DE102005051173A1

DE102005051173A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen und Tintenstrahldruckvorrichtung mit einer Mikrowellen-Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE102005051173A1
Application number: DE102005051173A
Authority: DE
Inventors: Domingo Rohde; Knut Behnke; Frank Michael Morgenweck
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen, insbesondere zur Beaufschlagung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise zur teilweisen Trocknung des flächigen Objektes, bevorzugt zur Trocknung einer Tintenbedruckung eines Bedruckstoffes, sowie eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung mit wenigstens einer Mikrowellen-Heizeinrichtung. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur Beaufschlagung vorgesehene Mikrowellenleistung selbst und unmittelbar zu einem höheren Grade zu nutzen. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verfahrenshinsicht dadurch gelöst, dass ein ungenutzter, reflektierter Teil der zur Beaufschlagung des flächigen Objektes verwendeten Mikrowellenleistung, die so genannte Rückwärtsleistung, erneut für eine Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen, insbesondere zur Beaufschlagung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise zur teilweisen Trocknung des flächigen Objektes, bevorzugt zur Trocknung einer Tintenbedruckung eines Bedruckstoffes.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen, insbesondere zur Beaufschlagung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise zur teilweisen Trocknung des flächigen Objektes, bevorzugt zur Trocknung einer Tintenbedruckung eines Bedruckstoffes.
Zudem betrifft die Erfindung eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung zur insbesondere wenigstens zweifachen, vorzugsweise zweifarbigen Bedruckung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise eines fortlaufend zu verarbeitenden Rollen-Bedruckstoffes, die zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte eine den Bedruckstoff mit Mikrowellen beaufschlagende Heizeinrichtung umfasst.

Eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung der vorgenannten Gattungen ist aus der WO 01/89835 A2 prinzipiell bekannt.

Bei einer solchen Anwendung von Mikrowellen, wie aber auch überhaupt bei der Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen entsprechend der eingangs genannten Gattungen, kann das flächige Objekt in bestimmten Bereichen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten eine sehr unterschiedliche Mikrowellenleistung benötigen, weil zum Beispiel zu druckenden Bilder auf das einzelne Bild bezogen eine sehr unterschiedliche Tintenmenge pro Farbe und pro Flächeneinheit benötigen und sich der Bedarf an Tinte pro Flächeneinheit sehr schnell ändert. Dabei ist es nicht möglich, die beaufschlagte Mikrowellenleistung den sehr schnellen und starken Änderungen der Tintenmenge nachzuführen. In der Praxis bedeutet dies daher, dass die beaufschlagte Mikrowellenleistung für eine bestimmte Substratsorte mit einer maximalen Bedruckung mit Tinte eingestellt wird und diese Einstellung im wesentlichen für alle zu druckenden Bilder beibehalten wird. Durchläuft ein Bereich des Substrates die Mikrowellenbeaufschlagung, das nur mit einer geringen Menge an Tinte oder keinen Tinte beaufschlagt wurde, so wird ein Großteil der Mikrowellenleistung reflektiert, sogenannte Rückwärtsleistung, und einer Wasserlast zugeführt, die sie in Wärme umwandelt, so dass somit dieser Leistungsanteil ungenutzt verloren ist.

Zwar ist aus der US 6 663 239 B2 bekannt, Abwärme einer Mikrowellenquelle bei einem Tintenstrahldrucker im Wege einer Art Recycling zu verwerten, jedoch ändert dies nichts an dem vorgeschilderten Problem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zur Beaufschlagung vorgesehene Mikrowellenleistung selbst und unmittelbar zu einem höheren Grade zu nutzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verfahrenshinsicht dadurch gelöst, dass ein ungenutzter, reflektierter Teil der zur Beaufschlagung des flächigen Objektes verwendeten Mikrowellenleistung, die sogenannte Rückwärtsleistung, erneut für eine Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit genutzt wird.

Mit Vorteil lässt die Erfindung also die Mikrowellenleistung dort (erneut) zur Anwendung kommen, wo sie tatsächlich gebraucht und in gewissem Sinne verbraucht wird. Sie wird also effektiv eingesetzt, wo sie benötigt wird und dort abgezogen, wo sie überflüssig ist und vielleicht sogar im Übermaß schädlich sein könnte. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders ökonomisch.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass eine solche erfindungsgemäße Mikrowellenbeaufschlagung zum Beispiel auch in der Elektrofotografie oder ähnlichen Druckverfahren, insbesondere zur Fixierung von Toner, Anwendung finden könnte.

Zur erfindungsgemäßen Verwendung wird die Rückwärtsleistung vorzugsweise umverteilt, und zwar bevorzugt mit Hilfe eines sogenannten Zirkulators.

Eine besonders effektive und adäquate Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch bevorzugt vorgesehen, dass zur Fertigstellung eines mit einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung bedruckten Bedruckstoffes, bei dem zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte der Einsatz von Mikrowellen vorgesehen ist, der Bedruckstoff zeitlich nacheinander wenigstens zweimal mit Farbe, vorzugsweise mit unterschiedlichen Farben für eine mehrfarbige Bedruckung, bedruckt wird, dass der Bedruckstoff jeweils zwischen einer Bedruckung mit Farbe und der nächsten Bedruckung mit Farbe mit Mikrowellen beaufschlagt wird und dass wenigstens für eine der Beaufschlagungen wenigstens anteilig die Rückwärtsleistung einer anderen Beaufschlagung genutzt wird. Es wird also die Mikrowellenleistung erfindungsgemäß mit Vorteil zwischen unterschiedlichen Druckwerken nach Bedarf umverteilt, so dass Rückwärtsleistung an einem anderen Ort und zu einem anderen Zeitpunkt wieder zum Einsatz kommt. Dieser Zeitpunkt ist jeweils ein späterer Zeitpunkt, da die Rückwärtsleistung erst von ihrem Ersteinsatzort reflektiert und zum nächsten Einsatzort gelangen muss. Es ist aber bei der vorbeschriebenen Anwendung durchaus denkbar, dass dieser nächste Einsatzort im Bereich nach einem vorhergehenden Druckwerk liegt, also bezogen auf den nächsten Druckprozess quasi vorverlagert ist.

Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäße Umverteilung der Rückwärtsleistung mit Vorteil auch zum Einsatz kommen, wenn der Bedruckstoff nur einmal für ein Druckbild mit einer Farbe bedruckt wird und eine Trocknung mit mehreren Applikatoren (Kanälen) und Mikrowellenquellen erfolgt, weil dann vielleicht aus einem mit weniger Farbe belegten Bereich überschüssige Mikrowellenleistung in einen anderen Bereich umverteilt werden kann, in dem mehr Leistung benötigt wird.

Eine nächste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass wenigstens der mit den Mikrowellen beaufschlagte Bereich be- und entlüftet wird.

Nach einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Mikrowellenquelle ein Magnetron verwendet. Dabei wird bevorzugt der Bedruckstoff durch den Bereich eines Resonators geführt, in dem stehende Mikrowellen erzeugt werden. Abstimmungsparameter für die Mikrowellenbeaufschlagung können an physikalische Eigenschaften des Bedruckstoffs, an Eigenschaften der Farbe und/oder die Transportgeschwindigkeit des Bedruckstoffs angepasst werden. Insbesondere sind als Abstimmungsparameter die Leistung der Mikrowellenquelle, Blendenabmessungen, die Einbringung oder Variation einer dielektrischen Last und/oder die Resonatorlänge vorgesehen.

Es kann zum Beispiel eine Leistung der Mikrowellenquelle für die Mikrowellenbeaufschlagung zwischen je zwei Farbbedruckungen von etwa 6 bis 25 Kilowatt, vorzugsweise etwa 9 Kilowatt gewählt werden. Dabei könnte auch ein ungleichmäßiger Leistungseintrag zwischen je zwei Farbbedruckungen vorgesehen sein. Zum Beispiel könnte in dem der vorhergehenden Farbbedruckung benachbarteren Bereich ein höherer Leistungseintrag vorgesehen sein, als in dem entfernteren, bereits der nächsten Farbbedruckung benachbarteren Bereich. Beispielsweise könnten Bereiche mit einem Leistungseintrag von jeweils etwa 6 Kilowatt und 3 Kilowatt vorgesehen sein. Eine Leistungsverteilung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Es kann jeweils ein Resonator bzw. Applikator mit einem eigenen Magnetron verbunden werden, das die gewünschte Leistung bereitstellt. Es könnte aber statt dessen auch ein Magnetron für mehrere Resonatoren verwendet werden und die Leistung des Magnetrons kann dann über sogenannte Leistungssplitter gleichmäßig oder ungleichmäßig auf die verschiedenen Resonatoren oder Applikatoren verteilt werden, die in diesem Zusammenhang häufig auch als Kanäle bezeichnet werden.

Je nach Wahl oder Gegebenheit können die Begriffe „Applikator" und „Resonator" weitgehend synonym verwendet werden, wenn in dem Applikator resonant stehende Mikrowellen erzeugt werden, oder es kann der „Applikator" oberbegrifflich als das Bauteil bezeichnet werden, das als Einheit Mikrowellen auf den Bedruckstoff appliziert und dazu über einen Resonator oder mehrere Resonatoren verfügt. Der Vollständigkeit halber soll in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass erfindungsgemäß natürlich auch laufende Mikrowellen verwendet und mit einem zum Beispiel mäanderförmig oder ringförmig verlaufenden Applikator auf den Bedruckstoff appliziert werden könnten, wobei der Applikator dann keinen Resonator aufweisen würde oder kein Resonator wäre.

Prinzipiell können alle Frequenzen des Mikrowellenbereiches von 100 MHz bis 100 GHz verwendet werden. Üblicherweise werden die zur industriellen, wissenschaftlichen oder medizinischen Nutzung freigegebenen ISM-Frequenzen, vorzugsweise 2,45 GHz, genutzt. Eine Verwendung anderer Frequenzen in dem genannten weiten Frequenzbereich kann aber ebenfalls Vorteile haben. Vorrangig soll die, vorzugsweise wasserbasierte Tinte getrocknet werden, ohne den Bedruckstoff selbst zu sehr zu erwärmen, wozu Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 2,45 Gigahertz geeignet sind.

Zwischen den Tintenstrahleinrichtungen einer Tintenstrahl-Druckmaschine, auch wenn sie für einen kommerziellen Einsatz sehr viel größer ausgebildet ist als für einen Büroeinsatz, steht nicht sehr viel Raum für Trocknungseinrichtungen zur Verfügung. Dabei kann auch nicht davon ausgegangen werden, dass dieser Raum nachträglich vergrößert werden kann, da die erfindungsgemäße Vorrichtung in bestehenden Druckmaschinen zwanglos nachrüstbar sein soll, ohne die Druckmaschine grundlegend verändern zu müssen. Dabei ist es gerade auch ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass eine Mikrowellentrocknung auf sehr beschränktem Raum dennoch effektiv und schnell durchgeführt werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht dazu vor, dass zwischen je zwei Farbbedruckungen eine Behandlungsstrecke, insbesondere für die Mikrowellenbeaufschlagung und die Be- und Entlüftung einschließlich Kühlung, in Richtung eines Transportes des Bedruckstoffs von etwa 15 bis 30 Zentimeter, vorzugsweise etwa 20 bis 25 Zentimeter, vorgesehen ist und auch ausreicht.

Dabei kann dennoch eine Bedruckstoff-Transportgeschwindigkeit von etwa 50 bis 200 Meter pro Minute vorgesehen sein, um auch auf kurzen Strecken noch genügend Zeit für eine hinreichende Trocknung der Tinte durch Mikrowellen und auch zum Abtransport der Feuchtigkeit zu haben. Es kann sogar möglich und vorgesehen sein, dass zwischen je zwei Farbbedruckungen die Tinte auf dem Bedruckstoff mit Vorteil weitgehend vollständig getrocknet wird, was zu einer besonders guten Druckqualität führen kann.

Auch bei Anwendung des erfindungsgemäßen Trocknens kann der Bedruckstoff im Schön- und Widerdruck bedruckt werden, entweder, indem er dieselben Einrichtungen gewendet noch einmal durchläuft, oder, indem gleiche Einrichtungen im Verlauf des Transportweges des Bedruckstoffs ein weiteres Mal bereitstehen. Tatsächlich ist gerade auch ein Widerdruck mit dem erfindungsgemäßen Trocknen in besserer Druckqualität möglich, da ein die Widerdruckseite des Bedruckstoffs beeinträchtigendes „Durchbluten" der schöndruckseitig aufgebrachten Tinte verhindert wird.

Für eine Vorrichtung zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen, insbesondere zur Beaufschlagung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise zur teilweisen Trocknung des flächigen Objektes, bevorzugt zur Trocknung einer Tintenbedruckung eines Bedruckstoffes, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass für einen ungenutzten, reflektierten Anteil der zur Beaufschlagung des flächigen Objektes verwendeten Mikrowellenleistung, die sogenannte Rückwärtsleistung, für eine (erneute) Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit eine Mikrowellenumleitung vorgesehen ist, wird auch selbständiger Schutz beansprucht. Die damit verbundenen Vorteile sind schon im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschildert worden.

Für die erfindungsgemäße Umverteilung der Mikrowellenleistung wird vorzugsweise ein an sich bekannter sogenannter Zirkulator eingesetzt.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt diese für einen Einsatz in der Weise bereit, dass zur Fertigstellung eines mit einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung bedruckten Bedruckstoffes, bei dem zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte der Einsatz von Mikrowellen vorgesehen ist, und dass wenigstens von einer dieser Mikrowellen- Heizeinrichtungen wenigstens eine Mikrowellenumleitung in den Bereich einer anderen Mikrowellen-Heizeinrichtung führt. Vorzugsweise zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass wenigstens zwei in Transportrichtung des Bedruckstoffs nacheinander angeordnete Druckeinrichtungen zur Bedruckung des Bedruckstoffs mit Farbe vorgesehen sind und dass zwischen einander folgenden Druckeinrichtungen jeweils eine Mikrowellen-Heizeinrichtung angeordnet ist

Wie bereits weiter oben erwähnt, wird dabei bevorzugt als Mikrowellenquelle ein Magnetron verwendet, und zwar vorzugsweise so, dass ein Transportweg für den Bedruckstoff durch den Bereich eines Resonators führt, in dem stehende Mikrowellen erzeugt werden.

Auch für eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung zur insbesondere wenigstens zweifachen, vorzugsweise zweifarbigen Bedruckung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise eines fortlaufend zu verarbeitenden Rollen-Bedruckstoffes, die zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte eine den Bedruckstoff mit Mikrowellen beaufschlagende Heizeinrichtung umfasst, und die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass wenigstens zwei in Transportrichtung des Bedruckstoffs nacheinander angeordnete Druckeinrichtungen zur Bedruckung des Bedruckstoffs mit jeweils einer Farbe vorgesehen sind und dass zwischen einander folgenden Druckeinrichtungen eine Mikrowellen-Heizeinrichtung angeordnet ist, von der wenigstens eine Mikrowellenumleitung, die für einen ungenutzten, reflektierten Anteil der zur Beaufschlagung verwendeten Mikrowellenleistung, die sogenannte Rückwärtsleistung, für eine (erneute) Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit vorgesehen ist, in den Bereich einer anderen Mikrowellen-Heizeinrichtung führt, wird selbständiger Schutz beansprucht.

Allgemein könnten N Resonatoren hintereinander angeordnet werden. In den Resonatoren werden stehende Mikrowellen einer sogenannten Hohleiter-Wellenlänge λ erzeugt, deren Ausmaß auch von den geometrischen Daten eines verwendeten Hohlleiters abhängt. Bei der Hohlleiter-Wellenlänge handelt es sich also nicht einfach um die nach der bekannten Formel c = λ·ν mit der Geschwin digkeit elektromagnetischer Wellen c und der Frequenz ν der verwendeten Wellen ausrechenbaren Wellenlänge λ. Der jeweilige Wellenverlauf führt zu Bereichen unterschiedlicher Feldstärke in der Ebene des Bedruckstoffes, zu der die stehende Welle im wesentlichen parallel verläuft. Natürlich ist der Feldstärkeverlauf an sich kontinuierlich. Die Maximabereiche aufeinanderfolgender Resonatoren sind zueinander bevorzugt in Querrichtung zur Transportrichtung des Bedruckstoffs versetzt angeordnet, und zwar bei der Verwendung von bevorzugt zwei Resonatoren um λ/4 zueinander versetzt, was im allgemeinen Fall bei N Resonatoren einem Versatz von jeweils λ/2N entspricht, wobei bei zwei Resonatoren N = 2 ist. Die versetzte Anordnung der stehenden Mikrowellen bzw. der Feldstärkeverläufe in den Resonatoren führt mit Vorteil zu einer besonders gleichmäßigen, homogenen Erhitzung des beaufschlagten Bereichs. Es kann durchaus daran gedacht werden, statt zwei Resonatoren vier Resonatoren oder zweimal zwei Resonatoren zu verwenden, also N = 4 oder weiterhin N = 2 und das zweimal hintereinander, quasi als zwei unabhängige Heizeinrichtungen hintereinander. Auch dabei können entsprechend viele Magnetrons als Mikrowellenquellen vorgesehen werden, oder es kann die Leistung durch Leistungssplitter verteilt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Breite des Resonators entlang des Transportweges des Bedruckstoffes so gering wie möglich gewählt, um die Handhabung des Bedruckstoffes zu vereinfachen und groß genug gewählt ist, um das elektrische Feld im Resonator unterhalb der Luft-Durchbruchspannung zu halten. Dabei sollte die Breite des Resonators in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Bedruckstoffes und/oder der eingestrahlten Mikrowellenleistung des Resonators gewählt werden. Vorzugsweise weist der Resonator eine Breite von etwa 1 bis etwa 10 Zentimeter auf. Es wird also die Verwendung mindestens eines Resonators bevorzugt, der in Bewegungsrichtung des Bedruckstoffes eine Breite von etwa 1 bis etwa 10 cm aufweist, um die Handhabung des Bedruckstoffes zu vereinfachen, andererseits aber eine genügende Leistung (beispielsweise 1 – 10 kW pro Resonator) zu ermöglichen, ohne dass es zu Spannungsdurchbrüchen kommt.

Wie bereits geschildert, ist für den mit den Mikrowellen beaufschlagten Bereich vorzugsweise eine Be- und Entlüftungseinrichtung vorgesehen, wobei unter Umständen eine ungleichmäßige Be- und Entlüftungsverteilung zwischen je zwei Druckeinrichtungen vorteilhaft und vorgesehen sein kann. Es kann zum Beispiel in dem der vorhergehenden Druckeinrichtung benachbarteren Bereich wenigstens überwiegend eine Entlüftung vorgesehen sein und in dem entfernteren, bereits der nächsten Druckeinrichtung benachbarteren Bereich wenigstens überwiegend eine Belüftung vorgesehen sein.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zur Mikrowellenabschirmung der Heizeinrichtung eine sogenannte Choke-Struktur vorgesehen ist. Die Streustrahlung, die aus Durchlassöffnungen für den Bedruckstoff aus den Resonatoren austritt, lässt sich durch den Aufbau einer solchen Chokestruktur und/oder durch Verwendung von absorbierenden Materialien außerhalb des Resonators verringern.

Erfindungsgemäß ist dazu bevorzugt vorgesehen, dass die Choke-Struktur in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnete, im wesentlichen stäbchenförmige Chokeelemente umfasst, wobei die stäbchenförmigen Chokeelemente vorzugsweise doppelreihig oder allgemein mehrreihig und dabei bevorzugt miteinanderfluchtend oder genau auf Lücke angeordnet sind. Der Querschnitt der Stäbchenform kann rund oder kantig sein.

Die Beereiche einer Choke-Struktur lassen sich auch sehr gut als Bereiche zur Be- und Entlüftung und Kühlung des Bedruckstoffs nutzen, indem Luftein- und austrittsöffnungen in diesen Bereichen vorgesehen werden, die an ein Luftführungssystem angeschlossen sind. Grundsätzlich sind auch in Bereichen des Resonators Luftlöcher unkritisch, die beispielsweise einen Durchmesser von kleiner oder gleich 3 Millimeter aufweisen. Eine Be- und Entlüftung im Bereich des Resonators selbst, insbesondere in der Choke-Struktur, kann als Ergänzung einer nachfolgenden Be- und Entlüftungseinrichtung vorgesehen sein, mit Vorteil kann dadurch aber bevorzugt auch eine integrative Lösung erzielt werden, bei der eine kompakte Baueinheit entsteht, in der Heizung, Lüftung und Kühlung ineinander greifend kombiniert sind. Die angesprochenen „Löcher" können zur Formung von Luftstrahlen auch als Düsen ausgebildet werden oder mit Düsen ausgerüstet werden.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf welches die Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist, ist in der Zeichnung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt schematisch in einer Art Seitenansicht einer Mikrowellen-Heizeinrichtung im Bereich von Druckköpfen einer Ink-Jet-Druckmaschine die erfindungsgemäß ausgestaltet ist.
Beispielhaft sind zwei Druckköpfe 1 und 2 über einem Bedruckstoff 3 angedeutet. Hinter jedem der Druckköpfe 1, 2 sind jeweils zwei Mikrowellenapplikatoren 4, 5 bzw. 6, 7 angeordnet, um das von diesem jeweiligen Druckkopf auf dem Bedruckstoff gerade zuvor erzeugte Druckbild unmittelbar zu trocknen, bevor der Bedruckstoff durch den nächsten Druckkopf für die nächste Bedruckung bewegt wird (in der Zeichnung nach rechts in Richtung des Pfeils 8). Dabei wird der (in diesem Falle endlose) Bedruckstoff 3 durch Schlitze 9 in den Mikrowellenapplikatoren 4 bis 7 geführt.
Da die zu druckenden Bilder auf das einzelne Bild bezogen eine sehr unterschiedliche Tintenmenge pro Farbe und pro Flächeneinheit benötigen und sich der Bedarf an Tinte pro Flächeneinheit sehr schnell ändert, ist es nicht möglich, die Mikrowellenleistung pro Applikator den sehr schnellen und starken Änderungen der Tintenmenge nachzuführen. In der Praxis bedeutet dies bisher, dass die Mikrowellenleistung für eine bestimmte Substratsorte mit einer maximalen Beaufschlagung mit Tinte eingestellt wird und diese Einstellung im wesentlichen für alle zu druckenden Bilder beibehalten wird. Durchläuft ein Bereich des Bedruckstoffs den Applikator, der nur mit einer geringen Menge an Tinte oder keinen Tinte beaufschlagt wurde, so wird ein Großteil der Mikrowellenleistung reflektiert und einer Wasserlast zugeführt, die sie in Wärme umwandelt.
Diese ungenutzte Rückwärtsleistung wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem Prozess zur Nutzung wieder zugeführt.
Die Mikrowellenapplikatoren 4 und 6 werden durch Mikrowellenquellen 10 und 11 über Mikrowellenleiter 12, 13 mit Mikrowellenleistung gespeist.
Durch den Einsatz von zusätzlichen Zirkulatoren 14, 15 und die mit diesen Zirkulatoren über zusätzliche Mikrowellenleiter 16, 17 verbundenen zusätzlichen Applikatoren 5 und 7 wird die evtl. anfallende Rückwärtsleistung dem Prozess an geeigneten Stellen wiederholt zur Verfügung gestellt. Damit erhöht sich der Anteil der direkt in dem Prozess umgesetzten MW-Leistung.
Im Beispiel wird dieses Prinzip an zwei Druckköpfen 1, 2 mit zwei MW-Heizeinrichtungen veranschaulicht. Dieses Prinzip lässt sich auf mehrere Druckköpfe und MW-Heizeinrichtungen ausdehnen, zum Beispiel für vier Druck- und Heizeinrichtungen wie sie üblicherweise zum Mehrfarbendruck verwendet werden.
Des weiteren ist es möglich, die jeweiligen Rückwärtsleistungen nach diesem Prinzip z.B. für Heizeinrichtung zu verwenden, die nicht wie in dem dargestellten Beispiel den Heizprozess zwischen Druckköpfen unterstützen, sondern die jeweiligen Rückwärtsleistungen können statt dessen teilweise oder vollständig in eine dem gesamten Druckprozess nachgeschaltete Heizeinrichtung fließen, die das fertige Mehrfarbendruckbild noch einmal komplett nachtrocknet, zum Beispiel im Bereich einer Trocknungstrommel, auf die der Bedruckstoff auch zu seiner Straffung gespannt werden könnte.

Claims

Verfahren zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen, insbesondere zur Beaufschlagung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise zur teilweisen Trocknung des flächigen Objektes, bevorzugt zur Trocknung einer Tintenbedruckung eines Bedruckstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass ein ungenutzter, reflektierter Teil der zur Beaufschlagung des flächigen Objektes verwendeten Mikrowellenleistung, die sogenannte Rückwärtsleistung, erneut für eine Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwärtsleistung umverteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwärtsleistung mit Hilfe eines sogenannten Zirkulators umverteilt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fertigstellung eines mit einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung bedruckten Bedruckstoffes, bei dem zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte der Einsatz von Mikrowellen vorgesehen ist, wenigstens für eine Beaufschlagung mit Mikrowellen wenigstens anteilig die Rückwärtsleistung einer anderen Beaufschlagung genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff zeitlich nacheinander wenigstens zweimal mit Farbe bedruckt wird und dass der Bedruckstoff jeweils zwischen der Bedruckung mit Farbe und der nächsten Bedruckung mit Farbe mit Mikrowellen beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der mit den Mikrowellen beaufschlagte Bereich be- und entlüftet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikrowellenquelle ein Magnetron verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff durch den Bereich eines Resonators geführt wird, in dem stehende Mikrowellen erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Abstimmungsparameter für die Mikrowellenbeaufschlagung an physikalische Eigenschaften des Bedruckstoffs, an Eigenschaften der Farbe und/oder die Transportgeschwindigkeit des Bedruckstoffs angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstimmungsparameter die Leistung der Mikrowellenquelle, Blendenabmessungen, die Einbringung oder Variation einer dielektrischen Last und/oder die Resonatorlänge vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistung der Mikrowellenquelle für die Mikrowellenbeaufschlagung zwischen je zwei Farbbedruckungen von etwa 6 bis 25 Kilowatt, vorzugsweise etwa 9 Kilowatt gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein ungleichmäßiger Leistungseintrag zwischen je zwei Farbbedruckungen vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem der vorhergehenden Farbbedruckung benachbarteren Bereich ein höherer Leistungseintrag vorgesehen ist, als in dem entfernteren, bereits der nächsten Farbbedruckung benachbarteren Bereich.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche mit einem Leistungseintrag von jeweils etwa 6 Kilowatt und 3 Kilowatt vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 2,45 Gigahertz verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedruckstoff-Transportgeschwindigkeit von etwa 50 bis 300 Meter pro Minute vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei Farbbedruckungen die Tinte auf dem Bedruckstoff weitgehend vollständig getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff im Schön- und im Widerdruck bedruckt wird.
Vorrichtung zur Beaufschlagung eines flächigen Objektes mit Mikrowellen, insbesondere zur Beaufschlagung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise zur teilweisen Trocknung des flächigen Objektes, bevorzugt zur Trocknung einer Tintenbedruckung eines Bedruckstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ungenutzten, reflektierten Anteil der zur Beaufschlagung des flächigen Objektes verwendeten Mikrowellenleistung, die sogenannte Rückwärtsleistung, für eine (erneute) Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit eine Mikrowellenumleitung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mikrowellenumleitung ein sogenannter Zirkulator eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fertigstellung eines mit einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung bedruckten Bedruckstoffes, zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte der Einsatz von Mikrowellen vorgesehen ist, und dass wenigstens von einer Mikrowellen-Heizeinrichtungen wenigstens eine Mikrowellenumleitung in den Bereich einer anderen Mikrowellen-Heizeinrichtung führt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in Transportrichtung des Bedruckstoffs nacheinander angeordnete Druckeinrichtungen zur Bedruckung des Bedruckstoffs mit Farbe vorgesehen sind und dass zwischen einander folgenden Druckeinrichtungen jeweils wenigstens eine Mikrowellen-Heizeinrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikrowellenquelle ein Magnetron verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportweg für den Bedruckstoff durch den Bereich eines Resonators führt, in dem stehende Mikrowellen erzeugt werden.
Tintenstrahl-Druckvorrichtung zur insbesondere wenigstens zweifachen, vorzugsweise zweifarbigen Bedruckung eines Bedruckstoffes, vorzugsweise eines fortlaufend zu verarbeitenden Rollen-Bedruckstoffes, die zur Trocknung von auf dem Bedruckstoff aufgebrachter Tinte eine den Bedruckstoff mit Mikrowellen beaufschlagende Heizeinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in Transportrichtung des Bedruckstoffs nacheinander angeordnete Druckeinrichtungen zur Bedruckung des Bedruckstoffs mit jeweils einer Farbe vorgesehen sind und dass zwischen einander folgenden Druckeinrichtungen eine Mikrowellen-Heizeinrichtung angeordnet ist, von der wenigstens eine Mikrowellenumleitung, die für einen ungenutzten, reflektierten Anteil der zur Beaufschlagung verwendeten Mikrowellenleistung, die sogenannte Rückwärtsleistung, für eine (erneute) Beaufschlagung an einem anderen Ort und/oder zu einer anderen Zeit vorgesehen ist, in den Bereich einer anderen Mikrowellen-Heizeinrichtung führt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Resonator verwendet wird und die Maxima der Resonatoren um die Hohlleiter-Mikrowellenlänge λ geteilt durch zweimal die Zahl der Resonatoren gegeneinander versetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Resonator verwendet wird, dass ein Magnetron für die Mikrowellenversorgung von mehr als einem Resonator vorgesehen ist und das zur Aufteilung der Leistung des Magnetron auf die von diesem Magnetron versorgten Resonatoren ein Leistungssplitter vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Mikrowellenabschirmung eine sogenannte Choke-Struktur vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Choke-Struktur in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnete, im wesentlichen stäbchenförmige Chokeelemente umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die stäbchenförmigen Chokeelemente mehrreihig angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Choke-Struktur in eine Be- und Entlüftungseinrichtung einbezogen ist.