EP0978388A2 - Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte - Google Patents

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EP0978388A2
EP0978388A2 EP99115387A EP99115387A EP0978388A2 EP 0978388 A2 EP0978388 A2 EP 0978388A2 EP 99115387 A EP99115387 A EP 99115387A EP 99115387 A EP99115387 A EP 99115387A EP 0978388 A2 EP0978388 A2 EP 0978388A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
print image
printing
heat source
drying
ink
Prior art date
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EP99115387A
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English (en)
French (fr)
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EP0978388B1 (de
EP0978388A3 (de
Inventor
Max Matti
Christian Florin
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ARSENCO AG
Original Assignee
Matti Technology GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/0015—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form for treating before, during or after printing or for uniform coating or laminating the copy material before or after printing
    • B41J11/002—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating
    • B41J11/0021—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using irradiation
    • B41J11/00216—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using irradiation using infrared [IR] radiation or microwaves

Definitions

  • the present invention relates to a device for Drying of printing ink or ink according to the generic term of Claim 1 and a drying process that a Printing process of applying the printing ink a suitably designed printing unit is connected downstream and fixed the printed image by drying these media.
  • Such a drying process traditionally takes place as downstream step of the printing process using heated Rolls over which the printed image carrier in the form of Paper, foil or the like out, or it will be over large format Radiant heaters applied heat radiation.
  • the drying speed that can be achieved limited due to the dimensioning and design of the Heat source, and in particular its ability within a short amount of heat to the print image carrier bring.
  • FIG. 9 illustrates in the schematic sectional view a generic device from the prior art.
  • a printed image carrier 10 in the present case a paper sheet, is with a selectively applied printed image 12 (Printing, for example, using an inkjet process) provided, for drying the printed image with full line of infrared emitted by an infrared radiator 14 or heat radiation 16 is applied.
  • Print for example, using an inkjet process
  • the line-shaped drying of Fig. 1 - in the form of a Line extends transversely to the feed direction of the print image carrier the continuous heat radiator - enables an acceleration of the process, e.g. by higher Drying temperatures with which the print image carrier acts becomes.
  • Heating for example, by a heated one Transport role
  • FIG. 10 and 11 illustrate the example of a point unprinted carrier paper (Fig. 10) or a printed one Place (Fig. 11), as is, depending on the irradiation time, temperature and vapor pressure on or in Develop carriers.
  • the reference symbol is shown 18 the temperature profile and the reference number 20 the vapor pressure curve on or in the printed image carrier 10 and in Print image 12.
  • the energy input takes place in the direction of arrow 22 using full-line (broad) infrared radiation; the Arrow 24 shows (arrow size proportional to the respective Energy) the absorption in the carrier or in the printed image. Only a very small amount of energy (arrow 26) is from Carrier transmits and occurs at the opposite of the radiation Page again.
  • the object of the present invention is therefore a generic Device for drying printing ink or Develop ink to make both shorter Drying times, so higher printing speeds with continuous operation, can be made possible without the print carrier being adversely affected. Also are intended to be energy efficient and universal for a wide variety of Print image carriers, including thermosensitive print image carriers, be significantly increased or broadened.
  • the task is accomplished by the device with the features of claim 1 and the method according to the claim 14 solved.
  • Pressure device means any device that is suitable is one that requires subsequent heat drying Apply printing ink to a print carrier; next to the Inkjet printers mentioned by way of example belong to this for example also pen plotters, thermal transfer printers or the like. Devices.
  • the heat source is a point Emits beam
  • the print image carrier is small compared to the printed image carrier and usually around a minimum line width of one is adapted to the respective printed image, but also smaller or can be bigger.
  • such devices are also encompassed by the invention, in which a Printing lying, unprinted carrier areas from one applied, controlled heat radiation.
  • a control unit for the printing device such as a computer, generates a printed image to be evaluated directly as an electronic data signal and the print image data based on their position the printed image carrier the surface sections to be heated (Points) correspond directly to corresponding position data the heat source positioning device.
  • page-oriented printer languages such as Postscript, PDF, HTML or the like should be a good basis for this offer, so that when such, readout unit provided in accordance with further training which at Scanning device described in the aforementioned embodiment can be omitted.
  • the drying effect triggering infrared radiation with regard to performance Setting the radiation spectrum and pulse frequency so that depending on a particular ink or ink, here an optimum drying is achieved. So in particular a pulsed radiation with a pulse frequency ⁇ 20 KHz with energy output ⁇ 2 watts as particularly suitable for conventional Proven inkjet printer.
  • a heat radiator use different illuminants or spot types:
  • Lamps which - for the purpose of improved Adjustment or setup - also spectral components in the have visible area.
  • Such lights can then with suitable focus means, for example one Concave mirror and / or optical lens unit, for pinpoint accuracy Generation of heat radiation can be provided.
  • suitable focus means for example one Concave mirror and / or optical lens unit, for pinpoint accuracy Generation of heat radiation can be provided.
  • a laser in particular offers the advantage of one extremely responsive control and focus speed, so there is practically no delay due to each Alignment of the lamps is done.
  • a so-called high-power flash lamp as a radiation source to use, or again a full line Spotlight consisting of a plurality of arranged side by side Single radiators, which are only selective and can be controlled depending on a print image.
  • a such an arrangement increases the drying speed that can be achieved further.
  • the present invention is advantageously suitable for use with a variety of possible image carriers.
  • Next Common paper, coated or uncoated, is therefore in particular also thermal paper can be used; add cardboard boxes, Plastics, plastic films, textile substrates or the like.
  • the device according to the invention and the inventive method for drying printing ink or ink achieves that - in contrast to the known State of the art - the energy input to the concrete Print image is limited and so with regard to necessary Energy consumption as well as undesirable burden on the unprinted carrier areas are optimized.
  • the print carrier 28 can either be a continuous, Endless bearer, or a sheet which is guided in the direction of arrow 32.
  • a suitably trained control unit 34 such as a PC
  • a printhead 36 known and not shown printing device the printed image on the paper support 28 according to the electronic Control signals from the computer.
  • a sensor receives one, for example line-by-line scanner the print image and in turn converts this into corresponding signals; such scanner heads or scanner strips are as such also known from the prior art and react usually on the different light reflection from unprinted or printed areas.
  • directable heat source 40 in response to that scanned printed image patterns by the unit 38 thereupon becomes a control signal in the control unit 34 for a movable or transverse to the feed direction 32 directable heat source 40, in the present case by realizes a pulsed laser, generates, and synchronized to Printing by printhead 36, only delayed by that Runtime between printhead and heat source 40, this runs the print image in an energy and temperature optimized manner to selectively only the printed, still moist Apply heat to surfaces to dry them.
  • step S1 unprinted paper fed, printed in step S2.
  • Printing takes place by control by means of control unit 34.
  • step S3 the printed carrier is scanned by means of a sensor unit 38; whose sensor signal is on the control unit 34 at.
  • the control unit 34 then activates the positionable Heat source 40, whereupon this in step S4 selectively and depending on the print image heated the print carrier, to make the print image more energy-efficient and time-optimized dry.
  • step S5 the dried print carrier moves from the plant.
  • FIGS. 5 and 6 analogous to the illustration to the prior art according to FIGS. 11 and 12 - explained should be how energetically and absorption technically the procedure according to the invention has an advantageous effect, is intended to continue with reference to FIGS. 3 and 4 be described in detail what physical processes when energy input by infrared radiation in the printed or unprinted paper.
  • Arrow 42 in Fig. 3 shows the energy impulse that with the the printed sheet 12 provided carrier sheet 10 applied becomes. While arrow 44 reflected that from the printing Clarifies energy, arrow 46 shows the reflection from the unprinted paper surface. Absorption in the printing ink takes place by means of arrow 48, in the unprinted Area by means of arrow 50. In the carrier material 10 comes it then leads to capillary or chemical influences; Heat conduction also takes place along arrows 52. Transmitted energy passes along arrows 54 (through Carrier plus printing) or 56 (carrier only) while Arrow 58 shows the vapor pressure.
  • arrows 60 and 62 show the pulse-shaped in FIG Energy input in the printing (60) or in the unprinted Paper surface (62) with associated absorption 64 or 66. Reflected energy is indicated by the reference numerals 68 displayed while the transmitted energy signal 70 on the opposite side of the entry point from the Carrier material emerges.
  • FIGS. 1/2 Incandescent lamp unit 72 as a central illuminant a tungsten filament 74, the concave mirror in the center of one 76 is arranged and an upstream Pulse generator 78 acted on with pulse-shaped control signals becomes.
  • 7 with schematically drawn Radiation path shows the radiation of the incandescent lamp unit 72, partly in the optically visible, partly in Infrared lies, punctiform on the one with printing 12 provided section focused on the carrier 10.
  • the arrangement according to FIG. 8 sees one in pulse operation operable laser 80, which is an i.w. parallel, emitted beam 82 with infrared portion focused on the printed section 12 at a point.
  • the respective positioning units are not shown - either mechanical or electronic - the units 7 and 8 on respective punctiform sections of the Align the printed image.
  • this invention it is also possible not only to use a single, to implement a spotlight unit, but rather these from a plurality of along to design a row of arranged units. Through selective Control individual elements of this line accordingly one to be dried underneath The positioning effort could then be reduced and potentially the drying rate can be increased further.
  • variable feed rate a relative movement between the heat source and to provide printed image carriers, depending on how high a current print image density (and thus a number of points to be dried).

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte, die als Druckbild einer Druckvorrichtung auf einem Druckbildträger aufgebracht wurde, gekennzeichnet durch eine Druckbild-Erfassungseinrichtung, die zum Erfassen von durch die Druckfarbe oder Tinte gebildeten Bildpositionen des Druckbildes auf dem Druckbildträger und zum Ausgeben zugehöriger elektronischer Positions-Steuersignale ausgebildet ist, wobei die Erfindung eine gepulst betreibbare Wärmequelle, die zum Erzeugen eines auf den Druckbildträger gerichteten, punktförmigen Strahls mit einer Infrarotkomponente ausgebildet ist, und eine der Wärmequelle zugeordnete Steuer- und Positioniervorrichtung, die als Reaktion auf das Positions-Steuersignal den Infrarotstrahl den Bildpositionen des Druckbildes so nachführt, dass ein druckbildabhängiger Trocknungsvorgang der Druckfarbe bzw. Tinte durchgeführt wird, aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Trocknungsverfahren, das einem Druckprozeß des Aufbringens der Druckfarbe bzw. Tinte durch eine geeignet ausgebildete Druckeinheit nachgeschaltet ist und das Druckbild durch Trocknen dieser Medien fixiert.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Druckbilder von Druckwerken, insbesondere solche, die mittels elektronischer Ansteuerung erzeugt werden, durch eine gattungsgemäße Trocknungsvorrichtung zu trocknen, damit das Druckbild ohne Gefahr von Verwischen oder Verlaufen fixiert wird und einem Benutzer zur nachfolgenden Verwendung zur Verfügung steht. So ist es insbesondere üblich, flüssig aufgebrachte Druckfarben bzw. Tinten, etwa mittels elektronischen Tintenstrahldruckverfahren, nach dem eigentlichen Druckvorgang durch zusätzliche Wärmezufuhr zu trocknen (über die ohnehin vorhandene Umgebungswärme hinaus), damit der Zeitraum zwischen dem eigentlichen Bedrucken und der Fixierung des Druckbildes kurz bleibt.
Traditionell erfolgt ein solcher Trocknungsvorgang als nachgeschalteter Schritt des Druckprozesses mit Hilfe geheizter Rollen, über welche der Druckbildträger in Form von Papier, Folie od.dgl. geführt wird, oder es wird über großformatige Flächenstrahler eine Wärmestrahlung aufgebracht. Die erzielbare Trocknungsgeschwindigkeit (und damit die Gesamt-Druckgeschwindigkeit einer solchen Anlage) sind jedoch begrenzt, bedingt durch Dimensionierung und Auslegung der Wärmequelle, und insbesondere deren Fähigkeit, innerhalb kurzer Zeit hohe Wärmemengen auf den Druckbildträger zu bringen. Dieses führt jedoch zu zahlreichen praktischen Schwierigkeiten, wie im weiteren erläutert werden soll.
Fig. 9 verdeutlicht in der schematischen Schnittansicht eine gattungsgemäße Vorrichtung aus dem Stand der Technik. Ein Druckbildträger 10, im vorliegenden Fall ein Papierbogen, ist mit einem punktuell aufgebrachten Druckbild 12 (Bedruckung beispielsweise mittels Tintenstrahlverfahren) versehen, wobei zur Trocknung des Druckbildes dieses mit ganzzeilig von einem Infrarotstrahler 14 abgegebener Infrarot- bzw. Wärmestrahlung 16 beaufschlagt wird.
Die zeilenförmige Trocknung der Fig. 1 -- in der Form einer Zeile quer zur Vorschubrichtung des Druckbildträgers erstreckt sich der durchgehende Wärmestrahler -- ermöglicht eine Beschleunigung des Prozesses, u.a. durch höhere Trocknungstemperaturen, mit denen der Druckbildträger beaufschlagt wird. Wie jedoch im Fall auch der traditionellen Erwärmung beispielsweise durch eine geheizte Transportrolle, führt jedoch ein bezogen auf das Trägermaterial hoher Energieeintrag zu einer Versprödung der aufgebrachten Farbschicht und darüber hinaus zu einer unkontrollierbaren Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts des Trägermaterials, z.B. Papier, so dass beim nachfolgenden Falten oder Biegen die bekannten Trocknungsverfahren im Ergebnis zu ganz erheblichen verfahrenstechnischen Problemen führen.
Die Fig. 10 und 11 verdeutlichen am Beispiel eines punktuell unbedruckten Trägerpapiers (Fig. 10) bzw. einer bedruckten Stelle (Fig. 11), wie sich, in Abhängigkeit von der Bestrahlungszeit, Temperatur und Dampfdruck am bzw. im Träger entwickeln. In den Fig. zeigt jeweils das Bezugszeichen 18 den Temperaturverlauf und das Bezugszeichen 20 den Dampfdruckverlauf am bzw. im Druckbildträger 10 und im Druckbild 12. In Pfeilrichtung 22 erfolgt der Energieeintrag mittels ganzzeiliger (breiter) Infrarotstrahlung; der Pfeil 24 zeigt (Pfeilgröße proportional der jeweiligen Energie) die Absorption im Träger bzw. im Druckbild. Lediglich ein sehr geringer Energieanteil (Pfeil 26) wird vom Träger transmittiert und tritt an der der Einstrahlung entgegengesetzten Seite wieder aus.
Entsprechend dieser relativ hohen Absorption der eingetragenen, hohen Wärmeenergie ist der Temperaturanstieg 18 über der Zeit hoch, so dass Versprödungen bzw. unerwünschte, übergroße Trocknungseffekte -- erkennbar auch in dem stark abfallenden Dampfdruckverlauf 20 -- mit entsprechend negativen Auswirkungen auf die Qualität und Weiterverarbeitbarkeit des Endproduktes die Folge sind.
Über die beschriebenen, nachteiligen Effekte hinaus weist das herkömmliche Vorgehen zum Trocknen von Druckbildern den Nachteil auf, dass es für gewisse Druckbildträger, etwa Thermopapier, andere thermosensible Materialien, oder aber gewisse Trägerfolien, nicht oder nur mit großen Einschränkungen geeignet ist: So würde nämlich ein ganzzeiliger (durch kontinuierlichen Vorschub mithin ganzflächiger) Wärmeeintrag bei sog. Thermopapier (mit einer auf Wärmeeinfluß reagierenden Schicht versehenes Papier, welches an einer erwärmten Stelle mit einer Schwärzung od.dgl. reagiert) ganzflächig auf den Wärmeeintrag reagieren und so eine Differenzierung zu einem nutzbaren Druckbild nicht mehr möglich machen. Dazu kommt bei den geschilderten Verfahren zum Stand der Technik der grundsätzliche Nachteil, dass ein ganzflächiger, hoher Wärme- bzw. Temperatureintrag mit entsprechend hohem Energie- und damit Kostenaufwand verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte dahingehend weiterzuentwickeln, dass sowohl kürzere Trocknungszeiten, damit also höhere Druckgeschwindigkeiten bei kontinuierlichem Betrieb, ermöglicht werden können, ohne dass der Druckbildträger negativ beeinflußt wird. Auch sollen Energieeffizienz und Universalität für verschiedenste Druckbildträger, einschließlich thermosensitiver Druckbildträger, deutlich erhöht bzw. verbreitert werden.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie das Verfahren nach dem Patentanspruch 14 gelöst.
In vorteilhafter Weise erfolgt nämlich, im Gegensatz zum Stand der Technik, durch die Erfindung ein druckbildabhängiger Trocknungsvorgang in Form einer konkret Schwärzungen bzw. Farbauftrag des Druckbildes nachgeführten, selektiven Beheizung mit einer punktförmigen Wärmequelle. Damit wird weitestgehend der Wärmeeintrag, optimiert auf eine jeweilige Druckfarbe bzw. -tinte, begrenzt auf den tatsächlich bedruckten Bereich, während jene großflächigen, unbedruckten Papierflächen, die bei konventionellen Beheizungsmethoden durch das -- unnötige -- Beheizen nachteilig ausgetrocknet wurden, durch das erfindungsgemäße Vorgehen unbeeinflußt bleiben und ihre vorteilhaften Materialeigenschaften vollständig erhalten.
Da der Wärmeeintrag auf den reinen bedruckten Bereich beschränkt ist, ist zum einen ein potentiell schnellerer Träger- bzw. Blattvorschub möglich, da lediglich die zu trocknenden Farbbereiche mit einem jeweils zulässigen Maximum an Wärmestrahlung beaufschlagt werden, und darüber hinaus erhöht sich die Energieeffizienz einer solchen Druckvorrichtung erheblich, da keine unbedruckten Bereiche (unnötig) erwärmt werden.
Dabei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung als "Druckvorrichtung" jeglicher Apparat gemeint, der geeignet ist, eine einer nachträglichen Wärmetrocknung bedürfende Druckfarbe auf einen Druckbildträger aufzutragen; neben den beispielhaft erwähnten Tintenstrahldruckern gehören hierzu beispielsweise auch Stiftplotter, Thermotransferdrucker od.dgl. Vorrichtungen.
Soweit im Rahmen der Erfindung die Wärmequelle einen punktförmigen Strahl abgibt, ist als "punktförmig" jegliches auf den Druckbildträger erzeugtes Bild des Strahls zu verstehen, welches klein gegenüber dem Druckbildträger ist und üblicherweise in etwa an eine minimale Strichstärke eines jeweiligen Druckbildes angepaßt ist, aber auch kleiner oder größer sein kann. Insoweit sind auch solche Vorrichtungen von der Erfindung umfaßt, bei welchen im Randbereich einer Bedruckung liegende, unbedruckte Trägerbereiche von einer aufgebrachten, gesteuerten Wärmestrahlung miterfaßt werden.
Schließlich ist als "Infrarotkomponente" im Rahmen der Erfindung solche Strahlung zu verstehen, welche zumindest teilweise eine zum Trocknen einer jeweils aufgebrachten Farbe oder Tinte geeignete Wärmestrahlung in ihrem Spektrum enthält.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So ist es im Grundsatz möglich, das elektronische Positions-Steuersignal für das erfindungsgemäße Nachführen bzw. druckbildabhängige Positionieren der zum Trocknen vorgesehenen Wärmequelle auf zwei Arten zu erzeugen: Zum einen ist es vorgesehen, hierfür einen etwa optisch wirkenden Scanner mit zugehörigen Sensoren zu verwenden, welcher das gedruckte Bild abtastet und auf der Basis des erfaßten Druckbildes, entsprechend den jeweils detektierten Schwärzungen, die Daten für eine Positionierung des Wärmestrahls erzeugt. Eine derartige Vorrichtung eignet sich insbesondere als Zusatzeinheit für bereits bestehende Druckvorrichtungen, die keinen oder lediglich einen umständlichen Direktzugang zu den Druckdaten bieten.
Dagegen ist es als alternative Ausführungsform im Rahmen der Erfindung auch möglich, das von einer Steuereinheit für die Druckvorrichtung, etwa einem Computer, erzeugte Druckbild als elektronisches Datensignal unmittelbar auszuwerten und die Druckbilddaten, die hinsichtlich ihrer Position auf dem Druckbildträger den zu erwärmenden Flächenabschnitten (Punkten) entsprechen, unmittelbar in entsprechende Positionsdaten der Wärmequellen-Positioniervorrichtung umzurechnen. Insbesondere seitenorientierte Druckersprachen, wie Postscript, PDF, HTML od.dgl. sollten hierfür eine gute Basis bieten, so dass bei Zwischenschaltung einer derartigen, weiterbildungsgemäß vorgesehenen Ausleseeinheit die bei der vorerwähnten Ausführungsform beschriebene Scan-Vorrichtung entfallen kann.
Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, durch geeignete Ansteuerung der gepulsten Wärmequelle diese so einzurichten, dass eine mittlere Oberflächentemperatur von etwa 60°C nicht überschritten wird. Durch Einhalten dieser Grenze hat sich nämlich gezeigt, dass gängige Trägermatrialien, insbesondere Papiere, nicht nachteilig durch den Trockenvorgang beeinflußt werden.
Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, die die Trocknungswirkung auslösende Infrarotstrahlung hinsichtlich Leistung, Strahlungsspektrum und Pulsfrequenz so einzustellen, dass, abhängig von einer jeweiligen Druckfarbe bzw. Tinte, hier ein Trocknungsoptimum erreicht wird. So hat sich insbesondere eine gepulste Strahlung einer Pulsfrequenz < 20 KHz bei Energieleistung < 2 Watt als besonders geeignet für übliche Tintenstrahldrucker erwiesen.
Im Rahmen der Erfindung liegt es zudem, als Wärmestrahler verschiedene Leuchtmittel bzw. Strahlertypen einzusetzen: Neben reinen Infrarotstrahlern können insbesondere auch Lampen verwendet werden, die -- zum Zweck der verbesserten Einstellung bzw. Einrichtung -- auch Spektralkomponenten im sichtbaren Bereich aufweisen. Derartige Leuchten können dann mit geeigneten Fokkusiermitteln, beispielsweise einer Hohlspiegel- und/oder optischen Linseneinheit, zur punktgenauen Erzeugung der Wärmestrahlung versehen werden. Alternativ ist es möglich, als Wärmestrahler einen -- besonders einfach ansteuer- und genau positionierbaren -- Laser zu verwenden, dessen Typ und Leistung aufgabenabhängig gewählt wird. Insbesondere ein Laser bietet den Vorteil einer äußerst reaktionsschnellen Steuer- und Fokkusiergeschwindigkeit, so dass praktisch kein Verzug durch das jeweilige Ausrichten der Leuchtmittel erfolgt. Alternativ ist es auch möglich, als Strahlungsquelle eine sog. Hochleistungsblitzlampe zu verwenden, oder aber wiederum einen ganzzeiligen Strahler, bestehend aus einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Einzelstrahler, die jedoch lediglich punktuell und abhängig von einem Druckbild angesteuert werden. Eine solche Anordnung erhöht die erreichbare Trocknungsgeschwindigkeit weiter.
Vorteilhaft eignet sich die vorliegende Erfindung zur Verwendung mit einer Vielzahl möglicher Druckbildträger. Neben üblichem Papier, beschichtet oder unbeschichtet, ist daher insbesondere auch Thermopapier verwendbar; dazu kommen Kartonagen, Kunststoffe, Kunststoffolien, textile Trägerstoffe od.dgl.
Im Ergebnis wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte erreicht, dass -- im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik -- der Energieeintrag auf das konkrete Druckbild beschränkt wird und so hinsichtlich notwendigen Energieverbrauch als auch unerwünschter Belastung der unbedruckten Trägerbereiche eine Optimierung erfolgt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
Fig. 1:
ein schematisches Blockschaltbild mit dem Zusammenwirken verschiedener Funktionskomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe;
Fig. 2:
ein Verfahrensablaufdiagramm, welches das Zusammenwirken mit den Funktionseinheiten gemäß Fig. 1 zeigt;
Fig. 3:
ein Pfeildiagramm, welches näher im Detail die physikalischen Abläufe bei einem Wärmestrahlungseintrag in einen bedruckten Druckbildträger verdeutlicht;
Fig. 4:
eine alternative Darstellung der beim Strahlungseintrag auftretenden Vorgänge;
Fig. 5, Fig. 6:
Energieeintrag, Absorption und Transmission mit Temperatur- und Dampfdruckverlauf über der Zeit bei unbedrucktem (Fig. 5) bzw. bedrucktem (Fig. 6) Druckbildträger;
Fig. 7:
eine schematische Schnittansicht durch eine Wärmequelle gemäß einer ersten Ausführungsform mit optischer Fokkusierungseinheit;
Fig. 8
: eine schematische Seitenansicht einer Lasereinheit als alternativer Wärmequelle;
Fig. 9:
eine schematische Seitenansicht einer Trocknungsvorrichtung aus den Stand der Technik und
Fig. 10, Fig. 11:
Energiefluß-, Temperatur- bzw. Dampfdruckdiagramme analog Fig. 5, Fig. 6 bei einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik.
Ein papierener Druckbildträger 28 wird, wie in der Fig. 1 in der schematischen Seitenansicht gezeigt, von einer nicht näher im Detail gezeigten Vorschubeinheit 30 in Vorschubrichtung entlang Pfeil 32 geführt. Bei dem Druckbildträger 28 kann es sich entweder um einen kontinuierlichen, endlosen Träger handeln, oder aber um ein Blatt, welches in der Pfeilrichtung 32 geführt wird.
Angesteuert durch eine geeignet ausgebildete Steuereinheit 34, etwa einen PC, entwirft ein Druckkopf 36 einer ansonsten bekannten und nicht näher gezeigten Druckvorrichtung das Druckbild auf dem Papierträger 28 gemäß den elektronischen Steuersignalen des Computers. Schematisch durch das Bezugszeichen 38 gezeigt, empfängt ein Sensor eines beispielsweise zeilenweise wirkenden Scanners das Druckbild und wandelt dieses wiederum in entsprechende Signale um; derartige Scannerköpfe oder Scannerleisten sind als solche ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und reagieren üblicherweise auf die unterschiedlichen Lichtreflexion von ungedruckten bzw. gedruckten Flächen. Als Reaktion auf das durch die Einheit 38 abgetatstete (gescannte) Druckbildmuster wird daraufhin in der Steuereinheit 34 ein Steuersignal für eine quer zur Vorschubrichtung 32 bewegbare bzw. ausrichtbare Wärmequelle 40, im vorliegenden Fall durch einen gepulsten Laser realisiert, erzeugt, und synchron zum Drucken durch den Druckkopf 36, lediglich verzögert um die Laufzeit zwischen Druckkopf und Wärmequelle 40, fährt diese das Druckbild in energie- und temperaturoptimierter Weise ab, um selektiv lediglich die bedruckten, noch feuchten Flächen mit Wärme zu beaufschlagen und so zu trocknen.
Das Verfahrensablaufdiagramm in Fig. 2 verdeutlicht die Abfolge von Schritten: In Schritt S1 wird unbedrucktes Papier zugeführt, in Schritt S2 bedruckt. Das Drucken erfolgt durch Ansteuerung mittels Steuereinheit 34. In Schritt S3 erfolgt das Abtasten des bedruckten Trägers mittels Sensoreinheit 38; deren Sensorsignal liegt an der Steuereinheit 34 an. Die Steuereinheit 34 aktiviert dann die positionierbare Wärmequelle 40, woraufhin diese in Schritt S4 selektiv und druckbildabhängig den Druckbildträger erwärmt, um energieeffizient und zeitoptimiert das Druckbild zu trocknen. In Schritt S5 fährt der getrocknete Druckbildträger aus der Anlage heraus.
Bevor unter Bezug auf die Fig. 5 und 6 -- analog der Darstellung zum Stand der Technik gemäß Fig. 11 und 12 -- erläutert werden soll, wie sich energetisch und absorptionstechnisch das erfindungsgemäße Vorgehen vorteilhaft auswirkt, soll zuvor unter Bezug auf die Fig. 3 und 4 weiter im Detail beschrieben werden, welche physikalischen Vorgänge beim Energieeintrag durch Infrarotstrahlung im bedruckten bzw. nicht bedruckten Papier auftreten.
Pfeil 42 in Fig. 3 zeigt den Energieimpuls, der auf das mit dem bedruckten Abschnitt 12 versehene Trägerblatt 10 aufgebracht wird. Während Pfeil 44 die von der Bedruckung reflektierte Energie verdeutlicht, zeigt Pfeil 46 die Reflexion von der unbedruckten Papieroberfläche. Absorption in die Druckfarbe findet mittels Pfeil 48 statt, in die unbedruckte Fläche mittels Pfeil 50. Im Trägermaterial 10 kommt es dann zu kapillaren bzw. chemischen Einflüssen; Wärmeleitung findet darüber hinaus statt entlang der Pfeile 52. Transmittierte Energie tritt entlang der Pfeile 54 (durch Träger plus Bedruckung) bzw. 56 (nur Träger) aus, während Pfeil 58 den Dampfdruck verdeutlicht.
Analog zeigen in Fig. 4 die Pfeile 60 und 62 den impulsförmigen Energieeintrag in die Bedruckung (60) bzw. in die unbedruckte Papieroberfläche (62) mit zugehöriger Absorption 64 bzw. 66. Reflektierte Energie wird durch die Bezugszeichen 68 angezeigt, während das transmittierte Energiesignal 70 an der der Eintragstelle entgegengesetzte Seite aus dem Trägermaterial austritt.
Wird nunmehr, wie in den Fig. 5 bzw. 6 gezeigt und wie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben, lediglich im Bereich der Bedruckung 12 ein punktueller, starker, impulsförmiger Energieeintrag ausgeübt, während darüber hinaus der verbleibende, unbedruckte Träger praktisch nicht (bzw. lediglich mit geringer Reflexionsenergie) beaufschlagt wird, so zeigt die Fig. 5 für den Fall einer nicht bedruckten Fläche, dass nur äußerst geringe Energie reflektiert, transmittiert und absorbiert wird (symbolisiert durch die Größe der verwendeten Pfeile); entsprechend zeigt der Temperaturverlauf 18 bzw. der Dampfdruckverlauf 20 eine gegenüber dem Stand der Technik günstige Entwicklung. Wie in Fig. 6 gezeigt, entwickeln sich zudem Temperatur- und Dampfdruck lediglich punktuell im Bereich der zu trocknenden, bedruckten Fläche 12, so dass hier der vorteilhafte Trocknungseffekt erreicht wird, während der unbedruckte Bereich praktisch unbeeinflußt bleibt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen zwei mögliche Ausführungsformen für die Wärmequelle 40 gemäß Fig. 1 / Fig. 2. So weist die Glühlampeneinheit 72 als zentrales Leuchtmittel eine Wolframwendel 74 auf, die im Zentrum eins fokussierenden Hohlspiegels 76 angeordnet ist und von einem vorgeschalteten Impulsgeber 78 mit impulsförmigen Steuersignalen beaufschlagt wird. Wie die Fig. 7 mit schematisch eingezeichnetem Strahlungsgang zeigt, wird die Strahlung der Glühlampeneinheit 72, die teils im optisch sichtbaren, teils im Infrarotbereich liegt, punktförmig auf den mit einer Bedruckung 12 versehenen Abschnitt auf dem Träger 10 fokussiert.
Alternativ sieht die Anordnung gemäß Fig. 8 einen im Impulsbetrieb betreibbaren Laser 80 vor, der ein i.w. paralleles, emittiertes Strahlenbündel 82 mit Infrarot-Anteil auf den bedruckten Abschnitt 12 punktförmig fokussiert.
Nicht gezeigt sind die jeweiligen Positioniereinheiten, die -- entweder mechanisch oder elektronisch -- die Einheiten der Fig. 7 bzw. 8 auf jeweilige punktförmige Abschnitte des Druckbildes ausrichten.
Gemäß vorteilhafter Weiterbildung dieser Erfindung ist es zudem möglich, die Wärmequelle nicht nur mittels einer einzelnen, punktförmig wirkenden Strahlereinheit zu realisieren, sondern vielmehr diese aus einer Mehrzahl von entlang einer Zeile angeordneter Einheiten zu gestalten. Durch selektives Ansteuern einzelner Elemente dieser Zeile entsprechend einem jeweils darunterliegenden, zu trocknenden Druckbild könnte dann der Positionieraufwand vermindert und potentiell die Trocknungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden.
Während im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 das zu trocknende Druckbild mittels einer zusätzlich Scan- bzw. Abtasteinheit erfaßt wurde, um das entsprechende Steuersignal für den Wärmestrahler zu erzeugen, so ist es im Rahmen einer alternativen Ausführungsform der Erfindung auch möglich, dieses Steuersignal unmittelbar durch entsprechende Auswertungen bzw. Berechnungen des ohnehin für das Bedrucken durch den Druckkopf üblicherweise zur Verfügung stehenden Druckbildes zu erhalten. So enthalten nämlich moderne Drucker- bzw. Bild-/Textausgabesprachen wie Postscript, PDF oder HTML konkrete Positionierungshinweise für den Druckkopf, die, um entsprechende Parameter korrigiert, auch unmittelbar zur Steuerung der Wärmequelle verwendet werden können.
Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, eine variable Vorschubgeschwindigkeit einer Relativbewegung zwischen Wärmequelle und Druckbildträger vorzusehen, abhängig davon, wie hoch eine aktuelle Druckbilddichte (und damit eine Anzahl von zu trocknenden Punkten) ist.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte, die als Druckbild (12) einer Druckvorrichtung (36) auf einem Druckbildträger (10, 28) aufgebracht wurde, gekennzeichnet durch
    eine Druckbild-Erfassungseinrichtung (38), die zum Erfassen von durch die Druckfarbe oder Tinte gebildeten Bildpositionen des Druckbildes auf dem Druckbildträger und zum Ausgeben zugehöriger elektronischer PositionsSteuersignale ausgebildet ist,
    eine gepulst betreibbare Wärmequelle (40), die zum Erzeugen eines auf den Druckbildträger gerichteten, punktförmigen Strahls mit einer Infrarotkomponente ausgebildet ist, und
    eine der Wärmequelle zugeordnete Steuer- und Positioniervorrichtung (34), die als Reaktion auf das Positions-Steuersignal den Infrarotstrahl (82) den Bildpositionen des Druckbildes so nachführt, dass ein druckbildabhängiger Trocknungsvorgang der Druckfarbe bzw. Tinte durchgeführt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trocknungsbetrieb durch die Steuer- und Positionsvorrichtung so eingestellt wird, dass eine mittlere Oberflächentemperatur des Druckbildträgers < 80°, und bevorzugt < 60°, liegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbild-Erfassungsvorrichtung eine Scan-Vorrichtung (38) aufweist, die durch punkt- und/oder zeilenweises Abtasten des Druckbildträgers die elektronischen Positionssteuersignale erzeugt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbild-Erfassungsvorrichtung eine Ausleseeinheit aufweist, die mit einer der Druckvorrichtung zugeordneten Datenverarbeitungsanlage verbunden ist und auf der Basis der von der Datenverarbeitungsanlage erzeugten Druckbilddaten für die Druckbildvorrichtung die elektronischen PositionsSteuersignale für die Steuer- und Positioniervorrichtung erzeugt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellenlänge des punktförmigen Strahls zwischen 1.000 und 5.000 nm, bevorzugt zwischen 1.600 und 3.000 nm, liegt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impulsfrequenz des pulsförmigen Strahls im Bereich zwischen 5 und 20 KHz, bevorzugt zwischen 10 und 15 KHz, liegt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsleistung des punktförmigen Strahls im Bereich zwischen 0,2 und 2 Watt, bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5 Watt, liegt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbildträger relativ zu der Druckvorrichtung und der Wärmequelle mit einer bevorzugt variablen Geschwindigkeit zwischen 1,0 und 10 m/s, bevorzugt zwischen 1,5 und 7,5 m/s, bewegt wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ein Leuchtmittel mit Strahlungskomponenten im sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel mit einer Fokkusiereinrichtung zum Erzeugen des punktförmigen Strahls versehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle eine Hochleistungs-Blitzlampe aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle eine gepulst betreibbare Laserquelle aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbildträger aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus beschichtetem oder unbeschichtetem Papier, Thermopapier, Kartonage, Kunststofffolie, sonstige Kunststoffträger, Textilien, besteht.
  14. Verfahren zum Trocknen von Druckfarbe oder Tinte, die als Druckbild einer Druckvorrichtung auf einem Druckbildträger aufgebracht wurde, insbesondere zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Schritte:
    Erfassen des Druckbildes und Erzeugen zugehöriger elektronischer Positions-Steuersignale,
    Ansteuern einer gepulst betreibbaren, einen punktförmigen Infrarotstrahl erzeugenden Wärmequelle mit den elektronischen Positions-Steuersignalen so, dass die Wärmequelle dem Druckbild nachgeführt wird und selektiv im Bereich des Druckbildes eine Trocknung durchführt.
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