersten Heizabschnittes 1a liegen.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung, bei der nach Abstimmung des Resonators 1 auf das zu heizende Material die Maxima 5 im zweiten Heizabschnitt 1b sich nicht genau im Bereich der Minima des ersten Abschnitts 1a befinden. Dies ist der Regelfall, wenn der Resonator 1 erstmalig abgestimmt wird oder neu auf ein anders Material abgestimmt wird.
3 zeigt, dass durch Einfügen von Distanzstücken 7 zwischen Umlenkung 4 und den Heizabschnitten 1a und 1b und entsprechender Anpassung des Stempels 3 sich die Maxima 5 so weit verschoben haben, dass sich die Maxima 5 im zweiten Heizabschnitt 1b genau in den Bereichen der Minima 6 des ersten Heizabschnittes 1a liegen.
Beispiel 1: Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäss 1–3 wird als Trockner für Tintenstrahldrucker für Endlospapier verwendet, dass durch den Schlitz der Heizvorrichtung in Richtung 10 bewegt wird. Dabei wird durch eine Verjüngung 7 der Standardhohlleiter R26 in den Querschnitt der Breite 26 mm und der Höhe 76 mm des Resonators 1 überführt. Eine Blende 2 hinter der Verjüngung definiert den Anfang des TE10N-Resonators. Der Materialschlitz hat eine Hohe von 8 mm. Ein Choke reduziert signifikant die Leckstrahlung. Durch Verschieben des Stempels 3 wird der Resonator an verschiedene dielektrische Belastungen durch unterschiedliche Papiersorten und unterschiedlichen Farbauftrag angepasst. Dies wird überprüft durch Messung der Temperatur des Papiers (bedruckte und unbedruckte Bereiche) direkt nach dem Austritt aus dem Applikator.
Der Stempel 3 wird solange bewegt, bis die Anpassung optimiert ist, wobei die bedruckten Bereiche eine maximale Temperatur erreichen und gleichzeitig die unbedruckten Bereiche möglichst wenig erwärmt werden. Anschließend wird die Position der Maxima 5 in beiden Heizabschnitten 1a und 1b bestimmt, die sich in diesem Beispiel wie in 2 darstellt. Die Maxima in den beiden Kanälen seien um 2.5 cm zueinander verschoben. Aus diesem Wert lässt sich die Länge von Distanzstücken berechnen, die nun zwischen den Heizabschnitten 1a und 1b und der 180° Umlenkung 4 eingebracht werden. Es wird je ein Distanzstück 7 zwischen Umlenkung 4 und den Heizabschnitten 1a und 1b eingebracht und der Stempel um 2,5 cm in Richtung des zweiten Heizabschnittes 1b verschoben. Dadurch werden die Maxima im Heizabschnitt 1b in die richtige Lage zwischen die Maxima in Heizabschnitt 1a verschoben (3). In diesem Beispiel haben diese Distanzstücke 4, die sowohl zwischen dem ersten Heizabschnitt in Wellenausbreitungsvorrichtung und der Umlenkung als auch zwischen der Umlenkung und dem zweiten Heizabschnitt eingesetzt wurden, eine Länge von 1,25 cm.
Beispiel 2: Die erfindungsgemäße Vorrichtung wie in Beispiel 1 wird als Trockner für Tintenstrahldrucker verwendet. Die Position der Maxima 5 stellt sich erneut wie in 2 dar. Es wird jetzt ein Distanzstück von 1,25 cm Breite zwischen Blende 2 und erstem Heizabschnitt 1a eingebracht und die Position des Stempels um 1,25 cm nach links verschoben. Dadurch verschieben sich die Maxima im Heizabschnitt 1a um 1,25 cm nach rechts. Die Maxima im Heizabschnitt 1b verschieben sich entsprechend um 1,25 cm nach links, so dass sie exakt in den Minima 6 des Heizabschnittes 1a liegen und damit ein homogenes Erwärmen ermöglichen.
4 und 5 zeigt schematisch und nur beispielhaft eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung bestehend aus einem Mikrowellenresonator 1 mit Blende 2, Umlenkteil 7 und Stempel 3 bei der ein verschiebbares bewegliches Element 9 zwischen Heizabschnitt 1 und Umlenkteil 7 angeordnet ist. Das verschiebbare Element 9 ist in 4 vollstän dig in den Resonator eingeschoben und in 5 vollständig herausgezogen. Die nicht dargestellte Lage der Maxima und Minima und das ebenfalls nicht dargestellte flächige Material und seiner Bewegungsrichtung 10 entspricht in der Anordnung der 1 und 3. Durch kombinierte Bewegung des Stempels 3 und dem verschiebbaren Element 9 kann für ein Spektrum an Materialien z. B. für beschichtetes und unbeschichtetes Endlospapier mit einem Flächengewicht von 40 g/m² bis 350 g/m² und unterschiedlicher Papierbreite der Resonanzzustand des Resonators 1 und gleichzeitig ein optimaler Versatz der Maxima 5 und Minima 6 in den beiden Heizabschnitten 1a und 1b erreicht werden. Die jeweiligen Positionen von Stempel 3 und beweglichem Element 9 können zweckmäßigerweise beispielhaft in einer Tabelle in Abhängigkeit von der Papiergrammatur, Papierbreite, Papiervorschubgeschwindigkeit und einer eventuell vorhandenen Papierbeschichtung ermittelt werden und stehen dann für den Betrieb zur Verfügung.
Beispiel 3: Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung aus Beispiel 2 wird als Trockner für Tintenstrahldrucker für Endlospapier verwendet. Es ist zusätzlich ein bewegliches Element 9 aus PTFE (Polytetrafluorethylen, Teflon) zum Abstimmen des Resonatorzustandes wie in 4 und 5 beschrieben zwischen Umlenkteil 7 und dem Heizabschnitt 1a angeordnet. Dabei wird ein unbeschichtetes Endlospapier von 300 g/m² Flächengewicht mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s in Bewegungsrichtung 10 bewegt und dabei erhitzt und getrocknet. Das bewegliche Element 9 befindet sich in der Position wie in 5 beschrieben. Anschließend wird die Papiersorte gewechselt auf ein beschichtetes Papier von 65 g/cm² Flächengewicht. Der Resonanzzustand der Mikrowellenheizvorrichtung 1 und der Versatz der Maxima 5 und der Minima 6 in den beiden Heizabschnitten 1a und 1b wird ohne Verschiebung der Position des Stempels 3 angepasst nur durch Verschieben der Position des beweglichen Elements von der in 4 gezeichneten Position in die in 5 dargestellte Position.
6 zeigt schematisch und nur beispielhaft einen Ausschnitt aus einem der Heizabschnitte 1a oder 1b des Mikrowellenresonators 1 mit Materialschlitz 8 und beweglichem Element 9 zum Abstimmen des Resonatorzustandes. Angedeutet ist, dass sich in dieser beispielhaften Ausführung das Abstimmelement 9 über die gesamte Länge des Materialschlitzes 8 erstreckt. Wenn eine einheitliche Materialbreite durch die Heiz vorrichtung bewegt wird, ist die Verwendung eines Abstimmelementes 9 ausreichend. Falls unterschiedlichen Papierbreiten verwendet werden ist eine entsprechend segmentierte Anordnung von Abstimmelementen 9 vorzusehen, damit das Abstimmelement jeweils nur in dem Bereich, in dem sich das zu erhitzende Material befindet, bewegt werden kann.
7 zeigt einen Querschnitt durch einen der Heizabschnitte des Mikrowellenresonators 1 mit Materialschlitz 8 und beweglichem Element 9 zum Abstimmen des Resonatorzustandes in einer Endposition des beweglichen Elements 9.
8 zeigt einen Querschnitt durch einen der Heizabschnitte des Mikrowellenresonators 1 mit Materialschlitz 8 und beweglichem Element 9 zur Abstimmen des Resonatorzustandes in der anderen Endposition des beweglichen Elements 9.
Beispiel 4: Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung aus Beispiel 1 wird als Trockner für Tintenstrahldrucker für Endlospapier verwendet. Es ist zusätzlich je ein bewegliches Element aus Teflon 9 zum Abstimmen des Resonatorzustandes wie in 6–8 beschrieben in beiden Heizabschnitten über die ganze Länge des von der Papierbreite genutzten Materialschlitzes 8 installiert. Dabei wird ein unbeschichtetes Endlospapier von 300 g/m² Flächengewicht mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s in Bewegungsrichtung 10 bewegt und dabei erhitzt und getrocknet. Das bewegliche Element 9 befindet sich in der Position wie in 8 beschrieben. Anschließend wird die Papiersorte gewechselt auf ein beschichtetes Papier von 65 g/cm² Flächengewicht. Der Resonanzzustand der Mikrowellenheizvorrichtung wird ohne Änderung der Position des Stempels angepasst nur durch Schwenken der Position des beweglichen Elements von der in 8 gezeichneten Position in die in 7 dargestellte Position. Auf einen beweglichen Stempel kann im diesem Fall also sogar gegebenenfalls verzichtet werden. Da jetzt nur noch ein Parameter, die Position des beweglichen Elements im jeweiligen Papierbereich in Abhängigkeit von Papiertypus (beschichtet oder unbeschichtet), Papiergrammatur und Papiervorschubgeschwindigkeit bestimmt und eingestellt werden muss, ist die Bedienung der Heizvorrichtung stark vereinfacht.
Die Anordnung der Heizabschnitte ist nicht auf die rechtwinklige Anordnung begrenzt. Bei einer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes schrägen Anordnung ergibt sich eine gleichmäßigere Erwärmung des Bedruckstoffes bei allerdings vergrößertem Platzbedarf.

Claims

Heizvorrichtung für flächiges Material, dass mit einem Mikrowellenresonator, der stehende Mikrowellen ausbildet, mit Mikrowellen-Energie beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator mindestens zwei Heizabschnitte hat, die durch eine Umlenkung für die Mikrowellen miteinander verbunden sind.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator für in ihm resonant oszillierende Wellen als Hohlwellenleiter ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung wenigstens ein Umlenkungsbogen vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung mehrere Reflexionsflächen vorgesehen sind.
Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung zwei Reflexionsflächen vorgesehen sind, die unter 45° zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Mikrowelle angeordnet sind.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung um etwa 180° erfolgt.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator vom Typ TE10N ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportweg für das flächige Material in Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen durch die in Transportrichtung aufeinanderfol genden Heizabschnitte hindurchführt.
Heizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportweg durch Schlitze in den Heizabschnitten vorgegeben ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Chokeanordnung zur signifikanten Reduzierung der Leckstrahlung vorhanden ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maxima der Mikrowellen in den in Transportrichtung aufeinanderfolgenden Heizabschnitten des Mikrowellenresonators um den Abstand zweier benachbarter Maxima in einem Heizabschnitt geteilt durch die Zahl der Heizabschnitte gegeneinander versetzt sind.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator an einem Ende durch eine Blende begrenzt und am anderen Ende durch einen Stempel abgeschlossen ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein einfügbares Distanzstück in die Heizvorrichtung zur Optimierung der Lage der Mikrowellenintensitätsmaxima vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfügen eines Distanzstückes zwischen der Blende und dem ersten Heizabschnitt in die Heizvorrichtung vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfügen von mindestens einem Distanzstück in die Heizvorrichtung zwischen dem ersten und dem zweitem Heizabschnitt vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das mindestens ein bewegliches Abstimmelement zum Abstimmen des Resonanzzustandes im Applikator angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, das mindestens ein bewegliches Element zum Abstimmen des Resonanzzustandes für jeden der Heizabschnitte vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 9 und 17, dadurch gekennzeichnet, das sich das wenigstens eine Abstimmelement, gegebenenfalls in jedem der Heizabschnitte, über die gesamte Länge der Schlitze erstreckt.
Heizvorrichtung nach einer der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mit Energie zu beaufschlagendes, flächiges Material eine endlose Papierbahn vorgesehen ist, die eine flüssige, pastöse oder trockene Farbe trägt.
Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anordnung zwischen jeweils zwei Druckwerken einer Druckmaschine ausgebildet und vorgesehen ist.