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Die Erfindung betrifft die Fixierung eines von einer Druckvorrichtung, insbesondere von einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung, gedruckten Druckbildes auf einem Aufzeichnungsträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 10, wie bereits aus der Druckschrift
DE 195 46 311 A1 entnommen werden kann.
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Eine Druckvorrichtung, insbesondere eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung, zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers kann ein oder mehrere Druckköpfe mit jeweils ein oder mehreren Düsen umfassen. Die Düsen sind jeweils eingerichtet, Tintentropfen auszustoßen, um Bildpunkte eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger zu drucken. Dabei werden die ein oder mehreren Druckköpfe und der Aufzeichnungsträger relativ zueinander bewegt, um Bildpunkte an unterschiedlichen Positionen, insbesondere in unterschiedlichen Zeilen, auf dem Aufzeichnungsträger einzufärben, und um so ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger zu drucken.
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Das Druckbild wird in einer Fixiereinheit getrocknet und/oder fixiert. Dabei kann der Aufzeichnungsträger z.B. durch einen Heizsattel aufgewärmt werden, um die Farbpartikel des Druckbildes aufzuschmelzen und damit zu fixieren. Das Aufwärmen des Aufzeichnungsträgers kann jedoch zu einer Veränderung der Feuchtigkeit und damit ggf. zu einer Beeinträchtigung des Aufzeichnungsträgers führen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Druckbild auf einem Aufzeichnungsträger in besonders schonender Weise, insbesondere ohne Veränderung des Feuchtegehalts des Aufzeichnungsträgers, zu fixieren. Die Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und/oder des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Fixiereinheit zur Fixierung eines Druckbildes auf einer bedruckten Seite eines Aufzeichnungsträgers beschrieben. Die Fixiereinheit umfasst eine Fixierwalze mit einer Mantelfläche, wobei der Aufzeichnungsträger derart um die Fixierwalze geführt wird, dass der Aufzeichnungsträger die Mantelfläche der Fixierwalze in einem Umschlingungsabschnitt umschlingt, und dass im Umschlingungsabschnitt die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers der Mantelfläche zugewandt ist. Des Weiteren umfasst die Fixiereinheit zumindest ein Mittel zur Erzeugung eines Fixierspaltes aus einem gasförmigen Fixiermedium in dem Umschlingungsabschnitt zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze und dem Aufzeichnungsträger. Dabei weist das gasförmige Fixiermedium eine relative Feuchte von mindestens 75% auf.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Fixieren eines Druckbildes auf einer bedruckten Seite eines Aufzeichnungsträgers beschrieben. Das Verfahren umfasst das Führen des Aufzeichnungsträgers derart um eine Fixierwalze, dass der Aufzeichnungsträger eine Mantelfläche der Fixierwalze in einem Umschlingungsabschnitt umschlingt, und dass im Umschlingungsabschnitt die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers der Mantelfläche zugewandt ist. Außerdem umfasst das Verfahren das Bewirken eines Fixierspaltes aus einem gasförmigen Fixiermedium in dem Umschlingungsabschnitt zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze und dem Aufzeichnungsträger. Dabei weist das gasförmige Fixiermedium eine relative Feuchte von mindestens 75% auf.
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Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1a ein Blockdiagramm einer beispielhaften Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 1b ein Blockdiagramm einer beispielhaften Trocknungs- bzw. Fixiereinheit für eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 2a eine beispielhafte Fixiereinheit mit einer Fixierwalze;
- 2b die Fixiereinheit aus 2a mit einer Zufuhreinheit zum Zuführen eines gasförmigen Fixiermediums
- 2c die Fixiereinheit aus 2a mit einer Kühleinheit zur Kühlung des fixierten Druckbildes;
- 3 unterschiedliche Gasschichten im Fixierspalt zwischen der Fixierwalze und einem Aufzeichnungsträger; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Fixieren eines Druckbildes auf einem Aufzeichnungsträger.
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Die in 1a dargestellte Druckvorrichtung 100 ist für den Druck auf einen bogen- oder blatt- oder plattenförmigen oder bandförmigen Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt. Der Aufzeichnungsträger 120 kann aus Papier, Pappe, Karton, Metall, Kunststoff, Textilien, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein. Der Aufzeichnungsträger 120 wird entlang der Transportrichtung 1, die durch einen Pfeil dargestellt wird, durch das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 geführt.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel zwei Druckriegel 102, wobei jeder Druckriegel 102 für das Drucken mit Tinte einer bestimmten Farbe verwendet werden kann, z.B. Schwarz, Cyan, Magenta und/oder Gelb und ggf. MICR-Tinte. Unterschiedliche Druckriegel 102 können für das Drucken mit jeweils unterschiedlichen Tinten verwendet werden. Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung 100 zumindest eine Fixier- bzw. Trocknungseinheit 150, die eingerichtet ist, ein auf den Aufzeichnungsträger 120 gedrucktes Druckbild zu fixieren und/oder zu trocknen.
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Ein Druckriegel 102 kann ein oder mehrere Druckköpfe 103 umfassen, die in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind, um die Bildpunkte unterschiedlicher Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. In dem in 1a dargestellten Beispiel umfasst ein Druckriegel 102 fünf Druckköpfe 103, wobei jeder Druckkopf 103 die Bildpunkte einer Gruppe von Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 druckt. Die Anzahl von Druckköpfen 103 eines Druckriegels 102 kann z.B. 5 oder mehr, oder 10 oder mehr sein.
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Jeder Druckkopf 103 des Druckwerks 140 umfasst in der in 1a abgebildeten Ausführungsform mehrere Düsen 21, 22, wobei jede Düse 21, 22 eingerichtet ist, Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 120 zu feuern oder zu stoßen. Ein Druckkopf 103 des Druckwerks 140 kann beispielsweise mehrere Tausend effektiv genutzte Düsen 21, 22 umfassen, die entlang mehrerer Reihen quer zur Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind. Mittels der Düsen 21, 22 eines Druckkopfs 103 des Druckwerks 140 können Bildpunkte einer Zeile eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 quer zur Transportrichtung 1, d.h. entlang der Breite des Aufzeichnungsträgers 120, gedruckt werden.
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Die Druckvorrichtung 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 101, z.B. eine Ansteuer-Hardware und/oder einen Controller, die eingerichtet ist, die Aktuatoren der einzelnen Düsen 21, 22 der einzelnen Druckköpfe 103 des Druckwerks 140 anzusteuern, um in Abhängigkeit von Druckdaten das Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 aufzubringen.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst somit zumindest einen Druckriegel 102 mit K Düsen 21, 22, wobei die Düsen 21, 22 in ein oder mehreren Druckköpfen 103 angeordnet sein können, und wobei die Düsen 21, 22 mit einem bestimmten Zeilentakt bzw. mit einer bestimmten Ansteuerfrequenz angesteuert werden können, um eine Zeile, die quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 verläuft, mit K Pixeln bzw. K Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken, z.B. mit K>1000. Die Düsen 21, 22 sind in dem dargestellten Beispiel unbeweglich bzw. fest in der Druckvorrichtung 100 verbaut, und der Aufzeichnungsträger 120 wird mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit an den feststehenden Düsen 21, 22 vorbeigeführt.
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Wie oben dargelegt, kann die Druckvorrichtung 100 eine Trocknungs- bzw. Fixiereinheit 150 umfassen, die eingerichtet ist, den Aufzeichnungsträger 120 nach Aufbringen der Tinte durch die ein oder mehreren Druckriegel 102 zu trocknen und damit das aufgebrachte Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 120 zu fixieren. Die Trocknungs- bzw. Fixiereinheit 150 kann dabei durch eine Steuereinheit 101 der Druckvorrichtung 100 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Trocknung bzw. Fixierung in Abhängigkeit von der Menge der aufgebrachten Tinte und/oder in Abhängigkeit von einem Typ des Aufzeichnungsträgers 120 erfolgen, insbesondere in Abhängigkeit von Absorptionseigenschaften des verwendeten Aufzeichnungsträgers 120.
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Die in 1b dargestellte Trocknungs- bzw. Fixiereinheit 150 umfasst mehrere Trocknungs- bzw. Fixiermodule 160, 170, 180, die entlang einer Trocknungs- bzw. Fixierstrecke an beiden Seiten des, z.B. bahnförmigen, Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind. Insbesondere kann die Trocknungs- bzw. Fixiereinheit 150 ein oder mehrere Konvektions-Trocknungsmodule 160 umfassen, die jeweils eingerichtet sind, ein gasförmiges Trocknungsmedium, typischerweise erwärmte Luft, auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 120 zu blasen. Des Weiteren umfasst die in 1b dargestellte Trocknungs- bzw. Fixiereinheit 150 ein oder mehrere Strahlungs-Trocknungsmodule 180, die eingerichtet sind, das zu fixierende Druckbild mit Strahlung, z.B. mit Infrarot-Strahlung, zu bestrahlen. Die Bestrahlung führt zu einer Erwärmung der Tinte und des Aufzeichnungsträgers 120. Außerdem umfasst die in 1b dargestellte Trocknungs- bzw. Fixiereinheit 150 ein oder mehrere Wärmeleitungs-Trocknungsmodule 170, die eingerichtet sind, den Aufzeichnungsträger 120 von der (unbedruckten) Rückseite her zu erwärmen. Ein Wärmeleitungs-Trocknungsmodul 170 umfasst eine erwärmte Heizfläche bzw. einen Heizsattel, über die bzw. über den die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120 geführt wird, um den Aufzeichnungsträger 120 zu erwärmen.
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Es kann somit z.B. ein Heizsattel verwendet werden, um das Druckbild auf einem Aufzeichnungsträger 120 zu fixieren. Die Erwärmung des Druckbildes erfolgt dabei indirekt über die nicht zu-fixierenden Seite des Aufzeichnungsträgers 120. Es wird somit zunächst der Aufzeichnungsträger 120 erwärmt, bevor das zu fixierende Druckbild erwärmt und fixiert wird. Alternativ oder ergänzend kann der bedruckte Aufzeichnungsträger 120 über Strahlungswärme erwärmt werden. Auch in diesem Fall erfolgt typischerweise eine signifikante Erwärmung des Aufzeichnungsträgers 120. Alternativ oder ergänzend kann ein erwärmtes, gasförmiges, Trocknungsmedium auf den Aufzeichnungsträger 120 geblasen werden. Diese Fixiermethode ist relativ effektiv, erfordert jedoch typischerweise eine relativ lange Trocknungsstrecke, was wiederum zu einer relativ starken Erwärmung des Aufzeichnungsträgers 120 führt.
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Somit weisen die in 1b dargestellten Fixiermethoden typischerweise den Nebeneffekt auf, dass neben dem zu fixierenden Druckbild auch der Aufzeichnungsträger 120 aufgewärmt wird. Dies kann insbesondere bei einem papierbasierten Aufzeichnungsträger 120 dazu führen, dass dem Aufzeichnungsträger 120 Feuchtigkeit entzogen wird. Als Folge daraus kann es erforderlich sein, dass der Aufzeichnungsträger 120 in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt gekühlt und/oder befeuchtet wird, was mit einem zusätzlichen Aufwand und/oder mit einem zusätzlichen Energieverbrauch verbunden ist. Des Weiteren kann der Aufzeichnungsträger 120 durch das Ent- und Befeuchten ggf. beeinträchtigt werden.
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In den 2a bis 2c ist eine Fixiereinheit 150 dargestellt, die eine Fixierwalze 200 umfasst, um die der bedruckte Aufzeichnungsträger 120 geführt wird, z.B. mit einer Umschlingung zwischen 150° und 210°, insbesondere von 180°, wie in den 2a bis 2c dargestellt. Der von dem Druckwerk 140 kommende, bedruckte, Aufzeichnungsträger 120 wird durch eine Umlenkwalze 205 umgelenkt und zu der Fixierwalze 200 geführt. Durch eine weitere, nachfolgende, Umlenkwalze 205 kann der Aufzeichnungsträger 120 wieder in die ursprüngliche, ggf. horizontale, Bewegungsrichtung zurückgeführt werden.
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An der Fixierwalze 200 ist die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers 120, d.h. das zu fixierende Druckbild, der Oberfläche der Fixierwalze 200 zugewandt. Dies ermöglicht es, in unmittelbarer und/oder direkter Weise thermische Energie zum Fixieren des Druckbildes auf das Druckbild aufzubringen, ohne dabei den Aufzeichnungsträger 120 wesentlich zu erwärmen. Die Fixiereinheit 150 ist ausgebildet, zwischen der Oberfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120 einen Fixierspalt 201 aus einem gasförmigen Fixiermedium zu bilden, so dass das Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 120 nicht mit der Oberfläche der Fixierwalze 200 in Kontakt kommt und nicht durch Einwirken der Oberfläche der Fixierwalze 200 verschmiert wird.
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2b zeigt beispielhafte Mittel, mit denen der Fixierspalt 201 aus gasförmigem Fixiermedium 213 bewirkt werden kann. Die Oberfläche der Fixerwalze 200 kann eine Vielzahl von Öffnungen 211, insbesondere Poren, aufweisen, durch die das gasförmige Fixiermedium 213 gedrückt werden kann, um den Fixierspalt 201 aus gasförmigem Fixiermedium 213 zu bewirken. Alternativ oder ergänzend kann an der Stelle, an der die durch die Fixierwalze 200 bewirkte Umlenkung des Aufzeichnungsträgers 120 beginnt, d.h. am Eingang des Fixierspalts 201, eine Zufuhreinheit 213, etwa eine Düse, angeordnet sein, mit der Fixiermedium 213 in den Fixierspalt 201 geblasen werden kann. Die Düse kann entlang der Hochachse der Fixierwalze 200 eine schlitzförmige Düsenöffnung aufweisen, durch die das Fixiermedium 213 geblasen wird.
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Das Fixiermedium 213 weist thermische Energie auf, mit der das Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 120 innerhalb des Fixierspaltes 201 erwärmt werden kann, um das Druckbild zu fixieren. Dabei kann das Fixiermedium 213 ggf. eine relativ hohe Feuchte aufweisen, um zu vermeiden, dass dem Aufzeichnungsträger 120 innerhalb des Fixierspaltes 201 Feuchtigkeit entzogen wird.
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Die Fixierwalze 200 kann in einem Gehäuse 210 angeordnet sein, in dem ein definiertes Umgebungsklima, z.B. mit einer bestimmten Temperatur und/oder mit einer bestimmten Luftfeuchtigkeit, bewirkt werden kann. So können die Güte der Fixierung weiter erhöht und/oder die Beeinträchtigung des Aufzeichnungsträgers 120 weiter reduziert werden.
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Die Fixiereinheit 150 kann im Bereich der Fixierwalze 200 eine Führungsfläche 222 aufweisen, die ausgebildet ist, den Aufzeichnungsträger 120 zumindest bereichsweise um die Fixierwalze 200 herum zu führen. Die Führungsfläche 222 kann z.B. derart um einen Teil des Umfangs der Fixierwalze 200 angeordnet sein, dass der Aufzeichnungsträger 120 in einem Spalt zwischen der Führungsfläche 222 und der Fixierwalze 200 verläuft. Dabei kann die nicht-zu-fixierende Rückseite des Aufzeichnungsträger 120 die Führungsfläche 222 berühren und durch die Führungsfläche 222 in einem definierten Abstand um die Fixierwalze 200 geführt werden. Durch die Bereitstellung einer Führungsfläche 222 können die Stabilität der Führung des Aufzeichnungsträger 120 um die Fixierwalze 200 und/oder die Stabilität des Fixierspaltes 201 erhöht werden.
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Die Führungsfläche 222 kann ggf. klimatisiert sein, z.B. um den Aufzeichnungsträger 120 zu kühlen, und um dadurch einer Erwärmung und/oder einer Entfeuchtung des Aufzeichnungsträgers 120 durch das Fixiermedium 213 entgegenzuwirken.
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Die Fixereinheit 150 kann ausgebildet sein, Öffnungen 211 in der Mantelfläche der Fixierwalze 200 selektiv in zumindest einem Abschnitt der Mantelfläche der Fixierwalze 200 zu verschließen. Dabei kann der von dem Fixierspalt 201 abgewandte Abschnitt der Mantelfläche zumindest teilweise oder vollständig verschlossen werden, um zu vermeiden, dass das Fixiermedium 213 in diesem Abschnitt durch die Öffnungen 211 gelangen kann. Das selektive Verschließen der Öffnungen 211 der Mantelfläche kann z.B. durch eine Abschirmeinheit 221, insbesondere durch ein Abschirmblech, bewirkt werden.
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Die Fixiereinheit 150 kann eingerichtet sein, das Druckbild und/oder den Aufzeichnungsträger 120 vor Erreichen der Fixierwalze 200 vorzuheizen, z.B. durch eine Vorheizeinheit 224. So kann die Menge an thermischer Energie, die zur Fixierung des Druckbildes im Fixierspalt 201 auf das Druckbild übertragen werden muss, reduziert werden.
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Des Weiteren kann die Fixiereinheit 150 eine Kühleinheit 223 umfassen, die ausgebildet ist, das fixierte Druckbild und/oder den Aufzeichnungsträger 120 nach Verlassen der Fixierwalze 200 zu kühlen. So kann die Güte der Fixierung weiter erhöht werden.
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In 3 ist eine abgewickelte Fixierwalze 200 dargestellt. Mit anderen Worten, 3 zeigt den Umfang der Mantelfläche der Fixierwalze 200 als horizontale, gepunktete, Gerade. Dabei stellen die Unterbrechungen der Geraden die Öffnungen 211 in der Mantelfläche der Fixierwalze 200 dar. Des Weiteren zeigt 3 den abgewickelten Aufzeichnungsträger 120 und den zwischen der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120 angeordneten Fixierspalt 201 mit dem gasförmigen Fixiermedium 213.
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Wie weiter oben dargelegt, kann durch die Öffnungen 211 der Fixierwalze 200 gasförmiges Fixiermedium 213 in den Fixierspalt 201 gepumpt werden. Alternativ oder ergänzend kann durch eine Zufuhreinheit 212 Fixiermedium 213 in den Fixierspalt 201 geblasen werden. Durch die Rotationsbewegung der Fixierwalze 200 bildet sich direkt an der Oberfläche der Fixierwalze 200 eine, von der Fixierwalze 200 mitgeführte, Schicht 311 aus Fixiermedium 213. In entsprechender Weise kann sich an dem bewegten Aufzeichnungsträger 120 eine, von dem Aufzeichnungsträger 120 mitgeführte, Schicht 312 aus Fixiermedium 213 bilden. Ferner kann durch das eingeblasene Fixiermedium 213 eine, zwischen den Schichten 311, 312 angeordnete, Schicht 313 aus Fixiermedium 213 angeordnet sein, die sich typischerweise in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Fixiermediums 213 an der Zufuhreinheit 212 durch den Fixierspalt 201 bewegt.
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Es wird somit eine Fixiereinheit 150 beschrieben, bei der ein Druckbild, z.B. eine Filmschicht, nach dem Aufbringen auf den Aufzeichnungsträger 120 über eine Trocken- bzw. Fixierwalze 200 geführt wird. Die Druckschicht ist hierbei der Fixierwalze 200 zugewandt. Der Aufzeichnungsträger 120 berührt jedoch die Fixierwalze 200 nicht, da der Aufzeichnungsträger 120 durch einen Fixierspalt 201 gegenüber der Fixierwalze 200 berührungslos transportiert wird. Der Fixierspalt 201 kann dabei durch das Einführen eines, ggf. klimatisierten, gasförmigen Fixiermediums 213, z.B. ein Gas oder ein Gasgemisch, in den Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120 bewirkt werden. Die sich bildende Schicht 311, 312, 313 aus gasförmigem Fixiermedium 213 wird durch das Drehen der Fixierwalze 200 durch den Fixierspalt 201 gezogen. Das Fixiermedium 213 kann über eine Zufuhreinheit 213 in den Fixierspalt 201 eingeführt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Fixiermedium 213 durch Öffnungen bzw. Poren 211 in der Oberfläche der Fixierwalze 200 in den Fixierspalt 201 eingebracht werden.
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Damit ein definierter Fixierspalt 201 vorliegt und der Aufzeichnungsträger 120 die Fixierwalze 200 nicht berührt, sollte im Fixierspalt 201 ein Überdruck gegenüber der Umgebung vorliegen. Dies kann durch das bewusst in den Fixierspalt 201 zugeführte gasförmige Fixiermedium 213 bewirkt werden. Ggf. kann der Fixierspalt 201 dadurch stabilisiert werden, dass die Fixierwalze 200 eine Rotationsgeschwindigkeit aufweist, die höher als die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 120 ist. Es kann somit im Fixierspalt 201 ggf. eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufzeichnungsträger 120 und der Oberfläche der Fixierwalze 200 bewirkt werden, um den Fixierspalt 201 zu stabilisieren. Die Rotationsrichtung der Fixierwalze 200 ist in 2b durch einen Pfeil auf der Fixierwalze 200 dargestellt.
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Ggf. kann vor der eigentlichen Fixierung an der Fixierwalze 200 eine Vorheizstrecke 224 angeordnet sein, um das Druckbild vorzuwärmen. Alternativ oder ergänzend kann im Anschluss an die Fixierung eine Kühleinheit 223 angeordnet sein, um die Fixierung abzuschließen.
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Des Weiteren kann die Fixiereinheit 150 eine Führung 222 für den Aufzeichnungsträger 120 aufweisen, um die Bewegung des Aufzeichnungsträgers 120 auf dem Fixierspalt 201 zu stabilisieren. Ferner können ggf. Teile der erwärmten, porösen, Fixierwalze 200 durch ein oder mehrere Abschirmbleche 201 abgedeckt sein, um die Effektivität der Fixiereinheit 150 zu erhöhen.
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In einem bevorzugten Beispiel dreht sich die Fixierwalze 200 mit einer, relativ zu dem Aufzeichnungsträger 120, höheren Geschwindigkeit. So kann bewirkt werden, dass eine relativ hohe Menge an gasförmigem Fixiermedium 213, das z.B. über die Zufuhr 212 in den Fixierspalt 201 eingebracht wird, über die Fixierwalze 200 transportiert werden kann. Als Folge daraus kann die Temperatur des Fixiermediums 213 entlang des gesamten Fixierspaltes 201 relativ konstant gehalten werden, um eine möglichst effektive Fixierung eines Druckbildes zu bewirken.
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Durch Anpassen der Rotationsgeschwindigkeit der Fixierwalze 200 und/oder durch Anpassen der an der Zufuhr 212 bereitgestellten Menge an Fixiermedium 213 kann in dem Fixierspalt 201 eine turbulente und/oder eine laminare Strömung bewirkt werden. Alternativ oder ergänzend können die Strömungsverhältnisse des Fixiermediums 213 im Fixierspalt 201 durch die Klimatisierung und/oder die Mange an Fixiermedium 213 beeinflusst werden, das durch die Öffnungen 211 in der Oberfläche der Fixierwalze 200 in den Fixierspalt 201 eingebracht wird. So kann eine besonders zuverlässige Stabilisierung des Fixierspaltes 201 bewirkt werden.
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Ggf. kann die Fixierwalze 200, bei Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Fixiermedium 213 durch die Öffnungen 211 der Fixierwalze 200, rotationsfrei betrieben werden. In diesem Fall könnte die Fixierwalze 200 durch einen Sattel mit Öffnungen 211 und/oder durch einen porösen Sattel ersetzt werden. Ggf. kann die Fixierwalze 200 entgegen der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 rotiert werden.
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Durch das Einhausen der Fixiereinheit 150 in ein Gehäuse 210 wird es ermöglicht, innerhalb der gesamten Fixiereinheit 150 ein definiertes Klima zu bewirken. So können die Effektivität und die Qualität der Fixierung erhöht werden. Beispielsweise kann durch ein Klima mit einer Temperatur von 80°C und/oder 80% rel. Feuchte bewirkt werden, dass ein papierbasierter Aufzeichnungsträger 120 nur relativ wenig dehydriert. Es können somit eine Reduzierung der Feuchteschwankung und dadurch der Belastung des Aufzeichnungsträgers 120 bewirkt werden. Dies kann sich positiv auf die Planlage des Aufzeichnungsträger 120 auswirken.
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Die beschriebene Trocknung und/oder Fixierung wirkt direkt auf das aufgebrachte Druckbild ein, was eine schnelle und effektive Fixierung des Druckbildes ermöglicht. So können Herstellungskosten, Bauraum und Energiekosten einer Druckvorrichtung 100 reduziert werden. Durch eine relativ kurze Trocknungszeit kann bewirkt werden, dass sich der Aufzeichnungsträger 120 nur relativ wenig aufwärmt, was eine schonende und energieeffiziente Fixierung ermöglicht. Die zur Bildung des Fixierspalts 201 erforderlichen Mengen an gasförmigem Fixiermedium 213 sind typischerweise relativ gering, so dass die klimatischen Bedingungen im Fixierspalt 201 präzise eingestellt werden können. So können die Güte der Fixierung erhöht und der Aufzeichnungsträger 120 geschont werden. Im Falle eines papierbasierten Aufzeichnungsträgers 120 können z.B. durch ein Klima mit relativ hoher Feuchte im Fixierspalt 201 die Welligkeit, die Schrumpfung und das Curling positiv beeinflusst werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Fixieren eines Druckbildes auf einer bedruckten Seite eines Aufzeichnungsträgers 120. Das Fixieren kann dabei, ggf. unmittelbar, nach dem Druck des Druckbildes auf die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers 120 erfolgen. Das Verfahren 400 kann durch eine Fixiereinheit 150 einer Druckvorrichtung 100 durchgeführt werden.
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Das Verfahren 400 umfasst das Führen 401 des Aufzeichnungsträgers 120 derart um eine Fixierwalze 200, dass der Aufzeichnungsträger 120 die Mantelfläche der Fixierwalze 200 in einem Umschlingungsabschnitt umschlingt. Der Umschlingungsabschnitt kann z.B. einem Winkelbereich zwischen 150° und 210° des Umfangs der Fixierwalze 200 entsprechen. Der Aufzeichnungsträger 120 wird ferner derart um die Fixierwalze 200 geführt, dass im Umschlingungsabschnitt die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers 120 der Mantelfläche zugewandt ist.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Bewirken 402 eines Fixierspaltes 201 aus einem gasförmigen Fixiermedium 213, z.B. Luft, in dem Umschlingungsabschnitt zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120. Der Fixierspalt 201 kann dabei derart ausgebildet sein, dass die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers 120 die Mantelfläche der Fixierwalze 200 nicht berührt. Das Fixiermedium 213 kann derart temperiert und/oder klimatisiert sein, dass das Druckbild innerhalb des Fixierspaltes 201 durch Einwirken des Fixiermedium 213, insbesondere vollständig, fixiert wird. Insbesondere können dabei die Temperatur des Fixiermediums 213, die Menge und/oder der Volumenstrom des Fixiermediums und/oder die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 120 derart gewählt werden, dass in dem Fixierspalt 201 ausreichend viel thermische Energie von dem Fixiermedium 213 auf das Druckbild übertragen wird, um das Druckbild zu fixieren.
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Das Verfahren 400 ermöglicht es, durch eine direkte Übertragung von thermischer Energie auf das zu fixierende Druckbild eine bauraumeffiziente, energieeffiziente und schonende Fixierung des Druckbildes auf einem Aufzeichnungsträger 120 zu bewirken.
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Es wird somit in diesem Dokument eine Fixiereinheit 150 zur Fixierung eines Druckbildes auf einer bedruckten Seite eines Aufzeichnungsträgers 120, insbesondere eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers 120, beschrieben. Der Aufzeichnungsträger 120 kann in eine Transportrichtung 1 bewegt werden, und die Fixiereinheit 150 kann in Transportrichtung 1 hinter einem Druckwerk 140 zum Bedrucken des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sein. Das Druckbild kann in dem Druckwerk 140 auf eine Seite des Aufzeichnungsträgers 120 aufgebracht worden sein, die damit zu der bedruckten Seite des Aufzeichnungsträgers 120 wird.
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Die Fixiereinheit 150 umfasst eine Fixierwalze 200 mit einer Mantelfläche. Die Fixierwalze 200 kann z.B. einen Durchmesser von 50cm oder mehr aufweisen. Beispielsweise kann der Durchmesser der Fixierwalze 200 zwischen 50cm und 100cm sein. Die Breite der Fixierwalze 200 kann gleich wie oder größer als die Breite des Aufzeichnungsträgers 120, die quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 verläuft, sein.
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Die Fixiereinheit 150 kann ausgebildet sein, den Aufzeichnungsträger 120 derart um die Fixierwalze 200 zu führen, dass der Aufzeichnungsträger 120 die Mantelfläche der Fixierwalze 200 in einem Umschlingungsabschnitt umschlingt. Der Umschlingungsabschnitt kann z.B. einem Winkelbereich zwischen 150° und 210° des Umfangs der Fixierwalze 200 entsprechen. Des Weiteren kann die Fixiereinheit 150 ausgebildet sein, den Aufzeichnungsträger 120 derart um die Fixierwalze 200 zu führen, dass im Umschlingungsabschnitt die bedruckte Seite des Aufzeichnungsträgers 120 der Mantelfläche zugewandt ist.
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Die Fixiereinheit 150 kann zumindest eine Umlenkwalze 205 umfassen, die ausgebildet ist, den Aufzeichnungsträger 120 umzulenken, um zu bewirken, dass der Aufzeichnungsträger 120 die Fixierwalze 200 in dem Umschlingungsabschnitt umschlingt. Beispielsweise kann die Fixiereinheit 150 eine erste Umlenkwalze 205 in Transportrichtung 1 vor der Fixierwalze 200 und eine zweite Umlenkwale 205 in Transportrichtung 1 hinter der Fixierwalze 200 aufweisen. Durch die Verwendung von ein oder mehreren Umlenkwalzen 205 kann in besonders zuverlässiger und effizienter Weise bewirkt werden, dass der Aufzeichnungsträger 120 die Fixierwalze 200 umschlingt.
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Des Weiteren umfasst die Fixiereinheit 150 zumindest ein Mittel 211, 212 zur Erzeugung eines Fixierspaltes 201 aus einem gasförmigen Fixiermedium 213, z.B. auf Luft, in dem Umschlingungsabschnitt zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120. Der Fixerspalt 201 kann dabei derart ausgebildet sein, dass in dem Umschlingungsabschnitt stets gasförmiges Fixiermedium 213 zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120 angeordnet ist, so dass das Druckbild auf der bedruckten Seite des Aufzeichnungsträgers 120 die Mantelfläche der Fixierwalze 200 nicht berührt.
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Es wird somit eine Fixiereinheit 150 mit einer Fixierwalze 200 beschrieben, um die ein Aufzeichnungsträger 120 derart geführt wird, dass das zu fixierende Druckbild der Mantelfläche der Fixierwalze 200 zugewandt ist. Zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120 wird ein Fixierspalt 201 mit einem gasförmigen Fixiermedium 213 erzeugt, um eine effiziente und schonende Fixierung des Druckbildes zu bewirken.
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Das zumindest eine Mittel 211, 212 zur Erzeugung des Fixierspaltes 201 ist bevorzugt ausgebildet, einen Fixierspalt 201 mit gasförmigem Fixiermedium 213 zu bewirken, das eine relative Feuchte von 50% oder mehr, insbesondere von 75% oder mehr, aufweist. Der Fixierspalt 201 weist in einem bevorzugten Beispiel eine Spaltbreite zwischen 1mm und 4mm auf. So kann eine besonders schonende und/oder zuverlässige Fixierung eines Druckbildes bewirkt werden.
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Die Fixiereinheit 150 weist eine Mehrzahl von Parametern auf, mit denen die Menge an thermischer Energie beeinflusst werden kann, die zur Fixierung des Druckbildes in dem Fixierspalt 201 von dem Fixiermedium 213 auf das Druckbild übertragen wird. Beispielhafte Parameter sind die Rotationsgeschwindigkeit der Fixierwalze 200, die Strömungsgeschwindigkeit des Fixiermediums 213 in dem Fixierspalt 201, die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 120 und/oder die Temperatur des Fixiermediums 201. Die Fixiereinheit 150 kann ausgebildet sein, zumindest ein oder mehrere der o.g. Parameter derart einzustellen, dass innerhalb des Fixierspaltes 201 eine ausreichende Menge an thermischer Energie von dem Fixiermedium 213 auf das Druckbild übertragen wird, um das Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 120 zu fixieren.
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Das Mittel 211, 212 zur Erzeugung des Fixierspaltes 201 kann Öffnungen 211 in der Mantelfläche der Fixierwalze 200 umfassen, durch die gasförmiges Fixiermedium 213 in den Fixierspalt 201 gedrückt wird. Beispielsweise kann die Fixierwalze 200 eine poröse Mantelfläche aufweisen. Das Fixiermedium 213 kann mit einem bestimmten Druck durch die Öffnungen 211 in den Zwischenraum zwischen der Mantelfläche der Fixierwalze 200 und dem Aufzeichnungsträger 120 gedrückt werden, um den Fixierspalt 201 aus Fixiermedium 213 zu bilden. Dabei kann z.B. ein Überdruck von 0,1bar oder mehr, oder von 0,15bar oder mehr bewirkt werden. Das Fixiermedium 213 kann mit einer Pumpe durch die Öffnungen 211 gedrückt werden. Durch die Verwendung einer Fixierwalze 200 mit Öffnungen 211 für das Fixiermedium 213 kann in besonders effizienter und zuverlässiger Weise ein Fixierspalt 201 zur Fixierung des Druckbildes bewirkt werden.
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Die Fixiereinheit 150 kann derart ausgebildet sein, dass das Austreten von gasförmigem Fixiermedium 213 durch Öffnungen 211 in der Mantelfläche außerhalb des Umschlingungsabschnitts zumindest bereichsweise unterbunden wird. Insbesondere kann die Fixiereinheit 150 eine Abdeckvorrichtung 221, z.B. ein Abdeckblech, umfassen, die ausgebildet ist, Öffnungen 211 in der Mantelfläche außerhalb des Umschlingungsabschnitts zumindest bereichsweise abzudecken und/oder zu verschließen. So kann die Effizienz der Fixiereinheit 150 weiter erhöht werden.
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Das Mittel 211, 212 zur Erzeugung des Fixierspaltes 201 kann eine Zufuhreinheit 212, insbesondere eine Düse, umfassen, die ausgebildet ist, gasförmiges Fixiermedium 213 an dem Eingang des Umschlingungsabschnitts, insbesondere an dem Eingang in Bezug auf die Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträger 120, zwischen die Mantelfläche der Fixierwalze 200 und den Aufzeichnungsträger 120 in den Fixierspalt 201 zu blasen. Dabei können der Volumenstrom und/oder die Menge und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Fixiermediums 213 ggf. eingestellt werden, insbesondere um einen möglichst stabilen Fixierspalt 201 zu bewirken. Durch die Verwendung einer Zufuhreinheit 212 kann eine besonders zuverlässige Fixierung eines Druckbildes bewirkt werden.
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Die Fixiereinheit 150 kann eine Führungsvorrichtung 222 umfassen, die ausgebildet ist, den Aufzeichnungsträger 120 in dem Umschlingungsabschnitt zumindest bereichsweise von der Seite des Aufzeichnungsträgers 120 her, die von der bedruckten Seite abgewandt ist, um die Fixierwalze 200 zu führen. Die Führungsvorrichtung 222 kann z.B. ein Führungsblech umfassen. Durch die Bereitstellung einer Führungsvorrichtung 222 können eine besonders stabile Führung des Aufzeichnungsträgers 120 um die Fixierwalze 200 und als Folge daraus eine besonders zuverlässige Fixierung bewirkt werden.
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Die Fixiereinheit 150 kann eine Antriebseinheit 202, z.B. einen Motor, umfassen, die ausgebildet ist, die Fixierwalze 200 anzutreiben. Die Antriebseinheit 202 kann ausgebildet sein, die Fixierwalze 200 derart anzutreiben, dass sich die Mantelfläche der Fixierwalze 200 und der Aufzeichnungsträger 120 in dem Umschlingungsabschnitt relativ zueinander bewegen. Insbesondere kann die Antriebseinheit 202 ausgebildet sein, die Fixierwalze 200 derart anzutreiben, dass die Mantelfläche der Fixierwalze 200 in dem Umschlingungsabschnitt eine höhere Geschwindigkeit aufweist als der Aufzeichnungsträger 120. So kann durch Einstellen der Menge und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des Fixiermediums 213 in dem Fixierspalt 201 eine besonders zuverlässige und effiziente Fixierung eines Druckbildes bewirkt werden.
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Die Fixiereinheit 150 kann ein Gehäuse 210 umfassen, das die Fixierwalze 200 zumindest bereichsweise oder vollständig umschließt. Des Weiteren kann die Fixiereinheit 150 eine Klimatisierungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, ein Klima innerhalb des Gehäuses 210, insbesondere in Bezug auf die Temperatur und/oder die Luftfeuchte innerhalb des Gehäuses 210, einzustellen. Beispielsweise kann eine Temperatur von 50°C oder mehr oder von 75°C oder mehr einstellt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine relative Feuchte von 50% oder mehr oder von 75% oder mehr eingestellt werden. So können die Güte der Fixierung und/oder die Schonung des Aufzeichnungsträgers 120 weiter verbessert werden.
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Der Fixierprozess kann durch eine Steuereinheit 151 der Fixiereinheit 150 überwacht und/oder gesteuert werden.
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Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Druckvorrichtung 100 beschrieben, die die in diesem Dokument beschriebene Fixiereinheit 150 umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportrichtung (des Aufzeichnungsträgers)
- 21,22
- Düse
- 31, 32
- Spalte (des Druckbildes)
- 100
- Druckvorrichtung
- 101
- Steuereinheit
- 102
- Druckriegel
- 103
- Druckkopf
- 120
- Aufzeichnungsträger / Substrat
- 140
- Druckwerk
- 150
- Fixier- bzw. Trocknungseinheit
- 151
- Verarbeitungsmodul (Trocknungseinheit)
- 160
- Konvektions-Trocknungsmodul
- 170
- Wärmeleitungs-Trocknungsmodul
- 180
- Strahlungs-Trocknungsmodul
- 200
- Fixiereinheit
- 201
- Fixierspalt
- 202
- Antriebseinheit
- 205
- Umlenkwalze
- 210
- Gehäuse
- 211
- Öffnung
- 212
- Zufuhreinheit
- 213
- gasförmiges Fixiermedium
- 221
- Abdeckvorrichtung
- 222
- Führungsvorrichtung
- 223
- Kühleinheit
- 224
- Heizeinheit
- 311-313
- Schicht aus Fixiermedium
- 400
- Verfahren zum Fixieren eines Aufzeichnungsträgers
- 401-402
- Verfahrensschritte
