EP0978388A2 - Device for drying print - 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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- heat source
- drying
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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).
Abstract
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.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.
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.It is known from the prior art to print images of Printing units, in particular those using electronic Control are generated by a generic Drying device to dry so that the printed image without Danger of blurring or getting lost is fixed and one User is available for subsequent use. So it is particularly common to apply liquid printing inks or inks, for example by means of electronic inkjet printing processes, after the actual printing process to dry by additional heat (over the anyway existing ambient heat), so the period between the actual printing and the fixation of the Print image remains short.
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. 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 (and thus the overall printing speed such an installation) 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. However, this leads to numerous practical ones Difficulties, as will be explained below.
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.Fig. 9 illustrates in the schematic sectional view
a generic device from the prior art.
A printed
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.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. However, as in the case of traditional ones Heating, for example, by a heated one Transport role, however, introduces a related to that Carrier material high energy input to embrittlement the applied layer of paint and beyond to one uncontrollable influence on the moisture content of the carrier material, e.g. Paper, so when subsequent folding or bending the known Drying process results in very substantial process engineering Cause problems.
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.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. In each of the figures, the reference symbol is shown
18 the temperature profile and the
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.According to this relatively high absorption of the registered, high thermal energy is the temperature rise 18 over the time high, so that embrittlement or unwanted, oversized drying effects - recognizable even in the strong falling vapor pressure curve 20 - with correspondingly negative Effects on quality and processability of the end product are the result.
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.In addition to the described adverse effects the conventional procedure for drying printed images Disadvantage on that for certain print image carriers, for example Thermal paper, other thermosensitive materials, or else certain carrier foils, not or only with great restrictions is suitable: that would be a full line (due to continuous feed therefore full area) Heat input with so-called thermal paper (with a paper reacted to the influence of heat, which in a heated place with a blackening or the like. reacts) over the entire area to react to the heat input and so a differentiation to a usable print image no longer make possible. In addition comes with the described State of the art method of basic Disadvantage that a whole area, high heat or temperature input with correspondingly high energy and therefore Cost is connected.
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. 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.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1 sowie das Verfahren nach dem Patentanspruch
14 gelöst.The task is accomplished by the device with the features
of claim 1 and the method according to the
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.This is because, in contrast to State of the art, through the invention a print image dependent Drying process in the form of a specific blackening selective or color application of the printed image Heating with a point heat source. So that will largely the heat input, optimized for each Printing ink or ink, limited to the actual printed area, while those large, unprinted Paper surfaces used in conventional heating methods dehydrated due to - unnecessary - heating were unaffected by the procedure according to the invention stay and their advantageous material properties completely preserved.
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.Because the heat input is limited to the pure printed area is, on the one hand, a potentially faster carrier or sheet feed possible because only those to be dried Color ranges with a permissible maximum Heat radiation can be applied, and also increased the energy efficiency of such a printing device considerable, since no unprinted areas (unnecessary) be heated.
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.It is within the scope of the present invention as "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.
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.As far as in the context of the invention, the heat source is a point Emits beam, is as "punctiform" anything understand the image of the beam generated by the print image carrier, which 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. In this respect, such devices are also encompassed by the invention, in which a Printing lying, unprinted carrier areas from one applied, controlled heat radiation.
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.Finally, as an "infrared component" within the scope of the invention to understand such radiation, at least partially one for drying one applied at a time Color or ink suitable heat radiation in their spectrum contains.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims described.
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.So in principle it is possible to use the electronic position control signal for the tracking or Positioning of the documents intended for drying depending on the print image Generate heat source in two ways: First is it provided an approximately optical scanner for this purpose to use with associated sensors, which is the printed one Scans image and based on the captured print image, according to the detected darkness, generated the data for positioning the heat beam. Such a device is particularly suitable as an additional unit for existing printing devices that no or only cumbersome direct access offer the print data.
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.In contrast, it is an alternative embodiment in the frame the invention also possible by 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. In particular, 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.
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.It is also within the scope of the invention by suitable control the pulsed heat source to set it up so that an average surface temperature of about 60 ° C is not exceeded. By keeping this limit namely, it has been shown that common carrier materials, in particular Papers, not detrimental to the drying process to be influenced.
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.It is also within the scope of the invention that 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.
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.It is also within the scope of the invention as a heat radiator use different illuminants or spot types: In addition to pure infrared radiators, in particular Lamps are used 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. Alternatively it is possible to be one - especially as a heat radiator easily controllable and precisely positionable - laser to use, the type and performance selected depending on the task becomes. 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. Alternatively it is possible, 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.
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.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.
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. As a result, 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.
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.
- Fig. 1:
- a schematic block diagram with the interaction of various functional components of the inventive device for drying printing ink;
- Fig. 2:
- a process flow diagram showing the interaction with the functional units of FIG. 1;
- Fig. 3:
- an arrow diagram which illustrates in more detail the physical processes involved in the entry of heat radiation into a printed printed image carrier;
- Fig. 4:
- an alternative representation of the processes occurring during the radiation input;
- Fig. 5, Fig. 6:
- Energy input, absorption and transmission with temperature and vapor pressure curve over time with unprinted (FIG. 5) or printed (FIG. 6) print image carrier;
- Fig. 7:
- a schematic sectional view through a heat source according to a first embodiment with optical focusing unit;
- Fig. 8
- : a schematic side view of a laser unit as an alternative heat source;
- Fig. 9:
- is a schematic side view of a drying device from the prior art and
- 10, 11:
- Energy flow, temperature and vapor pressure diagrams analogous to FIGS. 5 and 6 in a device from the prior art.
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.A paper
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.Controlled by a suitably trained
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. The process flow diagram in FIG. 2 illustrates the sequence
of steps: In step S1, unprinted paper
fed, printed in step S2. Printing takes place
by control by means of
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.Before with reference to 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.
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. Analogously,
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.Will now, as shown in FIGS. 5 and 6 and as based on
1 and 2, only in the area of
Printing 12 a punctual, strong, impulsive
Energy input while the remaining,
unprinted carriers practically not (or only
with low reflection energy) is applied, so
5 shows the case of a non-printed surface,
that very little energy reflects, transmits
and is absorbed (symbolized by size
the arrows used); the temperature curve shows accordingly
18 or the
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. 7 and 8 show two possible embodiments for
the
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.Alternatively, the arrangement according to FIG. 8 sees one in pulse operation
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.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.
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.According to an advantageous development of this invention, it is 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.
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.While in the exemplary embodiment of FIG. 1 described above and 2 the print image to be dried by means of an additional Scan or scanning unit was captured to the corresponding To generate control signal for the heat radiator, so it is in the context of an alternative embodiment of the invention also possible to control this signal directly by appropriate Evaluations or calculations of the anyway for printing by the printhead is usually available to obtain a standing print image. So included modern printer or image / text output languages such as Postscript, PDF or HTML specific positioning instructions for the printhead, which, to correct appropriate parameters, also used directly to control the heat source can be.
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.It is also within the scope of the invention to have a 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).
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