Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahldruckvorrichtung zum Bedrucken von Bedruckmedien mit nicht saugfähiger Oberfläche mit wasserbasierten Tinten, mit einem Drucktisch, einer Vorschubeinrichtung zum Transport eines Bedruckmediums in einer Vorschubrichtung und einem in Querrichtung verschiebbaren Druckkopfschlitten mit Druckköpfen.

Der Einsatz wässriger Tinten zum Bedrucken unbeschichteter Substrate mittels Tintenstrahldrucktechnologie ist aus der DE-A-103 47 034 bekannt. Um die verhältnismässig lange Trocknungszeit der Tinten in einem erträglichen Rahmen zu halten, ist die Verwendung der Tinte in Tintenstrahldrucksystem mit mindestens einer Heizvorrichtung in Form einer Heizplatte und/oder einer Infrarotheizung vorgesehen. Hierbei ist die Heizplatte direkt unterhalb, vor und/oder nach dem Druckkopf angeordnet, so dass sich die Heizplatte über die gesamte Bahn, die der Druckkopf zurücklegt, erstreckt. Alternativ oder zusätzlich ist ein oberhalb der zu bedruckenden Oberfläche angeordneter Infrarotstrahler als Heizvorrichtung vorgesehen. Ein wesentlicher Nachteil dieses Drucksystems liegt darin, dass es nur zum Bedrucken thermisch stabiler Substrate geeignet ist.

Die US-A-4 340 893 offenbart einen Tintenstrahldrucker mit einer Tintentrocknungsvorrichtung mit beidseits des Druckkopfs angeordneten Luftschlitzen zur Beaufschlagung des zu bedruckenden Substrats unmittelbar nach dem Bedrucken mit einem gegebenenfalls erwärmten Luftstrom.

Die US 6 116 728 offenbart einen Tintenstrahldrucker mit einer Trocknungsvorrichtung.

Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Tintenstrahldruckvorrichtungen lassen sich beim Bedrucken von Bedruckmedien mit nicht saugfähiger Oberfläche mit wasserbasierten Tinten ein Verlaufen der Tintentröpfchen und eine unerwünschte Streifenbildung nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Tintenstrahldruckvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher sich die bei jedem Pass von den Druckköpfen auf dem Bedruckmedium auftreffenden Tintentröpfchen fixieren lassen, bevor die Tröpfchen verlaufen und zu einer erheblichen Verschlechterung der Druckqualität führen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Vermeidung von Streifenbildung.

Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass oberhalb des Drucktisches ein sich über den vom Druckkopfschlitten in Querrichtung überfahrbaren Druckbereich erstreckender und mit einem Gebläse verbundener Luftführungskanal mit einer Schlitzdüse mit in Querrichtung verlaufender und gegen die Auflagefläche des Drucktisches gerichteter Mündungsöffnung angeordnet ist, und dass der Luftführungskanal zur Ausrichtung der Schlitzdüse in Vorschubrichtung parallel verschiebbar und gegenüber einer Vertikalen kippbar ausgebildet ist.

Die Schlitzdüse wird bevorzugt auf einen von den Druckköpfen während eines Passes in Querrichtung bedruckbaren Bereich in Form eines Druckstreifens gerichtet.

Im Bereich der Mündungsöffnung ist die Schlitzdüse vorzugsweise gegenüber einer Vertikalen um einen Winkel geneigt angeordnet, wobei der Windel bevorzugt zwischen 5 und 15°, insbesondere etwa zwischen 6 und 10° liegt.

Zur Erzeugung eines gleichmässigen Luftstrahls über die gesamte Mündungsöffnung in Querrichtung ist der Luftführungskanal bevorzugt durch wenigstens eine mit Luftdurchtrittsöffnungen versehene Trennwand in wenigsten zwei Teilkanäle unterteilt.

Das Gebläse ist in seiner Stärke vorzugsweise stufenlos verstellbar. Zur Vorwärmung der Luft ist dem Gebläse bevorzugt eine Heizeinrichtung mit vorzugsweise stufenlos regelbarer Temperatur zugeordnet ist.

Der Druckkopfschlitten kann zur Verminderung von unter dem Schlitten sich bildenden Luftwirbeln mit einem Luftleitblech und/oder mit Luftabweisungsblechen ausgestattet sein.

Mit der erfindungsgemässen Tintenstrahldruckvorrichtung mit wasserbasierten Tinten bedruckte Kunststofffolien eignen sich insbesondere zum Dekorieren und Schützen von Gegenständen aus Verbundwerkstoffen, insbesondere Sport- und Freizeitgeräten, wie Skis, Snowboards, Skateboards Surfbretter und dergleichen Gegenstände mit dekorativ gestalteter Oberfläche.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, die lediglich zur Erläuterung dient und nicht einschränkend auszulegen ist. Die Zeichnung zeigt schematisch in

Fig. 1

eine Frontansicht einer Tintenstrahldruckvorrichtung;

Fig. 2

eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Tintenstrahldruckvorrichtung von Fig. 1 mit Luftführungskanal in vergrösserter Darstellung in Blickrichtung A;

Fig. 3

einen Schnitt durch den Luftführungskanal von Fig. 1 nach der Linie I-I in vergrösserter Darstellung;

Fig. 4

die Draufsicht auf eine Trennwand des Luftführungskanals von Fig. 3;

Fig. 5

einen Schnitt durch eine frisch bedruckte Oberfläche eines Bedruckmediums vor der Fixierung der Tintentröpfchen in vergrösserter Darstellung;

Fig. 6

den Schnitt durch die frisch bedruckte Oberfläche gemäss Fig. 5 nach der Fixierung der Tintentröpfchen.

Eine in den Fig. 1 und 2 gezeigte Tintenstrahldruckvorrichtung 10 weist einen horizontal angeordneten Drucktisch 12 als Auflage für ein Bedruckmedium 14 auf. Das üblicherweise als Rollenware vorliegende Bedruckmedium 14 wird mittels Transportwalzen 16, 18 einer Vorschubeinrichtung 20 in Vorschubrichtung x über den Drucktisch 12 geführt. Damit das Bedruckmedium 14 im Druckbereich auf dem Drucktisch 12 flach aufliegt, sind in einer horizontalen Auflagefläche 11 des Drucktisches 12 Öffnungen 13 zur Erzeugung eines auf die Rückseite des auf dem Drucktisch 12 aufliegenden Bedruckmediums 14 wirkenden Unterdrucks vorgesehen. Das Bedruckmedium 14 ist üblicherweise eine Folie oder eine dünne Platte aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie z.B. Polyamid, ABS/TPU, PVC, PE. Die Kunststoffe weisen eine nicht saugfähige Oberfläche auf. Zur Bedruckung werden wasserbasierte Tinten verwendet.

Oberhalb des Drucktisches 12 und in kurzer Distanz zu dessen Auflagefläche befindet sich ein Druckkopfschlitten 22 mit beispielsweise acht Druckköpfen 24. Die Drucktechnologie ist Piezo-Tintenstrahldruck. Der Druckkopfschlitten 22 ist an zwei parallel zu einander und rechtwinklig zur Vorschubrichtung x angeordneten Führungsstangen 26, 28 in Querrichtung y gleitend geführt. Der Druckvorgang erfolgt in aufeinander folgenden Verschiebebewegungen -- den sog. Passen -- des Druckkopfschlittens 22 in Querrichtung y über die zu bedruckende Breite des Bedruckmediums 14. Bei jedem Pass erfolgt mittels der Druckköpfe 24 ein Auftrag von Farbpunkten auf dem Bedruckmedium 14 innerhalb eines Druckstreifens 30 einer Breite b von z. B. 12 mm, der Teil des gesamten Druckbildes ist. Zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Passen wird das Bedruckmedium 14 mittels der Transportwalzen 16, 18 der Vorschubeinrichtung 20 in Vorschubrichtung x um eine der Breite b des während eines Passes erzeugten Druckstreifens 30 entsprechende Distanz vorwärts transportiert. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zur Fertigstellung des gesamten zu druckenden Druckbildes.

Oberhalb des Drucktisches 12 ist ein sich über den gesamten, vom Druckkopfschlitten 22 überfahrbaren Druckbereich erstreckender, an seinen beiden Stirnseiten geschlossener Luftführungskanal 32 mit einer Schlitzdüse 34 mit in Querrichtung y verlaufender Mündungsöffnung 36 angeordnet. Der Luftführungskanal 32 weist einen im Wesentlichen rechteckigen äusseren Querschnitt auf und ist im Inneren mit zwei sich über die ganze Länge des Luftführungskanals 32 erstreckenden und den Luftführungskanal 32 in drei Teilkanäle 32a, 32b, 32c unterteilenden Trennwänden 33a, 33b ausgestattet. Eine weitere Trennwand 33c trennt den Teilkanal 32c von der keilförmig zulaufenden Schlitzdüse 34. Die Trennwände 33a, 33b, 33c sind mit im Wesentlichen regelmässig über die ganze Länge des Luftführungskanals 32 verteilt angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen 38 versehen. Die Luftdurchtrittsöffnungen 38 können beispielsweise aus mehreren parallel zu einander liegenden, in Querrichtung y verlaufenden Reihen von Längsschlitzen bestehen, wobei die Längsschlitze aus benachbarten Reihen z.B. gegeneinander versetzt angeordnet sind (Fig. 4). Grundsätzlich sind jedoch alle Formen von Luftdurchtrittsöffnungen 38 möglich, die zu einem über die ganze Länge des Luftführungskanals 32 gleichmässig starken Luftstrom an der Mündungsöffnung 36 der Schlitzdüse 34 führen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, verlaufen die beiden die Schlitzdüse 34 begrenzenden Wände 40, 42 im Bereich der Mündungsöffnung 36 derart gekrümmt, dass eine Symmetrieebene der Wände 40, 42 im Mündungsbereich gegenüber der Vertikalen einen der Ausströmrichtung eines Luftstrahls S aus der Schlitzdüse 34 entsprechenden Winkel α von etwa 8° aufweist. Durch die vorgesehenen Möglichkeiten einer Parallelverschiebung des Luftführungskanals 32 in Vorschubrichtung x und durch Kippen der Stellung des Luftführungskanals 32 gegenüber der Vertikalen lässt sich der Auftreffpunkt bzw. die Auftrefflinie des aus der Schlitzdüse 34 ausströmenden Luftstrahls S genau auf den in Querrichtung y von den Druckköpfen 24 überfahrbaren Weg, d.h. auf den während eines Passes erzeugten Druckstreifen 30, einstellen.

Von einem Gebläse 44 mit diesem zugeordneter Heizeinrichtung zur Luftvorwärmung erfolgt über ein Zufuhrrohr 46 die Zufuhr von Luft in den Luftführungskanal 32 auf der in Fig. 1 linken Seite in den von der Schlitzdüse 34 am weitesten entfernten Teilkanal 32a. Durch die als Schikanen im Luftströmungsweg innerhalb des Luftführungskanals 32 angeordneten Trennwände 33a, 33b, 33c ergibt sich eine konstante Luftaustuittsgeschwindigkeit an der Mündungsöffnung 36 der Schlitzdüse 34 und damit ein konstanter Druck des während eines Passes auf den Druckstreifen 30 auftreffenden Luftstrahls S. Über eine Steuerung ist die Gebläsestärke bzw. die Geschwindigkeit des Luftstrahls S stufenlos einstellbar. Die Heizeinrichtung ist stufenlos temperaturregelbar von Raumtemperatur bis 60°.

Zur Steuerung der Tintenstrahldruckvorrichtung 10 ist diese mit einer Steuereinrichtung 50 verbunden. Auf der Grundlage von digitalen Bilddaten, die in die Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, erfolgt in dieser Steuereinrichtung 50 eine Berechnung der erforderlichen Steuersignale der entsprechenden Einzelkomponenten der Tintenstrahldruckvorrichtung 10. Dazu ist die Steuereinrichtung 50 mit einer Schlittensteuerung zum Bewegen des Druckkopfschlittens 22 in der Querrichtung y, mit einer Vorschubsteuerung zur Ansteuerung der Vorschubvorrichtung 20 zur Bewegung des Bedruckmediums 14 in der Vorschubrichtung x und einer Düsensteuerung zur Ansteuerung der Düsen 24 zum Ausstossen farbiger Tintentröpfchen 48 auf das Bedruckmedium 14 verbunden.

Die von den Druckköpfen 24 auf dem Bedruckmedium 14 auftreffenden Tintentröpfchen 48 führen auf der nicht saugfähigen Oberfläche des Bedruckmediums 14 wegen der hohen Oberflächenspannung von Wasser zu einem stark gewölbten Tröpfchenoberfläche (Fig. 5). Die Beaufschlagung der während eines Passes in der Form eines Druckstreifens 30 frisch auf die Oberfläche des Bedruckmediums 14 auftreffenden Tintentröpfchen 48 mit einem Luftstrahl S mit auf den Wassergehalt und die Farbzusammensetzung der eingesetzten Druckfarben abgestimmten Luftvolumen und der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem sich daraus ergebenden Luftdruck beim Auftreffen des Luftstrahls S auf dem frischen Druckstreifen 30 wirkt der Oberflächenspannung der Tintentröpfchen 48 entgegen und zu einer Abflachung bzw. Verbreiterung der Tintentröpfchen 48. Gleichzeitig bewirkt der Luftstrahl S ein teilweises Verdampfen des Wassers in den Tintentröpfchen 48. Die optimale Wasserverdampfung kann durch entsprechendes Vorwärmen und damit Trocknen der Luft eingestellt werden. Die abgeflachten und wegen der teilweisen Trocknung eine höhere Pigmentkonzentration aufweisenden Tintentröpfchen 48a werden auf diese Weise an der Oberfläche des Bedruckmediums 14 fixiert und am Verlaufen gehindert (Fig. 6).

Zur Vermeidung eines negativen Einflusses unerwünschter Luftströmungen unter dem Druckkopfschlitten 22 auf die Übertragung der Tintentröpfchen 48 von den Druckköpfen 24 auf die Oberfläche des Bedruckmediums 14 ist der Druckkopfschlitten 22 mit einem den aus der Schlitzdüse 32 austretenden Luftstrahl nach vorne in Vorschubrichtung ablenkenden Luftleitblech 52 überdeckt. An den beiden senkrecht zur Querrichtung angeordneten Seiten ist der Druckkopfschlitten 22 gegen den Drucktisch 12 hin mit je einem Spoiler oder Luftabweiserblech 54, 56 ausgestattet. Die Spoiler 54, 56 verhindern die Ausbildung von Luftwirbeln unter dem Druckkopfschlitten 22.

10

Tintenstrahldruckvorrichtung

12

Drucktisch

13

Öffnungen

14

Bedruckmedium

16

Transportwalze

18

Transportwalze

20

Vorschubeinrichtung

22

Druckkopfschlitten

24

Druckköpfe

26

Führungsstange

28

Führungsstange

30

Druckstreifen

32

Luftführungskanal

32a, 32b,32c

Teilkanäle

33a, 33b, 33c

Trennwände

34

Schlitzdüse

36

Mündungsöffnung

38

Luftdurchtrittsöffnungen

40

Wand von 34

42

Wand von 34

44

Gebläse mit Heizvorrichtung

46

Zufuhrrohr

48, 48a

Tintentröpfchen

50

Steuereinrichtung von 10

52

Luftleitblech

54, 56

Luftabweisungsbleche, Spoiler

S

Luftstrahl

b

Breite von 30

x

Vorschubrichtung

y

Querrichtung

α

Winkel