DE19846622C2 - Tintentransferdrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintentransferdrucker, bei dem flüssige Tinte auf einen blattförmigen Aufzeichnungsträger übertragen wird.

Aus der US 4 731 621 A ist ein Drucker bekannt, der eine Folie mit Poren sowie ein der Folie gegenüberliegend angeordnetes piezoelektrisches Element hat. Die­ ser Drucker hat außerdem einen Tintentank, aus dem Tinte zwischen Folie und piezoelektrisches Element bringbar ist. Eine Berührung zwischen Folie und Auf­ zeichnungsträger ist bei diesem Drucker nicht vorgesehen. Die US 4 801 953 A beschreibt einen Drucker, der einen Schwingungserzeuger mit piezoelektrischem Element und eine Folie mit Poren hat. Der Schwingungserzeuger stößt die Tinte, die sich zwischen ihm und der Folie befindet, durch die Poren der Folie aus. Auch bei diesem Drucker ist eine Berührung zwischen Folie und Aufzeichnungsträger nicht vorgesehen. Ferner wird auf die US 4 782 347 A verwiesen, die einen Tin­ tentransferdrucker mit einer Folie zeigt, die mit dem Aufzeichnungsträger in Kon­ takt tritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Tintentransferdrucker anzugeben, bei dem die Druckgeschwindigkeit hoch und der elektrische Stromverbrauch gering ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Tintentransferdrucker mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1.

In der Folie sind Poren vorgesehen. Das piezoelektrische Element ist der Folie ge­ genüberliegend angeordnet und schwingt relativ zu dieser. Der Tintentank enthält Tinte und speist diese zwischen die Folie und die piezoelektrischen Elemente. Der Andruckmechanismus drückt einen blattförmigen Aufzeichnungsträger auf die von dem piezoelektrischen Element abgewandte Oberfläche der Folie. Die Tinte wird durch das schwingende piezoelektrische Element durch die Poren gedrückt und auf den Aufzeichnungsträger übertragen.

Außerdem kann der Tintentransferdrucker einen Antriebsmechanismus haben, der den blattförmigen Aufzeichnungsträger relativ zu der Folie bewegt. Eine Steuerein­ heit steuert das piezoelektrische Element und den Antriebsmechanismus ent­ sprechend einer Bildinformation. Bei dieser Anordnung kann eine Vielzahl piezo­ elektrischer Elemente linear so angeordnet sein, daß ein Zeilendruckkopf gebildet wird, wobei der Antriebsmechanismus den blattförmigen Aufzeichnungsträger in ei­ ner ersten Richtung bewegen kann, die senkrecht zu einer zweiten Richtung ist, in der die piezoelektrischen Elemente angeordnet sind. Der Andruckmechanismus hat eine parallel zu der zweiten Richtung angeordnete Druckwalze, wodurch der blatt­ förmige Aufzeichnungsträger fest zwischen der Druckwalze und der Folie angeordnet ist. Der Aufzeichnungsträger wird durch Drehen der Druckwalze bewegt.

Es ist von Vorteil, wenn die Folie aus einem Formgedächtnisharz besteht, das über der Glasübergangstemperatur gummielastisch und unter der Glasübergangstempe­ ratur in einem glasartigen Zustand ist. Die Glasübergangstemperatur kann über 50°C liegen.

Der Tintentransferdrucker kann außerdem einen Heizer haben, der die Folie über die Glasübergangstemperatur heizt. Der Heizer heizt die Folie auf eine Temperatur zwi­ schen 50°C und 80°C, vorzugsweise auf etwa 55°C.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Tintentransferdruckers als er­ stes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht des Tintentransferdruckers,

Fig. 3 und 4 Schnittansichten des Tintentransferdruckers zum Erläutern des Prin­ zips der Bildentstehung auf einem blattförmigen Aufzeichnungsträger,

Fig. 5 den Verlauf des Young-Moduls eines Formgedächtnisharzes abhängig von der Temperatur, und

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht eines Tintentransferdruckers als zweites Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Tintentransferdruckers nach ei­ nem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ex­ plosionsansicht des Tintentransferdruckers.

Der Tintentransferdrucker hat eine Folie 11 und ein piezoelektrisches Element 12, die übereinander angeordnet sind. Das piezoelektrische Element 12 ist auf einem Distanzstück 13 befestigt, das wiederum auf einer Trägerplatte 14 angeordnet ist. Durch die Folie 11, das Distanzstück 13 und die Trägerplatte 14 wird so ein Tinten­ raum 15 gebildet, in dem Tinte bereitgehalten werden kann.

Ein mit Tinte gefüllter Tintentank 16 ist in Fig. 1 an der linken Seite des Tintenrau­ mes 15 angeordnet. In dem Distanzstück 13 ist ein Verbindungskanal 17 ausgebil­ det, durch den der Tintentank 16 mit dem Tintenraum 15 in Verbindung steht. Durch Kapillarwirkung wird der Tintenraum 15 über den Verbindungskanal 17 mit Tinte aus dem Tintentank 16 versorgt. Das Distanzstück 13 kann aus einem Klebstoff beste­ hen.

Die Folie 11 ist ein Streifen aus Polytetrafluorethylen (Teflon) mit einer großen An­ zahl Poren 21, durch die Tinte dringen kann. Die Poren 21 sind in zwei Zeilen in Längsrichtung auf der Folie 11 angeordnet. Der Innendurchmesser einer jeden Pore 21 ist klein genug, um die Tinte in dem Tintenraum 15 zurückzuhalten, solange keine Kraft auf die Folie 11 einwirkt.

Die Poren 21 werden mit einer Nadel in die Folie 11 gestochen, während diese über die Glasübergangstemperatur Tg geheizt ist, bei der die Folie 11 im Gummizustand ist. Nach dem Entfernen der Nadel ziehen sich die Poren 21 durch die Gummielasti­ zität der Folie 11 wieder zusammen. Eine Druckwalze 22 aus Gummi ist über der Fo­ lie 11 angeordnet und verläuft in deren Längsrichtung. Die Druckwalze 22 wird ge­ steuert von einer Steuereinheit 23 gedreht. Ein Andruckmechanismus 24 wirkt so auf die Druckwalze 22 ein, daß ein Stück eines Aufzeichnungsträgers P auf die Folie 11 gedrückt wird und diese berührt. Der Aufzeichnungsträger P liegt zwischen der Druckwalze 22 und der Folie 11. Die Druckwalze 22 wird um ihre Achse in eine Rich­ tung A gedreht. Dadurch entsteht eine Abzugskraft, die den Aufzeichnungsträger P in Richtung B abzieht.

Eine Vielzahl piezoelektrischer Elemente 12 ist linear in der Längsrichtung der Folie 11 angeordnet. Jedes dieser piezoelektrischen Elemente 12 ist streifenförmig und verläuft quer zur Längsrichtung der Folie 11. Ein positiver Anschluß 25 ist auf einer Seite, ein negativer Anschluß 26 ist auf der anderen Seite eines jeden piezoelektri­ schen Elementes 12 vorgesehen. Die Anschlüsse 25 und 26 sind so mit der Steuer­ einheit 23 verbunden, daß sie mit einer elektrischen Spannung versorgt werden kön­ nen. Dadurch schwingen die piezoelektrischen Elemente 12 relativ zu der Folie 11, d. h. sie bewegen sich auf die Folie 11 zu und von dieser weg.

Fig. 3 und 4 sind Schnittansichten, die das Prinzip zeigen, nach dem bei dem Tin­ tentransferdrucker ein Bild auf einem Aufzeichnungsträgerblatt P entsteht. In den Fig. 3 und 4 sind die Druckwalze 22 und der Aufzeichnungsträger P weggelassen.

Wenn keine resultierende Kraft auf die Folie 11 einwirkt, ist der Innendurchmesser einer jeden Pore 21 sehr klein, so daß die Tinte zurückgehalten wird und nicht hin­ durchfließen kann. Wenn andererseits eine elektrische Spannung an die piezoelek­ trischen Elemente 12 angelegt wird, schwingen diese auf und nieder. Insbesondere nähern sich die piezoelektrischen Elemente 12 der Folie 11 während des Schwin­ gens und entfernen sich wieder von dieser. Wenn die piezoelektrischen Elemente 12 nach unten verschoben werden, tritt Tinte in den Bereich zwischen den piezo­ elektrischen Elementen 12 und der Folie 11, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn die piezo­ elektrischen Elemente 12 nach oben verschoben werden, wird die Tinte durch die piezoelektrischen Elemente 12 durch die Poren 21 gedrückt, wie in Fig. 4 gezeigt. Die durch die Poren 21 tretende Tinte wird auf das Aufzeichnungsträgerblatt P (Fig. 1) übertragen, welches die Folie 11 berührt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Tintentransferdruckers treibt die Steuerein­ heit 23 die piezoelektrischen Elemente 12 selektiv an und steuert die Druckwalze 22 abhängig von einer an die Steuereinheit 23 übertragenen Bildinformation so, daß ein Bild auf dem Aufzeichnungsträgerblatt P entsteht oder darauf gedruckt wird.

Weil der Tintentransferdrucker nach dem ersten Ausführungsbeispiel so aufgebaut ist, daß die Tinte wegen des Schwingens der piezoelektrischen Elemente 12 durch die Poren 21 tritt, wird der Stromverbrauch gegenüber einem Tintentransferdrucker reduziert, bei dem Tinte bis zum Verdampfen geheizt wird und der Dampfdruck ei­ nen Druckvorgang ausführt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 5 und 6 beschrieben. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel besteht eine Folie 51 aus einem Formgedächtnisharz. Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen der Temperatur und dem Young-Modul des Formgedächtnisharzes. Das Formgedächtnisharz zeigt oberhalb des Glasübergangspunktes Tg wegen der aktiven Brownschen Be­ wegung der molekularen Ketten (Bereich b) Gummielastizität. Unterhalb des Glas­ übergangspunktes Tg zeigt es wegen des Einfrierens der Brownschen Molekularbe­ wegung (Bereich a) einen glasartigen Zustand.

Das Formgedächtnisharz läßt sich durch Heizen über die Glasübergangstemperatur Tg beliebig verformen. Wenn man es unter Tg kühlt, kann man eine feste Gestalt er­ halten. Die ursprüngliche Gestalt des Formgedächtnisharzes läßt sich wiederher­ stellen, wenn man es erneut auf Tg oder höher heizt. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel ist die Glasübergangstemperatur Tg im Bereich zwischen 50°C und 130°C. Das Formgedächnisharz kann aus Polynorbornen, Trans-1,4-Polyisopren, Polyurethan oder ähnlichem bestehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Polyurethanharz benutzt, das billig ist und sich hervorragend formen läßt.

Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die Trägerplatte 14 einen Heizer 52, mit dem sich die Folie 51 über die Glasübergangstemperatur Tg heizen läßt. Der Heizer 52 verläuft in Längsrichtung der Folie 51, d. h. parallel zu der Drehachse der Druckwalze 22. Da­ durch läßt sich die Folie 51 in Längsrichtung gleichmäßig heizen. Vorzugsweise wird der Heizer 52 auf eine Temperatur zwischen 50°C und 80°C geheizt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Temperatur auf 55°C gesetzt. Wenn die Heiztemperatur niedriger als 50°C ist, kann bei sehr hohen Lufttemperaturen, wie bei denen im Sommer, Tinte durch die Folie 51 sickern. Andererseits ist der Stromverbrauch des Heizers 52 um so größer, je höher die Heiztemperatur ist. Deshalb ist die obere Grenze für die Heiztemperatur vorzugsweise um 80°C. Abgesehen von der Folie 51 und dem Heizer 52 ist der übrige Aufbau gleich dem des ersten Ausführungsbei­ spieles.

Durch Vorheizen der Folie 51 mit dem Heizer 52 über die Glasübergangstemperatur Tg zeigt die Folie 51 Gummielastizität, und die Poren 21 in der Folie 51 lassen sich verformen. Es ist von Vorteil, wenn die Heizer 52 bis über die Glasübergangstemperatur Tg der Folie 51 heizen, die Heiztemperatur aber unter etwa 200°C verbleibt, welches die Temperatur ist, bei der die Tinte verdampft.

Andererseits ist die Folie 51 im Glaszustand, wenn der Tintentransferdrucker nicht benutzt wird, weil dann die Folie 51 nicht von den Heizern 52 geheizt wird. Die Po­ ren 21 in der Folie 51 sind dann vernachlässigbar verformt. Insbesondere sind die Poren 21 kaum erweitert, so daß die Tinte am Austreten durch die Poren 21 selbst dann gehindert wird, wenn der nicht im Betrieb befindliche Tintentransferdrucker von außen einen Stoß oder Schlag erhält. Auf diese Weise wird ein Austreten der Tinte aus dem Tintentransferdrucker verhindert, wenn dieser nicht im Betrieb ist.

Auch wenn bei dem Tintentransferdrucker nach dem zweiten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Stromverbrauch wegen der Heizer 52 höher ist, wird ein Austreten der Tinte sicher vermieden, wenn der Drucker nicht im Betrieb ist.

Claims (10)

1. Tintentransferdrucker mit einer Folie (11), in der Poren (21) angeordnet sind, mit mindestens einem der Folie (11) gegenüberliegend angeordneten piezoelektrischen Element (12), das relativ zu der Folie (11) unter Verfor­ mung derselben schwingen kann, mit einem Tinte enthaltenden Tintentank (16), aus dem Tinte zwischen die Folie (11) und das piezoelektrische Ele­ ment (12) gebracht wird, und mit einem Andruckmechanismus (24), der ei­ nen blattförmigen Aufzeichnungsträger (P) auf eine von dem piezoelektri­ schen Element (12) abgewandte Oberfläche der Folie (11) drückt, wobei Tinte bei schwingendem piezoelektrischen Element (12) durch die Poren (21) der verformten Folie (11) tritt und auf den blattförmigen Aufzeichnungs­ träger (P) übertragen wird.

2. Tintentransferdrucker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen An­ triebsmechanismus, der den blattförmigen Aufzeichnungsträger (P) relativ zu der Folie (11) bewegt, und durch eine Steuereinheit (23), die das piezo­ elektrische Element (12) und den Antriebsmechanismus abhängig von ei­ ner Bildinformation steuert.

3. Tintentransferdrucker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl derart linear angeordneter piezoelektrischer Elemente (12), daß ein Zeilen­ druckkopf gebildet wird, wobei der Antriebsmechanismus den blattförmigen Aufzeichnungsträger (P) in einer ersten Richtung bewegt, die rechtwinklig zu einer zweiten Richtung ist, in der die piezoelektrischen Elemente (12) angeordnet sind.

4. Tintentransferdrucker nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruckmechanismus (24) eine parallel zu der zweiten Richtung angeord­ nete Druckwalze (22) hat, wobei der blattförmige Aufzeichnungsträger (P) zwischen der Druckwalze (22) und der Folie (11) angeordnet ist.

5. Tintentransferdrucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der blattförmige Aufzeichnungsträger (P) durch Drehen der Druckwalze (22) bewegt wird.

6. Tintentransferdrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11) aus einem Formgedächtnisharz be­ steht, das über der Glasübergangstemperatur (Tg) gummielastisch und un­ ter der Glasübergangstemperatur (Tg) in einem glasartigen Zustand ist.

7. Tintentransferdrucker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasübergangstemperatur (Tg) höher ist als 50°C.

8. Tintentransferdrucker nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Heizer (52), der die Folie (11) bis über die Glasübergangstemperatur (Tg) heizt.

9. Tintentransferdrucker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (52) die Folie (11) auf eine Temperatur zwischen 50°C und 80°C aufheizt.

10. Tintentransferdrucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (52) die Folie (11) auf etwa 55°C heizt.