DE2748600A1

DE2748600A1 - Einfaerbvorrichtung

Info

Publication number: DE2748600A1
Application number: DE19772748600
Authority: DE
Inventors: Vraj Abhechand Lathiya; Bruce William Maskell
Original assignee: Dymo Industries Inc
Current assignee: Dymo Industries Inc
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-10-29
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DK143840C; SE433475B; FR2369096A1; JPS6334937Y2; ATA879077A; IT1125800B; NO147206B; SE7712183L; BE860420A; AU3024377A; JPS5359527A; GB1570545A; DK143840B; FR2369096B1; CH616882A5; NO773660L; CA1112102A; JPS61120560U; DK486277A; ES464671A1

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. WERNER FREISCHEM

. ILSE FREISCHEM

5000 KÖLN 1 HEUMARKT 50 TELEFON: (0221) 23 58 68

-4-

Amtliches Aktenzeichen:

Unser Zeichen : M 1 PaGm 76/12
Anmelderin : DYMO INDUSTRIES, INC.

One Embarcadero Center

SAN FRANCISCO,Californien 94111

Bezeichnung : Einfärbvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einfärbvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der jüngeren Entwicklung von Druckvorrichtungen wurden die herkömmlichen Einfärbvorrichtungen, die mit einem teilweise in Tinte eingetauchten Rollkissen arbeiten, ersetzt durch eine hohle Rolle, die mit Tinie gefüllt wird. Diese Tintenvorratsrollen haben an ihrem Umfang in Abständen angeordnete Löcher und einen äußeren durchlässigen Belag, der den Tintenfluß nach außen begrenzt und eine gute übertragung der Tinte auf eine Ubertragungsrolle oder direkt auf die Drucktypen ermöglicht. Diese Vorratsrollen sind mit einer Belüftung ausgerüstet, durch die Luft anstelle der herausgegebenen Tinte in den Hohlzylinder gelangen kann.

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Diese hohlen Tintenvorratsrollen haben charakteristische Nachteile, die ihre Einsatzmöglichkeiten sehr eingrenzen. Ein Material, das eine gleichmäßige Einfärbung bei wiederholtem Gebrauch ermöglicht, wird während längerer Perioden des Nichtgebrauchs mit Tinte gesättigt. Benutzt man eine derartige Vorratsrolle nach einer Zeit des Stillstands wieder, so führt dies zu überstark eingefärbtem Druck und zum Klecksen. Zudem haben die bekannten Vorratsrollen mit Entlüftung die Eigenart, daß sie durch die Entlüftungsbohrung lecken während längerer Perioden des Nichtgebrauchs.

Weiterhin zeigen derartige Vorratsrollen ein allmähliches Schwächerwerden der Intensität des Druckbildes während ihrer nutzbaren Lebensdauer, wodurch das Druckbild allmählich schlechter und zunehmend schwieriger zu lesen wird. Obwohl sich das menschliche Auge in aller Regel auch einem schlechter werdenden Druckbild anpaßt und es zu erkennen vermag, ist dies bei maschinellen optischen Lesevorrichtungen gewöhnlicherweise nicht der Fall. Dadurch ist die Schwelle, von der ab die maschinelle Lese-vorrichtung beginnt, das blasser werdende Bild fehlerhaft zu lesen, schwierig zu bestimmen, bis schließlich deutliche Fehler auftreten.

Um das Problem der Belüftungsöffnung zu umgehen, ist vorgeschlagen worden, feste, gesinterte Kunststoffrollen, schwammähnliche offenzellige Gummirollen und ähnliches zu verwenden. Diese Kon-

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struktionen zeigen jedoch denselben Schwund in der Druckintensität wie dies oben angesprochen worden ist. Zudem lecken viele von ihnen oder verursachen Kleckse.

Die folgenden US-Patente geben ein Beispiel für den relevanten Stand der Technik. US-PS 3 002 449,US-PS 3 044 397, US-PS 3 158 095, US-PS 3 238 870, US-PS 3 253 542, US-PS 3 336 244, US-PS 3 408 984, US-PS 3 491 685, US-PS 3 738 269, US-PS 3 812782 US-PS 3 945. 723.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Einfärbvorrichtungen, eine Einfärbvorrichtung zu schaffen, die eine gleichmäßige Druckintensität während der gesamten nutzbaren Lebensdauer der Vorratsrolle gewährleistet, bei deren Benutzung keine Kleckse oder zu stark eingefärbte Druckbilder auftreten und die unter Normalbedingungen nicht leckt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einfärbvorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 8.

Die Tintenrolle nach der Erfindung weist einen Zylindermantel auf, der aus einem mikroporösen Material gefertigt ist, wie zum Beispiel gesintertem Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht oder ähnlichem organischen oder anorganischen Material

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und der an seinen beiden Enden hermetisch abgeschlossen ist. Die Tintenrolle enthält einen Tintenvorrat mit Tinte einer vorgegebenen Viskosität, die durch die Wand des Zylindermantels aufgrund der Kapillarwirkung der Mikroporen gezogen wird. Wird mittels einer Transporteinrichtung Tinte von dem mikroporösem Material entnommen, so fließt aus dem Reservoir aufgrund der Kapillarwirkung Tinte nach und ersetzt so die entnommene Tinte. Die Entnahme von Tinte aus dem Reservoir führt zu einem geringen Abfall des Innendrucks, wodurch AußenIuft durch die Mikroporen des Materials nach innen eingesogen wird, um so das System wieder ins Gleichgewicht zu bringen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Transporteinrichtung eine Hülse aus mikroporösem, elastischen Material ist, die auf den Zylindermantel aufgezogen ist. Mit dieser Hülse kommen die Drucktypen in direkten Kontakt, sie drücken dabei einen Bereich des weichen Materials zusammen. Da der zusammengepreßte Bereich nach dem Kontakt wieder expandiert, wird Tinte aus der Zylinderwand gezogen, um die gerade entnommene Tinte zu ersetzen. Tinte aus dem Reservoir wird über die Kapillarwirkung der Mikroporen der Wand gezogen und das System kehrt wieder in sein Gleichgewicht zurück, sobald aufgrund des geringeren Luftdrucks im Vorratsbehälter Luft in das System eingezogen wird.

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Durch die Anordnung einer Hülse erreicht man den zusätzlichen Vorteil, daß eine Übertragungsrolle für das Einfärben der Drucktypen gespart werden kann und dadurch ein anfängliches Leerbetätigen der Vorrichtung, um die Ubertragungsrolle gleichmäßig aufzuladen, entfallen kann. Bei einem Zylinder mit Hülse werden zudem weniger Einzelteile für die Druckvorrichtung benötigt, da eine Ubertragungsrolle vollständig entfallen kann.

Unter dem Begriff "Tinte" werden in flüssiger Form vorliegende Farbstofflösungen verstanden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Einfärbvorrichtung mit einer porösen Hülse,

Fig. 2-5 anhand eines Schnittbildes einer Einfärbvorrichtung nach Fig. 1 das Aufeinanderfolgen der Funktionen der Einfärbvorrichtung während eines Einfärbvorgangs,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Einfärbvorrichtung mit Ubertragungsrolle,

Fig. 7 und 8 anhand eines Schnittbildes einer Einfärbvorrichtung gemäß Fig. 6 die Aufeinanderfolge der Funktionen dieser Einfärbvorrichtung bei einem Einfärbevorgang.

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Die Einfärbvorrichtung nach Fig. 1 weist eine Tintenrolle 11 auf, mit deren Hilfe Tinte 17 direkt auf die Druckflächen der Drucktypen 21 aufgetragen werden kann. Die Rolle 11 hat einen Zylindermantel 12 aus einem mikroporösen Material, wie zum Beispiel gesintertem Polyäthylen mit einem sehr hohen Molekulargewicht. Andere mikroporöse Materialien aus metallischen oder anderen Ausgangsstoffen können ebenso eingesetzt werden. Die Dicke der Wand eines Zylindermantels 12 aus Polyäthylen ist etwa 1,65 mm, der Durchmesser der Mikroporen ist einheitlich, er liegt im Bereich zwischen 2 und 70 Mikrometer. Wird Metall als Wandmaterial benutzt, so kann die Wanddicke bis herunter zu etwa 0,2 mm sein, der Durchmesser der Mikroporen ist dabei etwa 10 Mikrometer. Bei weicheren Ausgangsmaterialien kann die Wandstärke oberhalb von 1,8 mm liegen und der Durchmesser der Mikroporen entsprechend über 40 Mikrometer betragen. Die Enden des Zylindermantels 12 sind dicht abgeschlossen, so daß ein Hohlraum ausgebildet wird. Hierzu dienen Endkappen 13. Jede Endkappe 13 weist einen axial angeordneten, sich nach außen erstreckenden Achsstummel 14 auf, der mit einem, die Tintenrolle 11 haltenden Arm 16 in Eingriff steht. Ein derartiger Arm 16 ist gewöhnlich bei Druckvorrichtungen vorhanden.

Innerhalb der Tintenrolle 11 ist ein Vorrat für Drucktinte, diese hat bei Zimmertemperatur, also 294 K, eine Viskosität von etwa 100 Pas, die Viskosität liegt im Bereich von 10 bis 500 Pas und hängt von der Beschaffenheit des mikroporösen Ma-

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terials ab. Um den Zylindermantel 12 herum ist eine Hülse 18 aus mikroporösem Material, wie zum Beispiel Elastomer oder Gummi, angeordnet. Die Wandstärke der Hülse 18 beträgt vorzugsweise etwa 1 mm, und ihre Porosität ist so gewählt, daß Tinte durch diese Wand hindurchtreten kann. Die Hülse 18 bedeckt nahezu den gesamten, in Axialrichtung liegenden Bereich des Zylinder mantels 12 und ist so ausgebildet, daß die Drucktypen direkt mit ihr in Kontakt kommen können.

In den Figuren 2 und 3 bewegt sich ein Druckkopf 23 seitlich und tangential zu der Tintenrolle 11, die Drucktypen 21 treffen auf die Hülse 18 der Tintenrolle 11 auf und werden dabei eingefärbt. Die tangentiale Geschwindigkeit des Druckkopfes 23 bewirkt eine Rotationsbewegung der Tintenrolle 11 und der radiale Anteil der Geschwindigkeit des Druckkopfes 23 führt zu einem Zusammenpressen der Bereiche 22 der Hülse 18, die mit den Drucktypen 21 in Berührung stehen (Fig.3).

Sobald der zusammengedrückte Bereich 22 wieder expandiert und aufgrund seiner Elastizität seine Normalform annimmt, wird durch die dabei hervorgerufene Saugwirkung Tinte aus der Wand des Zylindermantels 12 gesaugt. Diese Tinte wird in der Wand aufgrund der Kapillarwirkung ihrer Mikroporen ersetzt. Sind mehrere Druckvorgänge abgeschlossen, so ist durch die Entnahme von Tinte aus dem Inneren der Tintenrolle 11 ein Druckabfall im Inneren dieser Rolle hervorgerufen worden. Sobald der Druckab-

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fall groß genug ist, um den Wideretand der Tinte in den Poren des gesinterten Rohrs zu überwinden, wird Luft durch die Wand in die Tintenrolle 11 eingesaugt, bis der Gleichgewichtsdruck wieder hergestellt ist.

Versuchsreihen haben gezeigt, daß die Tintenrolle 11 ein deutliches Abfallen der Druckintensität gegen Ende ihrer nutzbaren Lebensdauer zeigt, jedoch eine konstante Druckintensität vor dieser Zeit einhält. So haben zum Beispiel Tintenrollen 11 nach der Erfindung mit Erfolg mehr als«140 000 Druckvorgänge mit einer gleichbleibenden Druckintensität erreicht und sind dann innerhalb der folgenden 5000 Druckvorgänge bis hin zur vollständigen ünlesbarkeit ausgefallen. Dieser steile Abfall macht es sehr einfach, herauszufinden, wann ein Ersatz der Tintenrolle 11 notwendig ist.

Ein anderer Vorteil der besonderen Konstruktion der Tintenrolle 11 liegt darin, daß die Mikroporen der Hülse 18 und des Zylindermantels 12 mit Tinte gesättigt sind und damit stets zum Druck bereitstehen. Weiterhin ist keine Übertragungsrolle notwendig, um die Tint· auf die Drucktypen 21 zu übertragen. Damit ist keine "Einlauf"- oder "Aufwärmreit' nötig, um die Einfärbvorrichtung in einen Zustand zu bringen, von dem ab die Druckintensität einheitlich ist. Selbst nach ausgedehnten Rahezeiten bewirkt die Tintenrolle 11 ein sattes Druckbild, ohne zu starke Einfärbung und Klecksen.

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Wie in Figur 6 gezeigt, weist ein zweites Ausführungsbeispiel der Einfärbvorrichtung 31 zwei Rollen auf. Hierzu gehört ein Zylindermantel 32 aus mikroporösem Material, wie zum Beispiel gesintertem Polyäthylen. Die Wand des Zylindermantels 32 hat eine im Bereich von 1,5 bis 1,8 mm liegende Dicke und einen im Bereich von 2 bis 70 Mikrometern rangierendei Porendurchmesser. An den Enden des Zylindermantels 32 sind ein Paar Endkappen 33 angeordnet, deren Achsstumme1 34 jeweils von ihrem Mittelpunkt nach außen wegstehen. Zylinder 32 und Endkappen 33 bilden die Tintenrolle, die in ihrem Inneren eine einzige, abgeschlossene Kammer aufweist. Diese wiederum ist mit einem Vorrat von Drucktinte 39 gefüllt. Die Tinte hat eine Viskosität im Bereich von 10 bis 500 Pas bei Zimmertemperatur.

Die Einfärbvorrichtung weist zudem ein Paar Arme 36 auf, die beide mit einem Schlitz 37 versehen sind, der je einen Achsstummel 34 der Endkappen 33 aufnimmt. Weiterhin ist eine Übertragungswalze 38 vorgesehen, die rotierbar an den freien Enden der Arme 36 angeordnet ist und sich in Kontakt mit der anderen Rolle befindet. Diese übertragungswalze 38 wird von einem dicken Zylinder 42 aus weichem Gummi oder einem ähnlichen Elastomer (10 bis 45 Shore D, mit einem Durometer gemessen) gebildet und wird von einer zentralen Achse 43 gehalten. Ein Paar Federn 41 ist innerhalb der Schlitze 37 angeordnet, diese halten die Tintenrolle in Kontakt mit der übertragungswalze 42.

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Aufgrund der Kapillarwirkung der Mikroporen des Zylindermantels 32 wird Tinte in die Mikroporen eingesogen. Dennoch fühlt sich die Zylinderwand trocken an und gibt nur schwerlich Tinte an die menschliche Haut* ab. Bei jedem Druckvorgang kommt die übertragungswalze 38 in Kontakt mit den Drucktypen des Druckkopfes und überträgt diesen Tinte 39. Zur gleichen Zeit wird sie durch den Druckkopf gedreht und in Kontakt mit der Tintenrolle gehalten, so daß die Tinte 39 aufnehmen kann. Das weiche Gummimaterial der übertragungswalze 38 wird im Bereich 44 ihrer Anlage an die Tintenrolle zusammengepreßt, wie dies aus Figur 8 ersichtlich ist. Sobald der Druckkopf von der übertragungswalze 38 frei ist, dehnt sich der Bereich 44 wieder aus und ein lokaler Bereich geringeren Drucks wird in der Zylinderwand ausgebildet. Dieser geringere Druck zieht Tinte zur Oberfläche der Tintenrolle, die die von der übertragungswalze aufgenommene Tinte ersetzt. Nach mehreren Druckvorgängen und dem damit einhergehenden Verbrauch von Tinte innerhalb des Zylinders, wird der Druck im Zylinder geringer. Aufgrund des Druckunterschiedes kann Luft durch die Mikroporen in den Hohlraum gelangen, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist.

Es ist ein besonderes Charakter!stikum dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung, daß - obwohl sich die Tintenrolle trocken anfühlt - die übertragungswalze 42 Tinte an die Oberfläche der Tintenrolle ziehen und diese Tinte aufnehmen kann.

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Zudem zeigt auch dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung die Eigenschaft, eine gleichmäßige Druckintensität über die gesamte nutzbare Lebensdauer des Einfärbsystems zu gewährleisten und zeigt ebenso einen scharfen Abfall in der Druckintensität, sobald der Tintenvorrat aufgebraucht ist. So haben Einfärbvorrichtungen 31 einhunderttausend Druckvorgänge durchgeführt, ohne daß eine merkliche Variation in der Druckintensität auftrat und sind innerhalb der nächsten 5000 Druckvorgänge bis zur ünlesbarkeit abgefallen. Diese lang aufrechterhaltene Gleichmäßigkeit und der steile Abfall der Druckintensität sind eine sehr wünschenswerte Eigenschaft für viele Anwendungen.

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Lee rse i te

Claims

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DiPL.-iNG. ILSE FREISCHEM

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PAT ENTANSPRÜCHE

Einfärbvorrichtung für eine Druckvorrichtung, insbesondere von Etikettiergeräten, mit einer einen Tintenvorrat aufnehmenden Tintenrolle, dadurch gekennzeichnet, daß deren Zylindermantel (12,32) mikroporös und zur Bildung einer hohlen Kammer seitlich abgeschlossen ist und ihr eine die Tinte (17,39) von der Oberfläche des Zylindermantels (12,32) zur Druckvorrichtung (21,23) übertragende Transporteinrichtung (18,42) zugeordnet ist.
2. Einfärbvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (12,32) Poren mit einem Durchmesser zwischen zwei und siebzig Mikrometer aufweist.
3. Einfärbvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte (17,39) eine Viskosität zwischen 10 und 500 Pas bei 294 K aufweist.
4. Einfärbvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung eine Hülse (18) aus mikroporösem, elastischen Material ist, die auf den Zylindermantel (12) aufgezogen ist.

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ORIGIN*», !
5. Einfärbvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) aus einem elastomeren Material mit einer Shore D Härte zwischen 5 und 45 hergestellt ist.
6. Einfärbvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß die axiale Länge der Hülse (18) kleiner ist als die entsprechende Länge des Zylindermantels (12) und einen Teil der Oberfläche des Zylindermantels (12) freiläßt.
7. Einfärbvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung eine übertragungswalze (42) ist, die achsparallel zum Zylindermantel (32) drehbar angeordnet ist und mit diesem in Berührung steht.
8. Verfahren zum Einfärben von Drucktypen, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche eines geschlossenen Behälters mit einer mikroporösen Wand in Kontakt mit Tinte und seine Außenfläche in Kontakt mit einer Transporteinrichtung aus elastischem Material gebracht werden, ein Bereich der Transporteinrichtung gegen die Außenfläche zusammengedrückt, wobei Tinte an die Transportvorrichtung abgegeben wird, und anschließend wieder entspannt wird, wobei ein Unterdruck in der Wand entsteht, durch den Tinte von innen nach außen gesaugt wird und abschließend Umgebungsluft in den Behälter durch die Mikroporen einströmt und das entnommene Tintenvolumen ersetzt.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporöse Wand als Zylindermantel ausgebildet wird und der Behälter mit Tinte in dessen Innerem angeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel an seinen beiden Enden zur Ausbildung eines Behälters für Tinte dicht verschlossen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung in Form einer Hülse direkt auf dem Zylindermantel angeordnet wird und einen beträchtlichen Teil seiner Oberfläche bedeckt.
12. verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung als übertragungswalze ausgebildet wird und gegen die Außenfläche der mikroporösen Wand gedrückt wird.

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