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Die
Erfindung betrifft eine Bogenhandhabungsvorrichtung, die eine Bogenträgerplatte
mit wenigstens einem inneren Hohlraum für ein Fluid aufweist und ein
Temperaturregelsystem aufweist, welches einen Temperaturregler und
ein geschlossenes Umwälzsystem
zum Umwälzen
einer Temperaturregelflüssigkeit
durch den Hohlraum und durch den Temperaturregler, wobei das Umwälzsystem
Expansionsmittel aufweist, um wenigstens teilweise eine Expansion
und Kontraktion der Flüssigkeit
zu absorbieren.
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In
der Kopier- und Druckindustrie wird eine Bogenhandhabungsvorrichtung
mit einer temperaturgeregelten Bogenträgerplatte häufig verwendet, um einen Bildempfangsbogen
zu stützen
und zugleich die Temperatur desselben zu regeln. Beispielsweise wird,
wie in
US 2002/0071016 ,
in einem Heißschmelztintenstrahldrucker
ein Bogen, z. B. ein Bogen Papier, über einer Bogenträgerplatte
vorwärts bewegt,
während
das Bild gedruckt wird. Bei Raumtemperatur ist die Heißschmelztinte
fest, und es ist daher notwendig, daß die Tinte in dem Drucker über ihren
Schmelzpunkt erhitzt wird, bevor sie auf das Papier gespritzt werden
kann. Die Tintentröpfchen, die
auf das Papier gespritzt wurden, neigen dazu, sich mehr oder weniger
auszubreiten, bevor die Tinte fest wird. Damit man einen geeigneten
und konstanten Betrag der Ausbreitung der Tintentröpfchen erhält, sollte
die Temperatur der Bogenträgerplatte
und folglich die Temperatur des Papiers so geregelt werden, daß die Tinte
mit einer geeigneten Geschwindigkeit abkühlt.
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In
einer Anfangsphase des Druckvorgangs, wenn ein neuer Bogen zugeführt worden
ist, ist es im allgemeinen wünschenswert,
den Bogen zu erhitzen und ihn auf einer geeigneten Betriebstemperatur
zu halten. Im weiteren Verlauf des Druckvorgangs ist es jedoch notwendig,
die Wärme
der Tinte abzuführen, die
auf dem Papier erstarrt. Zu diesem Zweck kann ein Temperaturregelfluid,
z. B. eine Flüssigkeit,
durch den Hohlraum in der Platte geführt werden, um die Temperatur
der Platte zu regeln.
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Aus
Gründen
des Stromverbrauchs ist es erforderlich, daß der Drucker in einen sogenannten Sleep-Modus
eintritt, wenn der Drucker für
eine bestimmte Zeit nicht arbeitet, und in dem Sleep-Modus wird
u. a. das Heizsystem für
die Bogenträgerplatte abgeschaltet.
Nach einiger Zeit wird die Temperatur des Temperaturregelfluids
und der Bogenträgerplatte merklich
abfallen und kann sogar Raumtemperatur erreichen. Als Folge davon
wird es, wenn ein neues Bild gedruckt werden soll, eine gewisse
Zeit dauern, bis die Bogenträgerplatte
auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt ist.
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Häufig wird
eine inkompressible Flüssigkeit als
Temperaturregelfluid verwendet. Wenn die Temperaturregelflüssigkeit
von der Raumtemperatur auf die Betriebstemperatur aufgeheizt wird,
wird sie sich ausdehnen, obgleich sie im flüssigem Zustand bleiben wird.
Wenn die Temperatur wieder fällt,
wird sich die Flüssigkeit
zusammenziehen. Um das Aufbauen eines hohen Drucks aufgrund eines
Temperaturanstiegs der Temperaturregelflüssigkeit zu vermeiden, ist
daher ein Expansionstank vorgesehen worden, um die Expansion oder
Kontraktion der Flüssigkeit
zu absorbieren. Ein solcher Expansionstank vergrößert jedoch die Menge des Materials,
das aufgeheizt werden muß,
wenn nach einem Zeitraum der Inaktivität ein neues Bild gedruckt werden
soll.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, eine Bogenhandhabungsvorrichtung zur
Verfügung
zu stellen, die es gestattet, die Bogenträgerplatte schnell auf ihre
Betriebstemperatur zu bringen, und einen Drucker zur Verfügung zu
stellen, der eine solche Bogenhandhabungsvorrichtung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel durch eine Bogenhandhabungsvorrichtung der oben angegebenen
Art erreicht, bei der die Expansionsmittel aus wenigstens einem
Schlauch bestehen, der den Hohlraum und den Temperaturregler verbindet
und dazu eingerichtet ist, sich flexibel auszudehnen und zusammenzuziehen.
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Weil
die Expansionsmittel aus einem oder mehreren Schläuchen bestehen,
die außerdem
dazu verwendet werden, den Hohlraum und den Temperaturregler zu
verbinden, wird die Anzahl der Teile verringert. Dies ist vorteilhaft,
da es eine Verringerung der Wärmekapazität des Temperaturregelsystems mit
sich bringt. Somit wird die Zeit verringert, die benötigt wird,
um die Bogenträgerplatte
von der Raumtemperatur auf ihre Betriebstemperatur aufzuheizen, und
Energie wird eingespart. Die Erfindung ist außerdem vorteilhaft deswegen,
weil die Herstellungskosten verringert werden. Darüber hinaus
wird, wenn ein starres Metallrohr durch einen flexiblen Schlauch
aus z. B. einem elastomeren Polymer ersetzt wird, die Wärmekapazität des Temperaturregelsystems
weiter verringert.
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Es
sind beispielsweise die Länge,
der Durchmesser, das Material und die Wandstärke des Schlauches dazu eingerichtet,
ein flexibles Ausdehnen und Zusammenziehen des Schlauches zu ermöglichen.
Je größer die
Länge des
Schlauches ist, desto größer ist
die Volumenvergrößerung,
die durch eine bestimmte Ausdehnung der Wand des Schlauches erzeugt
wird. Je größer der
Durchmesser des Schlauches ist, desto größer ist ebenfalls die Vergrößerung des
Volumens für
einen bestimmten Betrag der Ausdehnung der Wand des Schlauches,
denn die Vergrößerung des
Querschnittes des Schlauches ist proportional zu seinem Durchmesser.
Die Ausdehnung des Schlauches kann auch vergrößert werden, indem man ein
geeignetes Material auswählt
und indem man die Wandstärke
des Schlauches verringert. Gleichzeitig muß das ausgewählte Material
verträglich
mit der Temperaturregelflüssigkeit
sein.
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Nützliche
Details und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Vorzugsweise
ist der Schlauch dazu eingerichtet, sich flexibel auszudehnen und
zusammenzuziehen in Übereinstimmung
mit den Volumenveränderungen,
die den erwarteten Temperaturveränderungen
der Flüssigkeit
entsprechen, z. B. zwischen der Raumtemperatur und der Betriebstemperatur
der Bogenträgerplatte.
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Die
Erfindung ist besonders nützlich
für einen
Heißschmelztintenstrahldrucker.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben
werden, von denen:
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1 die
schematische perspektivische Ansicht eines Heißschmelztintenstrahldruckers
ist; und
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2 eine Teildraufsicht einer Bogenträgerplatte
in dem in 1 gezeigten Drucker ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist ein Heißschmelztintenstrahldrucker
eine Walze 10 auf, die diskontinuierlich angetrieben wird,
sich zu drehen, um einen Bogen 12, z. B. ein Bogen Papier,
in einer durch einen Pfeil A angegebenen Rich tung über die obere
Oberfläche
einer Bogenträgerplatte 14 vorwärts zu bewegen.
Eine Anzahl von Transportrollen 16 ist drehbar in einer
Deckplatte 18 gehalten und bildet einen Transportspalt
mit der Walze 10, so daß der Bogen 12, der
von einer Rolle (nicht gezeigt) über eine
Führungsplatte 20 zugeführt wird,
durch einen Spalt ausgegeben wird, der zwischen einer Kante der Deckplatte 18 und
der Oberfläche
der Bogenträgerplatte 14 gebildet
ist.
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Ein
Wagen 22, der eine Anzahl von Tintenstrahldruckköpfen (nicht
gezeigt) enthält,
ist über
der Bogenträgerplatte 14 montiert,
um sich in der Richtung der Pfeile B über den Bogen 12 hin
und her zu bewegen. Bei jedem Durchgang des Wagens 22 wird eine
Anzahl von Pixellinien auf den Bogen 12 mittels der Druckköpfe gedruckt,
die Tröpfchen
von heißschmelzender
Tinte auf den Bogen in Übereinstimmung
mit den Druckköpfen
zugeführten
Bildinformationen ausstoßen.
Aus Gründen
der Einfachheit wurden in der Zeichnung Führungs- und Antriebsmittel für den Wagen 22,
Tintenzufuhrleitungen und Datenzufuhrleitungen für die Druckköpfe und
dergleichen nicht dargestellt.
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Die
obere Oberfläche
der Bogenträgerplatte 14 hat
ein regelmäßiges Muster
von Sauglöchern 24, die
durch die Platte hindurchgehen und sich in eine Saugkammer 26 öffnen, die
in dem unteren Teil der Platte 14 gebildet ist. Die Saugkammer
ist mit einem Gebläse 28 verbunden,
das einen Unterdruck in der Saugkammer erzeugt, so daß Luft durch
die Sauglöcher 24 eingesogen
wird. Als Folge davon wird der Bogen 12 gegen die flache
Oberfläche
der Trägerplatte 14 gesaugt
und wird dadurch in einem flachen Zustand gehalten, insbesondere
in dem Bereich, der durch den Wagen 22 überstrichen wird, so daß über die
gesamte Breite des Bogens ein einheitlicher Abstand zwischen den
Düsen der
Druckköpfe
und der Oberfläche
des Bogens 12 hergestellt wird und eine hohe Druckqualität erreicht
werden kann.
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Die
Tröpfchen
geschmolzener Tinte, die aus den Düsen der Druckköpfe ausgestoßen werden,
haben eine Temperatur von 100°C
oder mehr und kühlen
ab und werden fest, nachdem sie auf den Bogen 12 aufgebracht
wurden. Während
das Bild gedruckt wird, muß somit
die Wärme
der Tinte mit einer ausreichenden Geschwindigkeit abgeführt werden.
Andererseits sollte in der Anfangsphase des Bildformungsvorgangs
die Temperatur des Bogens 12 nicht zu niedrig sein, weil
sonst die Tintentröpfchen
auf dem Bogen 12 zu schnell abgekühlt würden und nicht genügend Zeit
hätten,
um sich auszubreiten.
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Aus
diesem Grund wird die Temperatur des Bogens 12 über die
Bogenträgerplatte 14 mittels
eines Temperaturregelsystems 30 geregelt. Das Temperaturregelsystem
enthält
einen Temperaturregler 31 und ein Umwälzsystem mit Schläuchen 32,
die mit gegenüberliegenden
Enden der Platte 14 verbunden sind.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist eine Anzahl
von länglichen
Hohlräumen 34 im
Inneren der Bogenträgerplatte 14 gebildet,
so daß sie
sich parallel zueinander und parallel zu der Richtung (B) der Bewegung des
Wagens 22 zwischen gegenüberliegenden Enden der Platte 14 erstrecken,
wo die Hohlräume über geeignete
Verteiler mit den Schläuchen 32 verbunden
sind. Jeder Hohlraum 34 wird durch eine obere Wand 36,
eine untere Wand 38 und zwei Trennwände 40 begrenzt und
wird dadurch von den Sauglöchern 24 und
der Saugkammer 26 getrennt. Die oberen Wände 36 definieren
zusammen die obere Oberfläche 42 der
Platte 14, die so bearbeitet ist, daß sie perfekt flach ist. Zwischem
jedem Paar von zwei Trennwänden 40,
die zu angrenzenden Hohlräumen 34 abgrenzen,
ist ein hohler Zwischenraum 44 gebildet, durch den die
Sauglöcher 24 in
die Saugkammer 26 hindurchgehen.
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Es
versteht sich, daß der
Temperaturregler 31 eine Heizung, einen Temperatursensor,
eine Wärmesenke
und dergleichen zum Regeln der Temperatur der Flüssigkeit sowie eine Pumpe 45 oder
andere Verlagerungsmittel zum Umwälzen der Flüssigkeit durch die Hohlräume 34 der
Bogenträgerplatte 14 enthalten
kann.
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Das
Material der Schläuche 32 und
ihre Wandstärke
sind dazu eingerichtet, zu ermöglichen, daß der Schlauch
sich flexibel ausdehnt und zusammenzieht in Antwort auf ein Ausdehnen
und ein Zusammenziehen der Temperaturregelflüssigkeit. Das Material der
Schläuche 32 kann
beispielsweise ein elastomeres Polymer sein. In 1 sind
ausdehnte Schläuche 32 schematisch
durch gestrichelte Linien angedeutet. Während Minimalwerte für die Länge und
den Durchmesser der Schläuche 32 durch
die Dimension der Bogenträgerplatte 14 und
die benötigte
Durchflußrate
der Flüssigkeit
vorgegeben sind, können
die Länge
und der Durchmesser der Schläuche
etwas größer ausgewählt werden,
um die erwarteten Temperatur- und Volumenveränderungen der Flüssigkeit
zu bewältigen.
Die Temperaturveränderungen
der Flüssigkeit
können
beispielsweise von der Größenordnung
der Temperaturveränderung
der Bogen trägerplatte 14 zwischen
der Raumtemperatur T1 und einer Betriebstemperatur
T2 sein, die beispielsweise im Bereich von
30°C bis
40°C liegt.
Die optimale Länge
und der optimale Durchmesser der Schläuche 32 hängen von
der Ausdehnungsfähigkeit des
Wandmaterials der Schläuche
ab und hängen auch
von dem Volumen der Hohlräume 34 und
dem Volumen der in dem Temperaturregler 31 enthaltenen
Temperaturregelflüssigkeit
ab. Je größer die Länge und
der Durchmesser der Schläuche 32 sind, desto
größer wird
die Volumenvergrößerung sein,
die bei einer Ausdehnung der Schläuche 32 erhalten wird.
Zugleich wird sich auch das Volumenverhältnis der Schläuche 32 verglichen
mit dem Gesamtvolumen der in dem System enthaltenen Temperaturregelflüssigkeit
ebenfalls vergrößern. Je
kleiner das Gesamtvolumen ist, desto geringer ist jedoch die Wärmekapazität der Flüssigkeit.
Es ist somit möglich, eine
optimale Länge
und einen optimalen Durchmesser der Schläuche beispielsweise experimentell
zu bestimmen, so daß die
Ausdehnung der Flüssigkeit wenigstens
teilweise durch die Ausdehnung der Schläuche absorbiert wird, während zugleich
die Wärmekapazität des Temperaturregelsystems
auf einem wirtschaftlichen Niveau gehalten wird.
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Die
Wandstärke
der Schläuche 32 kann
optimiert werden, um einerseits eine ausreichende Stabilität der Schläuche und
eine ausreichend geringe Diffusionsrate der Flüssigkeit und andererseits eine ausreichende
Elastizität
sicherzustellen, so daß die elastischen
Rückstellkräfte der
ausgedehnten Schläuche
nur zu einer geringfügigen
Erhöhung
des Drucks der Flüssigkeit
führen
werden. Auf jeden Fall sollte der Druckanstieg in den Hohlräumen 34 klein genug
sein, um eine Deformierung der Platte 14 zu vermeiden.
Natürlich
sind Anschlußstücke (nicht
gezeigt) zum Verbinden der Schläuche 32 mit
dem Druckregler 31 und den Hohlräumen 14 druckdicht, um
sicherzustellen, daß keine
Flüssigkeit
aus dem Umwälzsystem
leckt aufgrund des verbleibenden Drucks, wenn die Schläuche 32 sich
ausdehnen.
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Dank
der Ausdehnungsfähigkeit
der Schläuche 32 kann
auf einen eigenen Expansionstank zum Absorbieren der Expansion oder
Kontraktion der Flüssigkeit
verzichtet werden. Als Folge davon kann das Temperaturregelsystem
im Herstellungsprozeß aus
einer geringen Anzahl von Teilen zusammengesetzt werden, wodurch
die Herstellungskosten verringert werden. Aufgrund der geringen
Anzahl von Teilen und der Flexibilität der Schläuche 32 wird auch die
Wartung erleichtert.