[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Bedrucken eines zuvor bedruckten Flachmaterials mit einem Klarlack, insbesondere einem
UVhärtbaren Lack.
[0002] Herkömmliche Druckverfahren wie zum Beispiel das in der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 003 587 A1 beschriebene sind zwar in der Lage, beispielsweise Tintentröpfchen oder dgl. an vorbestimmten
Positionen eines Papierbogens oder eines anderen Bedruckstoffes (Flachmaterials) zu
platzieren. Zum Schutz eines aufgebrachten Druckbildes ist es jedoch oftmals wünschenswert,
mit gleicher Präzision und Geschwindigkeit nachträglich einen Klarlack aufzubringen,
was mit den herkömmlichen Vorrichtungen nicht befriedigend gelingt.
[0003] Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik
zu überwinden. Dazu stellt die Erfindung die Druckvorrichtung nach Anspruch 1, und
das Druckverfahren nach Anspruch 10 sowie die Verwendung nach Anspruch 15 bereit.
[0004] Eine erfindungsgemäße Druckvorrichtung für einen Decklack umfasst dem zu Folge wenigstens
einen ortsfest angebrachten Druckkopf vom Tintenstrahl-Typ mit wenigstens einer Zeile
von Düsen, einen in Bezug auf den Druckkopf drehbaren Zylinder für den Transport eines
Bedruckmediums am Druckkopf vorbei während des Druckvorgangs, wobei der Zylinder eine
Greifvorrichtung für eine in Drehrichtung vordere Kante des Bedruckmediums aufweist,
einen Motor für die Drehung des Zylinders, eine Anlagestruktur für die positionsgenaue
Anlage des Bedruckmediums in Bezug auf den Druckkopf vor Druckbeginn, eine Vorrichtung
(Abstreifer oder Greifer) zum Ablösen der vorderen Kante des Bedruckmediums nach dem
Druckbeginn, und eine Drucksteuerung für das Ansteuern des Druckkopfes in Abhängigkeit
vom Transport des Bedruckmediums. Es können zwei oder mehr Druckköpfe vorgesehen sein,
deren je eine Düsenzeile parallel, nicht-kollinear und in Zeilenrichtung versetzt
zueinander angeordnet sind. Kommerziell erhältliche Druckköpfe weisen oftmals Düsenzeilen
auf, die nicht die gesamte erforderliche Breite aufweisen, um allein einen quer transportierten
Bogen des Bedruckmediums zu bedrucken. Meist sind die Düsenzeilen ringsum von einer
Haltestruktur umgeben, sodass mehrere Druckköpfe nicht ohne Weiteres direkt aneinander
angrenzend positioniert werden können. Eine Lücke im Druckbild kommt ebenfalls nicht
in Frage. Der Versatz zwischen parallel und in Vorschubrichtung hintereinander angeordneten
Druckköpfen ermöglichst einen nahtlosen Druck, wobei natürlich die Verschiebung in
der Drucksteuerung berücksichtigt wird.
[0005] Der Zylinder kann stirnseitig mit einer Saugvorrichtung verbindbar sein und eine
perforierte Mantelfläche zum Ansaugen des Bedruckmediums aufweisen. Damit wird das
Bedruckmedium im Drucksektor zuverlässig am Zylinder festgehalten, auch nachdem der
Greifer die vordere Kante des Mediums wieder losgelassen hat, damit diese vordere
Kante nach Verlassen des Drucksektors vom Zylinder (tangential gerade oder in einem
Gegenbogen) abgelöst werden kann. Der Druck im Inneren des Zylinders liegt zweckmäßigerweise
unterhalb des Atmosphärendrucks. Die Perforationen können zeilenweise angeordnet und
je unter 1 mm groß sein.
[0006] Der Motor kann zum Beschleunigen, Drehen und dann Abbremsen des Zylinders für jeden
einzelnen Druckvorgang ausgebildet sein. Die Steuerung kann in einer Ausführungsform
zum Drucken nur während der Drehphase des Motors ausgebildet sein. Damit ist der Medienvorschub
während der Druckphase konstant, was die Drucksteuerung vereinfacht und auch sicherstellt,
dass das Druck"bild" gleichmäßig ist: Eine ungleichmäßige Decklackschicht würde den
optischen Eindruck beeinträchtigen.
[0007] Alternativ kann der Motor zum kontinuierlichen Drehen des Zylinders ausgebildet sein.
In dieser Variante ist eine Vorrichtung zur positionsgenauen Übergabe des Bedruckmediums
an den sich drehenden Zylinder, also ohne Anlegestruktur vorgesehen.
[0008] Ein erfindungsgemäßes Drucksystem umfasst die Vorrichtung wie oben beschrieben, und
einen separaten Trockner, welcher je nach verwendetem Lack eine UV-Strahlungsquelle
aufweisen kann. Die räumliche Trennung erlaubt den aufgespritzten Lacktröpfchen, ineinanderzulaufen
und die Lackoberfläche zu nivellieren, bevor die Verfestigung (z. B. durch strahlungsinduzierte
Vernetzung, oder Wärme-Trocknung) eintritt.
[0009] Ein erfindungsgemäßes Decklack-Druckverfahren umfasst das Anlegen zweier Kanten eines
Bedruckmediums an Anlegestrukturen in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen,
das Erfassen einer vorderen der beiden Kanten und Beschleunigen des Bedruckmediums
mit einer Drehvorrichtung, das Bedrucken des Bedruckmediums mit einem Decklack bei
konstanter Drehgeschwindigkeit der Drehvorrichtung, das Ablösen der vorderen Kante
des Bedruckmediums von der Drehvorrichtung nach Beginn des Bedruckens, das Abbremsen
der Drehvorrichtung zum Stillstand nach Ende des Bedruckens, und das Trocknen oder
Aushärten des Decklacks entfernt von der Drehvorrichtung, wobei das Aushärten das
Bestrahlen mit UV-Strahlung umfassen kann.
[0010] Das Bedrucken kann das Ansteuern von mindestens zwei ortsfesten Druckköpfen vom Tintenstrahl-Typ
umfassen, die in Bezug auf die Anlageposition in Beschleunigungsrichtung unterschiedlich
angeordnet sind, wobei ihr Positionsunterschied beim Ansteuern berücksichtigt wird,
indem ein an den Lageunterschied in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit angepasster
Zeitunterschied eingerechnet wird. Die Druckköpfe können in Vorschubrichtung hinter
der Anlagestruktur angeordnet sein, so dass dazwischen ein Beschleunigungssektor bereitgestellt
ist, in welchem das Bedruckmedium beschleunigt, aber noch nicht bedruckt wird.
[0011] Das Anlegen einer, insbesondere längeren, vorderen Kante an zwei nebeneinander angeordnete
Hervorstehungen und das Anlegen einer, insbesondere kürzeren, seitlichen Kante an
eine abseits der beiden nebeneinander angeordneten Hervorstehungen angeordneten Schiene
ermöglicht, die üblichen Bezugspunkte ohne weitere Umrechnungen zu verwenden und damit
z. B. medienbedingte Ungenauigkeiten zu vermeiden.
[0012] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. In den Figuren
werden gleiche bzw. ähnliche Elemente mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt. Insbesondere können die
einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination
als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden
Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren
Bezug genommen, von denen
- Figur 1
- eine Schemadarstellung einer herkömmlichen Druckvorrichtung zeigt,
- Figur 2
- eine Schemadarstellung des zentralen Teils einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung
zeigt, und
- Figur 3
- ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Druckverfahrens.
[0013] Bei dem in Figur 1 dargestellten herkömmlichen Drucksystem dient ein über Umlenkrollen
1,2 gelegtes erstes Transportband 3 zum Zuführen des Bogens 4; ein über Umlenkrollen
5-7 gelegtes zweites Transportband 8 dient zum Fördern des Bogens 4 entlang des Druckkopfes
9; ein drittes, über Umlenkrollen 10, 11 gelegtes Transportband 12 dient zum Fördern
des Bogens 4 entlang eines Trockners 13; und ein viertes, über Umlenkrollen 14, 15
gelegtes Transportband 16 zum Wegführen des Bogens 4. Zum Antrieb der Transportbänder
3, 8, 12, 16 sind die Umlenkrollen 1, 5, 10, 14 mit Motoren 17-20 gekoppelt. Im Druckkopf
9 befinden sich zwei über die Formatbreite des Bogens 4 reichende Düsenmodule 21,
22 mit jeweils einer Vielzahl von einzeln ansteuerbaren gleichabständigen Düsen. Die
Düsenmodule 21, 22 stehen einerseits mit einer Tintenversorgungseinrichtung 23, und
andererseits mit einer Steuereinrichtung 24 in Verbindung. Von den Motoren 17-20 sowie
dem Trockner 13 zur Steuereinheit 24 bestehen ebenfalls Verbindungen. Die Steuereinheit
24 enthält einen Rechner 25 und einen Speicher 26 für Daten. Der Weg V des Bogens
4 relativ zum Druckkopf 9 wird in diesem herkömmlichen System nur indirekt mit einem
Drehgeber 29 erfasst, der mit der Achse der Umlenkrolle 6 gekoppelt ist. Die Lagen
der Vorderkante und der Seitenkanten des Bogens 4 werden mit einem optischen Sensor
31 gesondert erfasst, dessen Ausgangssignal in der Steuereinheit 24 verarbeitet wird,
um die Ansteuerpulse 30 für die Druckköpfe zeitlich korrekt auszugeben.
[0014] Bei dem in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Drucksystem wird zugunsten einer
Anlagestruktur 38 auf den Sensor zur Erfassung der Lage des Bedruckmediums (Bogens)
40 verzichtet. Bei schiefer Zufuhr des Bogens ist nämlich die Umrechnung des Verdrehwinkels
in die korrekten Druckdaten ein zeitrelevanter Faktor, wohingegen eine Anlagestruktur
auch bei großem Durchsatz exakte Ergebnisse liefert. Außerdem liegt ein erheblicher
Unterschied in dem drehenden Drucktisch (Hohlzylinder 42) der vorliegenden Erfindung
gegenüber dem flachen Drucktisch der herkömmlichen Vorrichtung. Die Gleichförmigkeit
der Vorbeibewegung (gestrichelter Pfeil) des Bogens 40 an den Druckköpfen 46', 46"
wird durch eine kurze Beschleunigungsphase vor Druckbeginn, und eine Abbremsphase
nach Druckende erreicht. Diese Phasen entsprechen Sektoren der Drehbewegung in Bezug
auf die Start- bzw. Anlageposition I: Der Beschleunigungssektor liegt im Bereich I--II,
der Drucksektor in Drehrichtung hinter der Position II (alle Winkel-Positionen sind
gestrichelt angedeutet), der Abbremssektor im Bereich III--I. Es ist alternativ möglich,
durch eine geeignete Übergabevorrichtung auf das Beschleunigen und Abbremsen zu verzichten
(ohne Darstellung). In der Schnittansicht nach Figur 2 ist der Versatz der beiden
Druckköpfe 46' und 46" nicht zu erkennen; beispielsweise kann der eine Druckkopf die
linke Hälfte des Bogens bedrucken und der andere Druckkopf die rechte Hälfte. In Varianten
sind weitere Druckköpfe neben und/oder hinter den beiden genannten vorhanden.
[0015] Der Antrieb für den Hohlzylinder 42 ist durch den Motor M und den stilisierten Treibriemen
angedeutet; natürlich kann der Motor M direkt auf der Zylinderachse angeordnet sein.
Eine Steuerung 48 koordiniert die Drucksignale mit der Drehbewegung des Zylinders
42. Die Anlieferung der Bögen 40 (Bedruckmedien) leistet eine Förderstruktur 50, die
sich bis kurz vor den Zylinder erstreckt und (ohne Darstellung) eine seitliche Führung
und Anlagestruktur umfasst, die den angelieferten Bogen 40 gegen die seitliche Führung
drückt. Auf der anderen Seite ist eine Ablösestruktur 52 vorgesehen, die die vordere
Kante des Bogens 40 hintergreift und damit den bereits bedruckten vorderen Teil des
Bogens 40 von dem Zylinder 42 ablöst und auf Abförderungsstrukturen 56 überträgt.
Im Druckbereich wird der Bogen 40 durch Perforationen 54 in der Zylinderwand und eine
nicht dargestellte Saugvorrichtung an die Zylinderwand gesaugt. Ohne Darstellung ist
weiterhin ein Greifmechanismus, der die vordere Kante des Bogens 40 nach dessen Anlage
an die Anlagestruktur 38 umgreift, so dass der Hohlzylinder 42 von dem Motor M beschleunigt
werden kann, ohne unter dem aufliegenden Bogen 40 durchzurutschen. Dazu presst der
Greifer den Bogen in einem Bereich nahe der vorderen Kante gegen die Zylinderwandung,
gibt ihn aber wieder frei, bevor die Ablösestruktur hinter die vordere Kante des Bogens
greift.
[0016] Im Allgemeinen ist die Anlageposition I so gewählt, dass der Bogen dort horizontal
angeordnet ist. Dass die Druckköpfe 46 dementsprechend schräg zur Vertikalen angeordnet
sind, braucht wegen der hohen Ausstoßgeschwindigkeit und kurzen Distanz zum Bogen
nicht berücksichtigt zu werden.
[0017] In einigem Abstand von der eigentlichen Druckvorrichtung ist in einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems ein Trockner oder besser: Aushärter 60 angeordnet, der
eine UV-Strahlungsquelle 62 beinhaltet, mittels derer zuvor aufgetragener Lack durch
reaktive Absorption zur Aushärtung gebracht wird. Alternativ kann, je nach Lack, ein
Ofen zur Wärmetrocknung eingesetzt werden.
[0018] Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Zunächst werden in Schritt S1 zwei Kanten, nämlich eine vordere längere Kante und
eine seitliche kürzere Kante des Bogens an die Anlagestruktur 38 bzw. eine seitliche
Führung automatisch angelegt. Die Anlagestruktur 38 kann aus zwei voneinander beabstandeten
Hervorstehungen bestehen, die seitliche Führung aus einer Führungsschiene. Dann ergreift
in Schritt S2 ein GreifMechanismus die vordere Kante des Bogens und der Motor beschleunigt
den Zylinder, und mit diesem den Bogen. Dieser wird dann mit konstanter Geschwindigkeit
an den Druckköpfen vorbeigeführt, während der Lack aufgespritzt wird (Schritt S3).
Der Bogen ist gewöhnlich bereits mit einem Druckbild (farbig und/oder Graustufenbild)
versehen, jedenfalls dringt der Lack nicht wesentlich in das Bogenmaterial ein, sondern
bleibt an der Bogenoberfläche und verteilt sich dort lateral. In Drehrichtung hinter
den Druckköpfen, also zeitlich nach Druckbeginn hintergreift ein Ablöser die vordere
Kante des Bogens in Schritt S4 und lenkt den Bogen auf eine Abförderungsvorrichtung
56. Selbstverständlich bleiben die Druckköpfe 46 aktiv, bis der ganze Bogen 40 bedruckt
ist. Nach Druckende, aber normalerweise vor Vollendung einer Umdrehung des Zylinders
42, wird der Zylinder abgebremst und in die Ausgangsposition gebracht (Schritt S5).
Die Teil-Schritte des Beschleunigens und Abbremsens können in Varianten des Verfahrens
entfallen, und alternativ Übergabeschritte des Bogens an den drehenden Zylinder vorgesehen
sein. Natürlich liegt die Druckphase S3 in der Variante zwischen den Übergabeschritten
S2' und S5'. Je nach verwendetem Lack schließt das Verfahren ab mit einem Trocknungs-
oder Aushärtungsschritt S6, wobei der Schritt S6 räumlich entfernt von der Druckvorrichtung
stattfindet, um eine Nivellierung der Lackoberfläche zu erreichen. Die Entfernung
hängt ab vom Durchsatz und der Lack-Viskosität; typisch sind 1-10 m. Nach der Trocknung
bzw. Aushärtung können die Bogen gestapelt und gelagert werden.
[0019] Der Fachmann wird erkennen, dass Abweichungen von und Varianten zu von den vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, ohne vom Umfang der beigefügten, allein
maßgeblichen Patentansprüche abzuweichen.
1. Druckvorrichtung für einen Decklack, umfassend:
wenigstens einen ortsfest angebrachten Druckkopf vom Tintenstrahl-Typ mit wenigstens
einer Zeile von Düsen;
einen in Bezug auf den Druckkopf drehbaren Zylinder für den Transport eines Bedruckmediums
am Druckkopf vorbei während des Druckvorgangs, wobei der Zylinder eine Greifvorrichtung
für eine in Drehrichtung vordere Kante des Bedruckmediums aufweist;
einen Motor für die Drehung des Zylinders;
eine Anlagestruktur für die positionsgenaue Anlage des Bedruckmediums in Bezug auf
den Druckkopf vor Druckbeginn;
eine Vorrichtung zum Ablösen der vorderen Kante des Bedruckmediums nach dem Druckbeginn;
und
eine Drucksteuerung für das Ansteuern des Druckkopfes in Abhängigkeit vom Transport
des Bedruckmediums.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei oder mehr Druckköpfe vorgesehen sind, deren
je eine Düsenzeile parallel, nicht-kollinear und in Zeilenrichtung versetzt zueinander
angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zylinder stirnseitig mit einer Saugvorrichtung
verbindbar ist und eine perforierte Mantelfläche zum Ansaugen des Bedruckmediums aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Motor zum Beschleunigen,
Drehen und dann Abbremsen des Zylinders für jeden einzelnen Druckvorgang ausgebildet
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerung zum Drucken nur während der Drehphase
des Motors ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motor zum kontinuierlichen
Drehen des Zylinders ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Vorrichtung zur positionsgenauen
Übergabe des Bedruckmediums an den sich drehenden Zylinder.
8. Drucksystem für einen Decklack, umfassend die Vorrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche und einen separaten Trockner.
9. Drucksystem nach Anspruch 8, wobei der Trockner eine UV-Strahlungsquelle aufweist.
10. Decklack-Druckverfahren, umfassend:
Anlegen zweier Kanten eines Bedruckmediums an Anlegestrukturen in zwei aufeinander
senkrecht stehenden Richtungen;
Erfassen einer vorderen der beiden Kanten und
Beschleunigen des Bedruckmediums mit einer Drehvorrichtung;
Bedrucken des Bedruckmediums mit einem Decklack bei konstanter Drehgeschwindigkeit
der Drehvorrichtung;
Ablösen der vorderen Kante des Bedruckmediums von der Drehvorrichtung nach Beginn
des Bedruckens;
Abbremsen der Drehvorrichtung zum Stillstand nach Ende des Bedruckens; und
Trocknen oder Aushärten des Decklacks entfernt von der Drehvorrichtung.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Aushärten das Bestrahlen mit UV-Strahlung umfasst.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Bedrucken das Ansteuern von einem, zwei
oder mehreren ortsfesten Druckköpfen vom Tintenstrahl-Typ umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei wenigstens zwei Druckköpfe angesteuert werden, die
in Bezug auf die Anlageposition in Beschleunigungsrichtung unterschiedlich angeordnet
sind, wobei ihr Positionsunterschied beim Ansteuern berücksichtigt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Anlegen der beiden Kanten
das Anlegen einer, insbesondere längeren, vorderen Kante an zwei nebeneinander angeordnete
Hervorstehungen und das Anlegen einer, insbesondere kürzeren, seitlichen Kante an
eine abseits der beiden nebeneinander angeordneten Hervorstehungen angeordneten Schiene
umfasst.
15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder des Systems nach
Anspruch 8 oder 9 in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14.