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Dokumentenidentifikation DE69834381T2 12.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000925948
Titel Druckerarchitektur
Anmelder Eastman Kodak Co., Rochester, N.Y., US
Erfinder McCann, James D., Waynesville, Ohio 45068, US;
Tunmore, David F., Xenia, Ohio 45385, US
Vertreter WAGNER & GEYER Partnerschaft Patent- und Rechtsanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69834381
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.11.1998
EP-Aktenzeichen 983097684
EP-Offenlegungsdatum 30.06.1999
EP date of grant 03.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B41J 15/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B41J 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B41J 11/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft elektronische Drucksysteme und insbesondere die Architektur von Hochgeschwindigkeitsrollendruckpressen für den elektronischen Druck.

Unter den Begriff elektronischer Druck fallen alle Tintenstrahldrucksysteme, wie zum Beispiel Tintenstrahldrucker mit kontinuierlichem Strahl, und alle anderen Systeme, bei denen Bilder getrocknet werden, um das Bild auf dem Substrat zu fixieren, sowie Ionografie, Elektrofotografie und alle anderen Systeme, bei denen Toner zum Schmelzen gebracht wird, um das Bild auf dem Substrat zu fixieren. Große elektronische Druckpressen nach dem Stand der Technik, für welche die von Scitex Digital Printing, Inc., Dayton, Ohio, hergestellte Scitex 3500/3600-Reihe ein typisches Beispiel ist, werden mit einem Standard-Schmelz/Fixier- oder Fixier/Trocknungssystem ausgeführt und können mit hoher Geschwindigkeit und über die volle Breite trocknen.

Die Auslegung eines typischen Fixier/Trocknungssystems entspricht weitgehend der Auslegung der in der Druckindustrie allgemein verwendeten Fixiereinrichtungen. Trockner werden in der Regel als Standardausführungen eingekauft, für die es nur wenige Sonderausstattungen gibt. Sie können für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit mit geringerer Leistung betrieben werden, die Standarderzeugnisse sind jedoch generell nicht modular in dem im Folgenden beschriebenen Sinne.

Bei herkömmlichen Druckpressen werden alle Einrichtungen für den Druck in einem Tower angeordnet. Papier wird dem Tower in Blattform oder endlos mit geeigneten Papiertransporteinrichtungen zugeführt. Für typische Farbdruckpressen werden mehrere „Tower" eingesetzt. Das Papier wird sequentiell von einem Tower zum nächsten transportiert, wobei jeder Tower eine bestimmte Farbe (oder manchmal eine transparente Beschichtung) druckt. Für Druckvorgänge, bei denen die Tinte einer Farbe fixiert werden muss, bevor die nächste Farbe gedruckt wird, kommt ein Standard-Fixier/Trocknungssystem zwischen den Towern zur Anwendung.

Wenn ein Substrat beidseitig bedruckt werden soll, gibt es dafür mehrere gängige Optionen. Bei einer gängigen Rollendruckpresse wird die erste Seite in einem ersten Tower bedruckt und die Rückseite in einem zweiten Tower. Für diese Ausbildung wird ein Wendebalken zwischen den Towern benötigt. Ein Wendebalken ist eine Anordnung von Walzen, welche die Papierbahn so umkehren, dass die nicht bedruckte Seite des Papiers in einem folgenden Tower bedruckt werden kann. In der Regel werden auf jeder Seite des Papiers mindestens 4 Farben benötigt, sodass entweder 4 Tower (in Offsetpressen, die das Papier in jedem Tower beidseitig bedrucken können) oder 8 Tower (wie zum Beispiel in Fällen, in denen die Druckköpfe nicht kopfstehend drucken können) erforderlich sind. Das ergibt natürlich eine lange Druckpresse, besonders dann, wenn zwischen den einzelnen Druckvorgängen Trockner erforderlich sind. Lange Druckpressen haben unter anderem den Nachteil, dass sie zuviel Stellfläche und für digitale Drucksysteme zuviel Datenspeicherplatz erfordern.

Ferner muss bei einem Mehrfarbendruckverfahren, beispielsweise einem Vierfarbendruckverfahren, für ein Bild mit einer Größe von mindestens 17'' × 34'', Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb auf Papier mit einer Genauigkeit von mindestens 1 Pixel (1/240stel eines Zolls) gedruckt werden. Obwohl durch herkömmliche Druckverfahren die Feuchtigkeit nur minimal erhöht wird, verursachen bestimmte Tintenstrahlverfahren einen merklichen Feuchtigkeitsgehalt, insbesondere, wenn zum Drucken mehrere Farben verwendet werden. Außerdem wirkt sich das maßliche Verhalten des Papiers nachteilig auf die Bildqualität aus. Der Feuchtigkeitsgehalt bewirkt im Papier eine nicht isotrope Expansion und Kontraktion mit ausgeprägter Hysterese. Durch die Verwendung von Trocknern zwischen den einzelnen gedruckten Farben kann zwar Feuchtigkeit entfernt werden, die dabei möglicherweise auftretenden großen maßlichen Veränderungen des Papiers bzw. „Dehnung" oder „Schrumpfung" des Substrats hat jedoch wiederum eine nachteilige Wirkung auf die Bildqualität. Da Papier auf die Zugabe oder Entfernung von Wasser nahezu unverzögert reagiert, stehen für einen „guten" Mehrfarbendruck nur wenige Sekunden zur Verfügung.

US-A-5 546 116 offenbart eine verschiebbare Transporteinrichtung für einen Mehrfarbenthermodrucker mit einmaligem Durchgang. Die verschiebbare Transporteinrichtung umfasst eine Vielzahl von mit Abstand zueinander montierten Schreibwalzen, eine um die Schreibwalzen geschlungene Gebermediumbahn, eine Vielzahl von Druckköpfen, die jeweils in entsprechender Beziehung zu einer der Schreibwalzen angeordnet sind, und zwei Antriebsrollen. Die Schreibwalzen und die Antriebsrollen sind in einem Rahmen der Transporteinrichtung montiert, sodass sie bei deren Bewegung mitgeführt werden. Das Transportsystem ist zwischen einer Druckstellung, in der sich die Schreibwalzen für den Druckvorgang unter den Druckköpfen befinden, und einer zurückgezogenen Stellung, in welche die Schreibwalzen zum Laden des Empfängermediums aus ihrer Stellung unter den Druckköpfen geschoben werden, verschiebbar.

GB-A-2 142 579 offenbart eine Aufzeichnungsvorrichtung mit Bilderzeugungsmitteln, beispielsweise Tintenstrahlen, zum Erzeugen von Bildern mit Tinte auf einem Aufzeichnungselement mit einer Tintenempfangsschicht. Eine Energiequelle, beispielsweise ein Ultraviolettstrahler härtet die Tintenempfangsschicht, nachdem das Bild darauf ausgebildet worden ist.

Es besteht somit Bedarf für eine verbesserte elektronische Druckarchitektur, welche die mit elektronischen Drucksystemarchitekturen nach dem Stand der Technik verbundenen Probleme überwindet und insbesondere für ein digitales Farbdrucksystem geeignet ist.

Diesen Bedarf deckt die vorliegende Erfindung, die ein System mit einer kurzen Papierbahn zwischen der ersten und der letzten Farbe schafft. Dabei werden alle Farben gedruckt, bevor eine Trocknung erforderlich ist. Ferner berührt die Papierbahn die Walzen unter jedem Druckkopf, um den richtigen Abstand zwischen dem Substrat und den Strahlen aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Architektur eines elektronischen Druckers so zu verbessern, dass ein Mehrfarbendruck mit ausgezeichneter Bildqualität erzielt werden kann. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass ein solches System einen direkten Zugang zu den Druckköpfen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird von der in den folgenden Ansprüchen definierten Erfindung gelöst.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

1 das unerwünschte Phänomen der Papierkräuselung; und

2 eine Ausbildung der Papierbahn und der Druckköpfe für die zur Vermeidung von Bildqualitätsproblemen, wie zum Beispiel die in 1 dargestellte Papierkräuselung, erfindungsgemäß vorgesehene Druckerarchitektur.

Die Erfindung wird hier anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Modifikationen und Variationen können jedoch verwirklicht werden, ohne von der Wesensart der Erfindung abzuweichen und ihren Umfang zu überschreiten.

Da Papier wasserbasierte Tinten absorbiert, versucht es, sich in Querrichtung auszudehnen. Wenn das Papier um eine Walze geschlungen wird, haften die äußeren (nicht bedruckten) Ränder an der Walze, während der Rest der Bahn sich nach außen ausdehnt. Dies führt zu einer „Verwerfung" des Papiers zwischen den fest haftenden Rändern, sodass in Längsrichtung Wellen oder Kräuselungen entstehen, wie in 1 dargestellt. Kräuselung tritt auf, wenn eine Papierbahn sich in Querrichtung ausdehnen will, daran aber durch Haftung an den Rändern, beispielsweise auf einer Walze, gehindert wird. Im Betrieb eines Mehrfarbendrucksystems ist dieses Problem noch gravierender als „Offset" oder eine unerwünschte Übertragung der Tinte an die Walzen.

In Hochgeschwindigkeitsrollendruckpressen für den elektronischen Druck schrumpft ein Substrat mit einem gedruckten Bild beim Durchlaufen eines Trockners in der Querrichtung. Weitere Farben oder Bilder werden dann auf einem Bild ausgedruckt, das schmaler ist als das ursprünglich (auf dem nicht geschrumpften Substrat) ausgedruckte Bild, sodass es zu einem Versatz kommt. Da der Fehler typischerweise in der Querrichtung auftritt, ist es unglücklicherweise nahezu unmöglich, den Bildversatz durch irgendeine Kombination von Software und/oder elektronischen Eingriffen zu korrigieren.

Ein weiteres Problem, das beim Drucken, insbesondere beim Mehrfarbendruck, auftritt, ist das Ausbluten einer Farbe in eine andere. Ausbluten tritt auf, wenn die zweite, dritte oder vierte Farbe auf nasse Bereiche der vorhergehenden Tinte trifft und dann Sprenkelung oder Austreiben verursacht. Um das Papier zu entkräuseln und Ausbluten zu vermeiden, wird das Papier nach dem Stand der Technik zwischen aufeinander folgenden Stationen getrocknet. Dadurch kann zwar Feuchtigkeit entfernt werden, die Verwendung von Trocknern zwischen aufeinander folgenden Farbdrucken kann jedoch große maßliche Veränderungen des Papiers oder Substrats zur Folge haben und die Bildqualität beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß kann Kräuselung vermieden werden, wenn der Druckvorgang schnell abläuft und die Papierbahn keine engen Umschlingungen auf Walzen mit kleinem Durchmesser aufweist. Die Trocknung erfolgt dann nach Abschluss aller Druckvorgänge, vorzugsweise über einer Walze mit großem Durchmesser. Ausbluten kann ohne Trockner zwischen aufeinander folgenden Stationen auch dadurch vermieden werden, das sorgfältig darauf geachtet wird, jeweils nur soviel Tinte aufzubringen, wie zur Erzielung der richtigen Farbe benötigt wird.

Da sich Papier bei hoher Raumfeuchtigkeit sehr schnell ausdehnt, können messbare Veränderungen in weniger als einer Minute auftreten. Dieses Phänomen weist für verschiedene Papierarten eine bemerkenswerte Konstanz auf. Wenn flüssige Tinte (häufig mit einem Wassergehalt von 97%) auf Papier gebracht wird, wie dies bei einem Tintenstrahlverfahren der Fall ist, treten die Veränderungen noch schneller auf. Nicht zulässige Veränderungen können in einem 17'' breiten Bild schon innerhalb von 3 Sekunden auftreten.

2 zeigt eine Papierbahn für eine vorgesehene Druckerarchitektur 10. Die Papierbahn des sich in Richtung des Pfeils 13 bewegenden Substrats 12 und die Anordnung der Druckköpfe 14 sind bogenförmig ausgebildet, wobei sämtlichen Druckköpfen 14 nur eine Trocknungsstation 16 nachgeschaltet ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung gewährleistet auch bei Verwendung mehrerer Farben eine einwandfreie Farbdeckung des gedruckten Bildes und druckt aufeinander folgende Farben aus, bevor das Substrat nachteilig auf den Feuchtigkeitsgehalt der Tinte reagieren kann. Ein Encoder 18 liefert die Tachofunktion für alle Druckköpfe 14.

Jedem Druckkopf 14 ist eine Walze 20 zugeordnet, um in der Papierbahn eine ausreichende Spannung aufrechtzuerhalten. Die den mittleren Druckköpfen, d.h. allen Druckköpfen zwischen dem ersten Druckkopf 14a und dem letzten Druckkopf 14n, zugeordneten Walzen weisen einen für die notwendige Reaktion auf Reibung in der Walze 20 ausreichenden Umschlingungswinkel 22 auf. Mit anderen Worten, der Winkel 22 reicht aus, die Reibung an der Walze zu brechen, sodass das Papier nicht über die Walze gleiten kann und die Walze sich ständig mit dem Papier bewegt.

Ein großer Umschlingungswinkel hat mehrere Nachteile. Zum einen müssen die Köpfe 14 mit großen Winkeln zur Vertikalen arbeiten, insbesondere, wenn die Anzahl der Druckköpfe 14 zunimmt. Zum anderen führt ein großer Winkel an den mittleren Druckköpfen 14 zu einer Vergrößerung der bogenförmigen Ausbildung, was die Wartung der Köpfe 14 und der Papierbahnen der Einheit 10 kompliziert. Schließlich besteht ein besonders unerwünschter Effekt eines zu großen Umschlingungswinkels darin, dass dieser zur Kräuselung des Substrats 12 beiträgt.

Umgekehrt ist ein kleiner Winkel ebenfalls nicht wünschenswert. Bei einem zu kleinen Winkel wird das Substrat 12 nicht richtig an der Walze 20 gehalten. Dies führt zu einer schlechten Druckqualität, möglicherweise Reiben des Papiers am Fänger und Versatz der bedruckten Breite durch „Wellenbildung" des Papiers, wobei die Wellenbildung in Querrichtung der Bahn auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Umschlingungswinkel 22 daher weniger als 45°, liegt genauer gesagt im Bereich von 2 bis 15 Grad und hat vorzugsweise eine Größe von etwa 4°. Der Mindestwinkel 22 ist daher der Winkel, der mindestens erforderlich ist, damit sich die Walze 20 weiterhin dreht, während der größte Winkel 22 der Winkel ist, der maximal ohne Papierkräuselung erreicht werden kann.

Der in 2 gezeigte Umschlingungswinkel 24 am letzten Druckkopf 14n, wo das Substrat 12 in den Trocknerbereich 16 einläuft, beträgt vorzugsweise weniger als 90°. Der optimale Umschlingungswinkel 24 kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, beispielsweise durch Berücksichtigung der mechanischen Konstruktionsanforderungen einschließlich der Bahneinlaufanforderungen des Trockners, des Wunsches, die Gesamthöhe der Maschine möglichst niedrig zu halten, und an der letzten Druckwalze in der Reihe den Umschlingungswinkel 22 auf etwa 4° zu begrenzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Umschlingungswinkel 24 daher etwa 12°.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, den Abstand zwischen dem ersten Druckkopf 14a und dem letzten Druckkopf 14n so zu konfigurieren, dass die Zeit zwischen der ersten zu druckenden Farbe und der letzten zu druckenden Farbe minimiert. wird. Für eine gedruckte Breite von etwa 18'' und ein gedrucktes Bild mit vier Farben, d.h. vier Druckköpfe und eine Bahngeschwindigkeit von 200 Fuß/Minute beispielsweise, sollte die Zeit vom Druck der ersten Farbe bis zum Druck der letzten Farbe nicht mehr als drei Sekunden betragen.

Es wird daher angestrebt, die Druckköpfe möglichst eng zu beabstanden, wobei der Fachmann jedoch unschwer erkennen wird, dass der Verringerung des Abstands zwischen den Druckköpfen durch die Größe der Druckköpfe, die Anzahl der Druckköpfe und die Vermeidung des Ausblutens einer Farbe in eine andere (d.h. die Absorption des gedruckten Bildes auf der Beschichtung) deutliche Grenzen gesetzt sind. Der Fachmann wird ferner auch nachvollziehen können, dass aufeinander folgende Druckköpfe nicht immer den gleichen Abstand aufweisen müssen, weil nur der Abstand zwischen dem ersten und dem letzten Druckkopf kritisch ist. Dieser Abstand basiert erfindungsgemäß auf der Bahngeschwindigkeit, die erforderlich ist, um ein Qualitätsbild zu erhalten. Die Erfindung kann sinnvoll im Tintenstrahldruck eingesetzt werden und hat den Vorteil, dass sie die Architektur eines elektronischen Drucksystems verbessert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie einen Mehrfarbendruck mit ausgezeichneter Bildqualität ermöglicht.

Die Erfindung wurde hier anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen ausführlich beschrieben. Modifikationen und Variationen können jedoch verwirklicht werden, ohne von der Wesensart der Erfindung abzuweichen und ihren Umfang zu überschreiten.


Anspruch[de]
Elektronisches Drucksystem (10) mit:

Substratfördermitteln zum Fördern eines Substrats (12) entlang einer bogenförmig ausgebildeten Papierbahn (13) ( 2);

Mitteln zum gesteuerten Transportieren des Substrats durch das elektronische Drucksystem vorbei an einem ersten Druckkopf (14a), einem zweiten Druckkopf (14n) und mindestens einem zwischen dem ersten und dem zweiten Druckkopf (14a und 14n) angeordneten Druckkopf (14);

einer Vielzahl von Walzen (20), von denen jeweils mindestens eine Walze an jedem, einem Ort eines Druckkopfs entsprechenden Ort unter dem Substrat angeordnet ist; und

Trocknungsmitteln (16), die nach dem letzten Druckkopf aus der Vielzahl von Druckköpfen angeordnet ist zum Fixieren des gedruckten Bildes auf dem Substrat;

dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen derart angeordnet sind, dass sie einen Papierbahn-Umschlingungswinkel von weniger als 45 Grad um den mindestens einen Druckkopf (14) bilden, wobei die Druckköpfe, entlang einer zur Papierbahn rechtwinkligen Ebene betrachtet, bogenförmig ausgebildet über der Papierbahn angeordnet sind, was der Ausbildung der Papierbahn entspricht, um ein gedrucktes Bild auf dem Substrat zu erzeugen.
Elektronisches Drucksystem nach Anspruch 1, worin die Walze sich an jedem Ort eines Druckkopfs dreht, wenn das Substrat sich bewegt. Elektronisches Drucksystem nach Anspruch 1, worin der Umschlingungswinkel im Bereich von 2 bis 15 Grad liegt. Elektronisches Drucksystem nach Anspruch 1, worin der Umschlingungswinkel etwa 4 Grad beträgt. Elektronisches Drucksystem nach Anspruch 1, worin die Walzen derart angeordnet sind, dass sie einen Papierbahn-Umschlingungswinkel (24) von weniger als 90 Grad um die zweite Walze (20) bilden. Elektronisches Drucksystem nach Anspruch 1, worin die Walzen derart angeordnet sind, dass sie einen Papierbahn-Umschlingungswinkel (24) von etwa 12 Grad um die zweite Walze (14n) bilden.






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