DRUCKEINRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BEDRUCKEN EINES DRUCKOBJEKTS

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung zum Bedrucken eines Druckobjekts (6), mit einer Ausgabeeinrichtung (22), die zur Ausgabe von Farbtropfen an einer Austrittsoberfläche (23) ausgebildet ist, mit einer Aufnahmeeinrichtung (4) für ein Druckobjekt (6), die für eine Relativbewegung des Druckobjekts (6) gegenüber der Ausgabeeinrichtung (22) zur Durchführung des Druckvorgangs ausgebildet ist und die gegenüberliegend zur Austrittsoberfläche (23) angeordnet ist, um eine kontaktlose Bereitstellung von Farbtropfen auf vorgebbare Oberflächenbereiche (25) des Druckobjekts (6) zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ausgabeeinrichtung (22) und/oder der Aufnahmeeinrichtung (4) eine Ladeanordnung (30; 60) zugeordnet ist, die für einen elektrischen Ladungsfluss auf das Druckobjekt (6) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gegenüber der Ausgabeeinrichtung (22) ausgebildet ist.

Beschreibung

Druckeinrichtung und Verfahren zum Bedrucken eines Druckobjekts

[0001] Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung zum Bedrucken eines Druckobjekts, mit einer Ausgabeeinrichtung, die zur Ausgabe von Farbtropfen an einer Austrittsoberfläche ausgebildet ist, mit einer Aufnahmeeinrichtung für ein Druckobjekt, die für eine Relativbewegung des Druckobjekts gegenüber der Ausgabeeinrichtung zur Durchführung des Druckvorgangs ausgebildet ist und die gegenüberliegend zur Austrittsoberfläche angeordnet ist, um eine kontaktlose Bereitstellung von Farbtropfen auf vorgebbare Oberflächenbereiche des Druckobjekts zu ermöglichen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken eines Druckobjekts.

[0002] Aus der EP 2860036 A1 ist eine Druckeinrichtung zur Bedruckung einer Umfangsoberfläche eines Gegenstands bekannt, wobei die Druckeinrichtung wenigstens zwei Druckköpfe aufweist, die jeweils wenigstens eine Reihenanordnung von Farbdosierelementen, insbesondere Farbdüsen, umfassen, die jeweils für eine individuelle vorgebbare Abgabe von Farbe auf den Gegenstand ausgebildet sind. Dabei ist wenigstens einer der Druckköpfe beweglich längs einer Erstreckungsachse der Farbdosierelemente an einem Druckkopfträger angeordnet, wobei dem beweglich gelagerten Druckkopf eine elektrisch ansteuerbare Einstelleinrichtung für eine Einstellung einer Relativposition gegenüber dem wenigstens einen weiteren Druckkopf zugeordnet ist.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckeinrichtung und ein Verfahren zum Bedrucken eines Druckobjekts bereitzustellen, bei denen ein verbesserter Wirkungsgrad für den Druckvorgang erzielt wird.

[0004] Diese Aufgabe wird für eine Druckeinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Ausgabeeinrichtung und/oder der Aufnahmeeinrichtung eine Ladeanordnung zugeordnet ist, die für einen elektrischen Ladungsfluss auf das Druckobjekt zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gegenüber der Ausgabeeinrichtung ausgebildet ist. Mit Hilfe der Ladeanordnung erfolgt eine elektrische, insbesondere elektrostatische, Aufladung des Druckobjekts, wodurch ein elektrisches Feld gegenüber der Ausgabeeinrichtung ausgebildet wird. Bei geeigneter Auswahl der Feldstärke und Feldrichtung für dieses elektrische Feld wirkt auf die von der Ausgabeeinrichtung bereitgestellten Farbtropfen eine Anziehungskraft, die eine Einflussnahme auf eine Flugbahn des Farbtropfens zwischen der Ausgabeeinrichtung und dem Druckobjekt ermöglicht. Die Flugbahn des Farbtropfens hängt zum einen von der Ausrichtung der Ausgabeeinrichtung gegenüber dem Druckobjekt ab, ferner spielen einer oder mehrere Parameter aus der Gruppe: Viskosität des Farbtropfens, Größe des Farbtropfens, Austrittsgeschwindigkeit des Farbtropfens aus der Ausgabeeinrichtung, eine Rolle für die Flugbahn des Farbtropfens. Darüber hinaus hat eine Relativbewegung des Druckobjekts gegenüber der Ausgabeeinrichtung einen erheblichen Einfluss auf die Flugbahn des Farbtropfens.

[0005] Ergänzend oder alternativ dient die Aufladung des Druckobjekts dazu, beim Tropfenabriss des Farbtropfens von der Ausgabeeinrichtung entstehende Mikrotröpfchen, die auch als Mikrosatelliten bezeichnet werden, auf das Druckobjekt zu lenken und somit zu verhindern, dass sich diese Mikrotröpfchen an anderer Stelle niederschlagen. Zumindest bei Betrachtung längerer Zeiträume kann sich ohne die Aufladung des Druckobjekts ein unerwünschter Farbniederschlag durch die Mikrotröpfchen bilden, der dann gegebenenfalls entfernt werden muss. Mit der Aufladung des Druckobjekts wird ein an der Ausgabeeinrichtung durch die Mikrotröpfchen gebildeter Farbnebel minimiert, da die Mikrotröpfchen auf das Druckobjekt gelenkt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Mikrotröpfchen so klein sind, dass sie keinen Einfluss auf die Druckqualität der Bedruckung auf dem Druckobjekt haben.

[0006] Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass der Druckvorgang in einem nicht evakuierten, gasgefüllten, insbesondere luftgefüllten, Raumvolumen stattfindet. Durch aerodynamische Effekte aufgrund der Relativbewegung des Druckobjekts in dem Gasvolumen und gegenüber der üblicherweise ruhend angeordneten Ausgabeeinrichtung treten Ablenkungskräfte auf den Farbtropfen auf, die gegebenenfalls zu einer unerwünschten Veränderung einer Auftreffposition des Farbtropfens auf dem Druckobjekt führen. Hierbei ist zum einen der Luftwiderstand des Farbtropfens von Bedeutung, der möglicherweise zu einer Deformation des Farbtropfens auf der Flugbahn und dadurch zu einer Veränderung der Flugbahn führt.

[0007] Darüber hinaus spielen aerodynamische Effekte an der Oberfläche des Druckobjekts eine Rolle, die auch als Grenzflächeneffekte bezeichnet werden. Bei einer vereinfachten Betrachtung dieser Grenzflächeneffekte wird davon ausgegangen, dass Gasteilchen der Gasatmosphäre, die das Druckobjekt umgibt, unmittelbar benachbart zur Oberfläche des Druckobjekts die gleiche Geschwindigkeit wie die Oberfläche des Druckobjekts und somit keine Differenzgeschwindigkeit aufweisen. Mit zunehmendem Abstand vom Druckobjekt nimmt die Differenzgeschwindigkeit der Gasteilchen zu. Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass eine Gasschicht, die die Außenoberfläche des Druckobjekts unmittelbar umgibt, zumindest nahezu mit der Umfangsgeschwindigkeit um eine Drehachse bewegt wird, mit der auch die Außenoberfläche des Druckobjekts um diese Drehachse bewegt wird. Bei zunehmendem Abstand gegenüber der Außenoberfläche des Druckobjekts nimmt die Differenzgeschwindigkeit für die Gasteilchen gegenüber der Außenoberfläche des Druckobjekts zu. Selbst bei einem geringen Abstand der Ausgabeeinrichtung gegenüber dem Druckobjekt, der exemplarisch im Bereich von 1 mm bis 5mm liegen kann, wirkt sich der Geschwindigkeitsgradient innerhalb der Gasschicht, die das Druckobjekt umgibt, auf die Flugbahn des Farbtropfens aus. Hierdurch wird eine unerwünschte Ablenkung des Farbtropfens von seiner ursprünglich vorgesehenen Auftreffposition auf das Druckobjekt bewirkt.

[0008] Durch die Einwirkung des elektrischen Feldes auf den Farbtropfen können die unerwünschten Ablenkungswirkungen der Gasschicht zumindest weitgehend kompensiert werden, so dass eine verbesserte Positionsgenauigkeit für die Platzierung der Farbtropfen auf der Außenoberfläche des Druckobjekts erreicht werden kann. Ergänzend oder alternativ können die beim Tropfenabriss des Farbtropfens von der Ausgabeeinrichtung entstehenden Mikrotröpfchen zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, insbesondere vollständig, auf das Druckobjekt gelenkt werden und schlagen sich nicht an anderer Stelle nieder. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ladeanordnung für eine elektrostatische Aufladung des Druckobjekts ausgebildet ist, wobei diese elektrostatische Aufladung zumindest über einen gewissen Zeitraum ohne weitere Zufuhr von elektrischen Ladungen auf das Druckobjekt aufrecht erhalten werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Druckobjekt als elektrischer Isolator, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, ausgebildet ist.

[0009] Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinrichtung und das Druckobjekt, insbesondere während des Druckvorgangs, in der Art eines Kondensators mit einem elektrischen Gleichfeld oder einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden, wodurch ebenfalls eine elektrische Feldwirkung auf den Farbtropfen ausgeübt werden kann, die für eine verbesserte Positionierung des Farbtropfens auf der Außenoberfläche des Druckobjekts sorgt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Druckobjekt aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, eine derartige Vorgehensweise kann bei geeigneter Auswahl der angelegten elektrischen Spannungen jedoch auch für ein Druckobjekt aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen werden.

[0010] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0011] Zweckmäßig ist es, wenn die Ausgabeeinrichtung als Tintenstrahldruckeinrichtung ausgebildet ist, die an der Ausgabeoberfläche eine oder mehrere, vorzugsweise längs einer geraden Linie, insbesondere in regelmäßiger Teilung, angeordnete Austrittsdüsen aufweist. Bei einer Tintenstrahldruckeinrichtung werden feine Farbtropfen einer Tintenstrahldruckfarbe mit Hilfe eines Druckkopfes, vorzugsweise senkrecht zu einer Austrittsoberfläche, in eine Umgebung ausgegeben oder ausgetragen. Hierzu weist der Druckkopf eine Fördereinrichtung ein, bei der es sich insbesondere um eine oder mehrere piezoelektrische Pumpen handeln kann, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass eine elektrische Ansteuerung der Pumpe(n) durch eine Steuereinrichtung erfolgt, die elektrische Spannungen im Bereich von mehreren 1000 Volt bereitstellen kann.

[0012] Die bei einem Pumpenhub ausgetragene Farbmenge wird durch eine geeignet geformte Austrittsdüse in die Umgebung abgegeben und bewegt sich ohne äußere Einflüsse längs einer geradlinigen Flugbahn. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine zu bedruckende Außenoberfläche des Druckobjekts quer zur Flugbahn ausgerichtet ist. Dementsprechend würde der Farbtropfen unter idealen Bedingungen und ohne äußere Einflüsse in Normalenrichtung auf der Außenoberfläche des Druckobjekts auftreffen.

[0013] Da jedoch in der Praxis vom Vorhandensein von äußeren Einflüssen wie beispielsweise den vorstehend beschriebenen aerodynamischen Effekten ausgegangen werden muss, ist es vorteilhaft, wenn diese äußere Einflüsse zumindest teilweise durch zusätzlich auf den Farbtropfen wirkende Kräfte ausgeglichen oder kompensiert werden können. Diese zusätzlichen Kräfte werden durch das elektrostatische oder elektrodynamische Feld bereitgestellt, das von der Ladeanordnung am Druckobjekt angelegt wird. Hierbei ist insbesondere zu beachten, dass eine Austrittsgeschwindigkeit des Farbtropfens an der Austrittsdüse der Ausgabeeinrichtung nur innerhalb eines gewissen Geschwindigkeitsfensters liegen kann, da bei zu geringer Austrittsgeschwindigkeit keine zuverlässige Ablösung des Farbtropfens von der Ausgabeeinrichtung erfolgt und bei zu hoher Austrittsgeschwindigkeit möglicherweise eine unerwünschte Zerstäubung des Farbtropfens eintritt, wodurch ein präziser Druckvorgang behindert wird. Dementsprechend kann allein durch die Variation, insbesondere die Erhöhung, der Austrittsgeschwindigkeit nicht davon ausgegangen werden, ein vorteilhaftes Druckbild zu erzielen.

[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung einen drehbeweglich um eine Längsachse gelagerten, insbesondere angetriebenen, Aufnahmedorn oder Druckobjekthalter aufweist, der zur Aufnahme oder Halterung des Druckobjekts ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Längsachse der Aufnahmeeinrichtung parallel zur Austrittsoberfläche der Ausgabeeinrichtung angeordnet. Besonders bevorzugt verläuft die Längsachse der Aufnahmeeinrichtung parallel zu einer Anordnung von Austrittsdüsen der Ausgabeeinrichtung. Die Aufnahmeeinrichtung ist zur drehbeweglichen Aufnahme von Druckobjekten vorgesehen. Die Druckobjekte sind vorzugsweise als zylinderhülsenförmige Behälterrohlinge, insbesondere als Aerosoldosenrohlinge, ausgebildet. Vorteilhaft ist es, wenn eine Rotationssymmetrieachse der Druckobjekte koaxial zur Längsachse der Aufnahmeeinrichtung ausgerichtet ist, wenn das Druckobjekt an der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist. Typische Ausführungsformen für die Aufnahmeeinrichtung sind Aufnahmedorne, auf die die Druckobjekte aufgeschoben werden können, oder Spannfutter, in die die Druckobjekte zumindest bereichsweise eingeschoben werden können. Bei einem Spannfutter ist eine Einleitung von Spannkräften auf einen Oberflächenbereich einer Außenoberfläche des Druckobjekts vorgesehen, der dann allerdings nicht bedruckt werden kann.

[0015] Vorteilhaft ist es, wenn die Ladeanordnung für eine kontaktlose oder kontaktbehaftete Bereitstellung von elektrischen Ladungen an das Druckobjekt ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Ladeanordnung für eine kontaktlose Bereitstellung elektrischer Ladungen an das Druckobjekt ausgebildet, da hierdurch eine im Regelfall unerwünschte mechanische Wechselwirkung zwischen Ladeanordnung und Druckobjekt vermieden werden kann. Sofern eine kontaktbehaftete Bereitstellung von elektrischen Ladungen an das Druckobjekt vorgesehen sein sollte, kann die Ladungsübertragung beispielsweise über Kontaktwalzen oder Kontaktbürsten erfolgen.

[0016] Bevorzugt sind die Ausgabeeinrichtung und die Ladeanordnung als Bearbeitungsstationen an einem Maschinengestell angeordnet, wobei dem Maschinengestell mehrere beweglich gelagerte Aufnahmeeinrichtungen zugeordnet sind, die für einen, insbesondere diskontinuierlichen, Transport von Druckobjekten zwischen den Bearbeitungsstationen längs eines, insbesondere kreisabschnittsförmigen, Bewegungswegs ausgebildet sind. Bei dem Maschinengestell handelt es sich vorzugsweise um einen Maschinenrahmen einer Druckmaschine, an der mehrere Bearbeitungsstationen zur Bearbeitung des Druckobjekts vorgesehen sind. Dabei umfassen die Bearbeitungsstationen auch die Ausgabeeinrichtung und die Ladeanordnung und gegebenenfalls zusätzliche Einrichtungen und/oder Anordnungen, die zur Vorbereitung des Druckobjekts auf den Druckvorgang und/oder zur Weiterbearbeitung des Druckobjekts nach dem Druckvorgang ausgebildet sind. Für einen Transport der Druckobjekte zwischen den Bearbeitungsstationen sind mehrere Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen, die insbesondere an einem gemeinsamen, drehbeweglich gelagerten, Werkstückrundtisch angeordnet sind, der mit einem Drehantrieb versehen ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Drehantrieb eine diskontinuierliche Bewegung, insbesondere eine Drehschrittbewegung, des Werkstückrundtischs und damit der Aufnahmeeinrichtungen durchführt. Somit können die Aufnahmeeinrichtungen entlang eines kreisabschnittsförmigen Bewegungswegs zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen, die vorzugsweise in gleicher Winkelteilung und gleichem radialen Abstand zu einer Drehachse des Drehantriebs angeordnet sind, bewegt werden. Bei dem Drehantrieb kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Direktantrieb mit einem ortsfest am Maschinengestell angebrachten Stator und einem drehbeweglich gegenüber dem Stator gelagerten, insbesondere im Werkstückrundtisch integrierten, Rotor handeln, der durch Aufladung mit elektrischer Energie die gewünschte Drehbewegung um eine vorzugsweise vertikal ausgerichtete Drehachse vollführt.

[0017] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ladeanordnung längs des Bewegungswegs stromaufwärts vor der Ausgabeeinrichtung angeordnet ist und dass längs des Bewegungswegs stromaufwärts vor der Ladeanordnung eine Neutralisierungsanordnung angeordnet ist, die für eine Neutralisierung elektrischer Aufladungen des Druckobjekts ausgebildet ist. Mit Hilfe der Neutralisierungsanordnung wird durch die vorzugsweise vollständige elektrische Entladung vor dem Transport des jeweiligen Druckobjekts zur Ladeanordnung sichergestellt, dass bei dem nachfolgenden Schritt der Aufbringung elektrischer Ladungen auf das Druckobjekt durch die Ladeanordnung ein gewünschtes Ladungsniveau zuverlässig erreicht werden kann. Darüber hinaus können auch dem Druckvorgang vorgelagerte Bearbeitungsschritte am Druckobjekt von einem neutralen Druckobjekt profitieren, bevor dieses durch die Ladeanordnung zur vorteilhaften Durchführung des Druckvorgangs elektrisch aufgeladen wird.

[0018] Vorteilhaft ist es, wenn eine Sensoranordnung zur Erfassung einer elektrostatischen Aufladung des Druckobjekts längs des Bewegungswegs nach der Ladeanordnung angeordnet ist und zur Bereitstellung eines aufladungsabhängigen Sensorsignals ausgebildet ist, wobei die Ladeanordnung eine Steuereinrichtung umfasst, die für eine Aufladung des Druckobjekts in Abhängigkeit von einem Signalpegel des Sensorsignals ausgebildet ist. Die Sensoranordnung ist vorzugsweise zur Ermittlung einer elektrischen Potenzialdifferenz zwischen einer Außenoberfläche des Druckobjekts und einem elektrischen Bezugspotential ausgebildet und stellt ein von dieser Potentialdifferenz abhängiges Sensorsignal bereit. Dieses Sensorsignal wird von einer Steuereinrichtung verarbeitet, um in Abhängigkeit von der vorliegenden Potentialdifferenz eine Beaufschlagung nachfolgender Druckobjekte mit einer geeigneten elektrischen Ladungsmenge zu ermöglichen. Exemplarisch erfolgt eine Bereitstellung elektrischer Energie von der Steuereinrichtung an die Ladeanordnung in Abhängigkeit von dem Sensorpegel des bereitgestellten Sensorsignals, um dadurch eine vorteilhafte Krafteinwirkung auf die Farbtropfen durch das bereitgestellte elektrische Feld zu bewirken.

[0019] Zweckmäßig ist es, wenn die Aufnahmeeinrichtung mit Isolationsmitteln für eine elektrisch isolierte Aufnahme des Druckobjekts ausgebildet ist. Dies ist dann von Interesse, wenn das Druckobjekt aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und gegenüber der Aufnahmeeinrichtung keine eigene elektrische Isolation wie beispielsweise eine Innenlackierung aufweist. Durch die Isolationsmittel wird bei einem Kontakt des Druckobjekts mit der Aufnahmeeinrichtung ein unerwünschter Ladungsfluss von elektrischen Ladungen verhindert, durch den eine Schwächung des elektrischen Feldes gegenüber der Ausgabeeinrichtung bewirkt würde.

[0020] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bearbeitungsstationen und die Aufnahmeeinrichtungen in einem Raumvolumen aufgenommen sind, das durch Begrenzungswände begrenzt und von einer Umgebung abgetrennt ist und in dem eine konstante Raumtemperatur und/oder ein vorgebbarer Überdruck gegenüber der Umgebung vorliegt. Hierdurch können reproduzierbare Bedingungen für den Druckvorgang gewährleistet werden. Neben einer Steuerung oder Regelung der Raumtemperatur und/oder des vorgebbaren Überdrucks kann auch eine Einflussnahme auf eine im Raumvolumen vorherrschende Gaszusammensetzung und/oder eine Einflussnahme auf einen im Raumvolumen vorherrschenden Feuchtigkeitsanteil in der typischerweise gasförmigen Atmosphäre im Raumvolumen genommen werden.

[0021] Bevorzugt ist vorgesehen, dass längs des Bewegungswegs nach der Ausgabeeinrichtung eine Endladeanordnung zur elektrischen Neutralisierung des an der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Druckobjekts angeordnet ist. Die Aufgabe der Endladeanordnung besteht darin, möglicherweise nach Beendigung des Druckvorgangs verbliebene elektrische Ladungen auf dem Druckobjekt zumindest weitestgehend zu beseitigen, um eine ungestörte Weiterverarbeitung des Druckobjekts zu ermöglichen. Die Endladeanordnung kann für eine kontaktbehaftete oder vorzugsweise für eine kontaktlose Entladung des Druckobjekts ausgebildet sein.

[0022] Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren gelöst, wie es im Anspruch 11 angegeben ist. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte: Bereitstellen eines Druckobjekts an einer Zufuhrstation und Aufnehmen des Druckobjekts an einer Aufnahmeeinrichtung an der Zufuhrstation, elektrostatisches Aufladen eines Druckobjekts, das an der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist, mit einer Ladeanordnung, die kontaktlos einen Ladungsstrom an das Druckobjekt bereitstellt, Bewegen des Druckobjekts von der Ladeanordnung zu einer Ausgabeeinrichtung, Bedrucken einer Außenoberfläche des Druckobjekts mit Farbtropfen, die an einer dem Druckobjekt gegenüberliegenden Austrittsoberfläche der Ausgabeeinrichtung kontaktlos gezielt an das Druckobjekt abgegeben werden während einer, insbesondere rotierenden, Relativbewegung des Druckobjekts gegenüber der Ausgabeeinrichtung, Bewegen des Druckobjekts zu einer Abfuhrstation und Abnehmen des Druckobjekts von der Aufnahmeeinrichtung an der Transportstation.

[0023] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Druckobjekt zwischen der Zufuhrstation und der Abfuhrstation längs eines, insbesondere kreisbogenabschnittsförmigen, Bewegungswegs mit einer, insbesondere intermittierenden, Förderbewegung bewegt wird und dass längs des Bewegungswegs stromaufwärts vor der Ladeanordnung eine Neutralisierung von elektrischen Ladungen auf dem Druckobjekt mittels einer Neutralisierungsanordnung durchgeführt wird.

[0024] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach der Durchführung des Druckvorgangs stromabwärts längs des Bewegungswegs eine elektrische Neutralisierung des Druckobjekts mit einer Neutralisierungsanordnung vorgenommen wird.

[0025] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass vor der Durchführung des Druckvorgangs und/oder während der Durchführung des Druckvorgangs und/oder nach der Durchführung des Druckvorgangs eine Ermittlung einer elektrostatischen Aufladung des Druckobjekts vorgenommen wird und dass eine Bereitstellung von elektrischen Ladungen von der Ladeanordnung an das Druckobjekt in Abhängigkeit von einer ermittelten elektrostatischen Aufladung des Druckobjekts vorgenommen wird.

[0026] Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Druckmaschine mit einem drehbeweglich gelagerten Werkstückrundtisch und mehreren Arbeitsstationen zur Bedruckung und Inspektion von zylindrischen Gegenständen,

Figur 2 eine schematische Vorderansicht einer als Druckstation ausgebildeten Arbeitsstation der Druckmaschine,

Figur 3 eine schematische Vorderansicht einer als Ladestation für eine kontaktlose Bereitstellung elektrischer Ladungen an das Druckobjekt ausgebildeten Arbeitsstation der Druckmaschine,

Figur 4 eine schematische Vorderansicht einer als Ladestation für eine kontaktbehaftete Bereitstellung elektrischer Ladungen an das Druckobjekt ausgebildeten Arbeitsstation der Druckmaschine, und

Figur 5 eine schematische Vorderansicht einer als Neutralisierungsanordnung für eine kontaktlose Neutralisierung von elektrischen Ladungen auf dem Druckobjekt ausgebildeten Arbeitsstation der Druckmaschine.

[0027] Eine in der Figur 1 dargestellte Druckmaschine 1 umfasst einen drehbar um eine Drehachse 2 an einem nicht näher dargestellten Maschinengestell gelagerten Werkstückrundtisch 3 und mehrere, exemplarisch jeweils paarweise am Werkstückrundtisch 3 angebrachte, als Aufnahmeeinrichtungen dienende Werkstückaufnahmen 4. Die Werkstückaufnahmen 4 sind mit nicht dargestellten Antriebsmitteln um Rotationsachsen 5 individuell drehbar gelagert. Die Werkstückaufnahmen 4 sind zur Aufnahme von hülsenförmigen, insbesondere als Aerosoldosenrohlinge oder Tubenrohlinge ausgebildeten, zumindest im Wesentlichen mit kreiszylindrischem Querschnitt ausgebildeten Gegenständen 6 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Werkstückaufnahmen 4 als Dorne ausgebildet, auf die die als Hohlkörper, insbesondere als einseitig geschlossene Hohlzylinder, ausgebildeten und auch als Druckobjekte bezeichneten Gegenstände 6 aufgesteckt werden können. Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass jeder der Werkstückaufnahmen 4 ein eigener, separat elektrisch ansteuerbarer und nicht dargestellter Antriebsmotor zugeordnet ist, der eine Drehbewegung der jeweiligen Werkstückaufnahme 4 um die jeweilige Rotationsachse 5 ermöglicht. Diese Möglichkeit zur, insbesondere geregelten, Rotation der jeweiligen Werkstückaufnahme 4 wird insbesondere bei der Durchführung des Druckvorgangs genutzt.

[0028] In einem von den Werkstückaufnahmen 4 bei einer Drehbewegung des Werkstückrundtischs 3 um die Drehachse 2 überstrichenen ringabschnittsförmigen Bereich, der als Bewegungsweg 7 bezeichnet werden kann und der sich in radialer Richtung um den Werkstückrundtisch 3 erstreckt, sind mehrere Arbeitsstationen 8 bis 18 angeordnet, die zu einer Bearbeitung und/oder Prüfung der transportierten Gegenstände 6 ausgebildet sind. Da es sich bei der Ansicht gemäß der Figur 1 um eine Draufsicht handelt und die Arbeitsstationen 9 bis 17 üblicherweise in vertikaler Richtung oberhalb der Werkstückaufnahmen 4 angeordnet sind, werden die Arbeitsstationen 9 bis 17 nur in gestrichelter Darstellung gezeigt.

[0029] Die Arbeitsstation 8 ist eine auch als Zufuhrstation bezeichnete Beladestation, an der die zylindrischen Gegenstände 6 exemplarisch paarweise auf die Werkstückaufnahmen 4 durch eine geeignete Transporteinrichtung 19, die mit einem nicht näher dargestellten Fördersystem für die zylindrischen Gegenstände 6 gekoppelt ist, aufgeschoben werden.

[0030] An der Arbeitsstation 9 ist eine Neutralisierung von elektrischen Ladungen vorgesehen, die möglicherweise an einer Außenoberfläche 25 des Gegenstands 6 vorliegen. Dementsprechend umfasst die Arbeitsstation 9 eine in der Figur 5 näher dargestellte Neutralisierungsanordnung 49, mit der die Entladung des Gegenstands 6 durchgeführt werden kann. Exemplarisch umfasst die Neutralisierungsanordnung 49 zwei beabstandet voneinander an einem Grundkörper 50 angeordnete Elektroden 51, 52, an die von einer Steuereinrichtung 53 jeweils ein elektrisches Wechselfeld angelegt wird. Dabei sind eine elektrische Spannung und eine Frequenz des elektrischen Wechselfelds in einer Weise auf den Abstand der Elektroden 51, 52 abgestimmt, dass im Umfeld der Elektroden 51, 52 vorhandenes Gas, insbesondere Luft, ionisiert werden kann und darüber einen Ladungsausgleich mit den an elektrischen Ladungen, die an der Außenoberfläche 25 des Gegenstands 6 vorliegen, stattfinden kann. Der nunmehr elektrisch neutrale Gegenstand 6 wird anschließend längs des Bewegungswegs 7 zur nachfolgenden Arbeitsstation 10 gefördert.

[0031] Stromabwärts längs des Bewegungswegs 7 ist nachfolgend zur Arbeitsstation 9 die Arbeitsstation 10 vorgesehen, bei der es sich exemplarisch um eine Reinigungsanordnung handelt. Beispielhaft ist die Reinigungsstation als Absaugeinrichtung ausgebildet, die für eine kontaktlose Absaugung der Außenoberfläche 25 des Gegenstands 6 ausgebildet ist.

[0032] An der stromabwärts längs des Bewegungswegs 7 nachgelagert zur Arbeitsstation 10 angeordneten Arbeitsstation 11 erfolgt eine optische Abtastung der zylindrischen Gegenstände 6, um eine rotatorische Position der zylindrischen Gegenstände 6 zu bestimmen, beispielsweise um eine korrekte rotatorische Ausrichtung der zylindrischen Gegenstände 6 für einen an der Arbeitsstation 12 erfolgenden Druckvorgang zu gewährleisten. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die zu bedruckende Oberfläche der Gegenstände 6 mit Merkmalen versehen ist, die mit dem aufzubringenden Druckbild in vorgegebener Weise in Passung stehen sollen. Bei diesen Merkmalen kann es sich beispielsweise um lokale Ein- und/oder Ausprägungen (Embossing) in und/oder aus der Oberfläche des Gegenstands 6 und/oder um vorbedruckte Bereiche handeln, die ihrerseits als Grundierung für die nachfolgende Bedruckung dienen sollen.

[0033] Nachfolgend zur Arbeitsstation 11 ist stromabwärts des Bewegungswegs 7 die als Ladeanordnung 30 ausgebildete Arbeitsstation 12 angeordnet, an der eine gezielte, vorzugsweise gesteuerte, insbesondere geregelte, elektrische Aufladung des Gegenstands 6 mit elektrischen Ladungen vorgenommen wird. Hierzu umfasst die in der Figur 3 schematisch dargestellte Ladeanordnung 30 eine Steuereinrichtung 31 sowie eine Ladeelektrode 32. Die Steuereinrichtung 31 ist über eine Verbindungsleitung 33 mit der Ladeelektrode 32 verbunden und kann gegebenenfalls zusätzlich mit einer weiteren Verbindungsleitung 35 mit dem Werkstückrundtisch 3 verbunden werden. Ferner umfasst die Steuereinrichtung 31 einen Sensoreingang 34, an dem ein Signalpegel eines nachstehend näher beschriebenen Sensormittels 40 elektrisch angeschlossen werden kann, das für eine Erfassung einer elektrischen Aufladung des Gegenstands 6 ausgebildet ist. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 31 die Ladeelektrode 32 derart mit elektrischer Energie beaufschlagt, dass die Ladeelektrode 32 in Richtung des Gegenstands 6 negative Ladungen abgibt, die sich an der Außenoberfläche 24 des Gegenstands 6 niederschlagen und dort für eine negative elektrostatische Aufladung sorgen. Unterstützend kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinrichtung 31 mittels der Verbindungsleitung 35 ein elektrisches Potenzial an den Werkstückrundtisch 3 angelegt wird, das einer verbesserten statischen Aufladung des Gegenstands 6 dient.

[0034] Während die in Figur 3 dargestellte Ladeanordnung 30 für eine kontaktlose Bereitstellung von elektrischen Ladungen an den Gegenstand 6 ausgebildet ist, sind bei der in Figur 4 dargestellten alternativen Ausführungsform einer Ladeanordnung 60 flexible Elektroden 61 an der Ladeelektrode 62 vorgesehen, die für eine kontaktbehaftete Übertragung von elektrischen Ladungen auf den Gegenstand 6 vorgesehen sind. In der Figur 4 werden für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie in der Figur 3 verwendet. Je nach Einsatzfall kann eine der beiden Ladeanordnungen 30, 60 für die statische Aufladung des Gegenstands 6 vorgesehen werden.

[0035] Der nunmehr statisch aufgeladene Gegenstand 6 wird im Zuge einer weiteren Drehschrittbewegung des Werkstückrundtischs 3 um die Drehachse 2 zur Arbeitsstation 13 bewegt, um mit Hilfe der in Figur 2 näher dargestellten Druckeinrichtung 21 bedruckt zu werden. Hierbei ist vorgesehen, dass der exemplarisch mit kreiszylindrischem Querschnitt ausgebildete Gegenstand 6 eine Rotationsbewegung um die in Figur 1 dargestellte Rotationsachse 5 durchführt und während der Rotationsbewegung durch einen in der Figur 2 schematisch dargestellten Druckkopf 22, bei dem es sich exemplarisch um einen Tintenstrahldruckkopf handelt, bedruckt werden kann. Während des Druckvorgangs werden vom Druckkopf 22, der exemplarisch in einem Abstand von 1 mm bis 5 mm von der Oberfläche des Gegenstands 6 angeordnet ist und der von einer Drucksteuereinrichtung 24 mit elektrischen Signalen angesteuert wird, nicht näher dargestellte Farbtropfen ausgegeben. Vorzugsweise sind die ebenfalls nicht näher dargestellten, an einer Austrittsoberfläche 23 ausmündenden Austrittsdüsen des Druckkopfs 22 derart ausgerichtet, dass die Farbtropfen zumindest nahezu senkrecht zur Außenoberfläche 25 des Gegenstands 6 ausgegeben werden. Allerdings treten bei der Rotation des Gegenstands 6 um die Rotationsachse 5 aerodynamische Wechselwirkungen zwischen der den Gegenstand 6 umgebenden Atmosphäre und dem Gegenstand 6 auf. Diese Wechselwirkungen führen zu einer, insbesondere in tangentialer Richtung zur Außenoberfläche 25 des Gegenstands 6 gerichteten, Ablenkung der Farbtropfen. Um diese Ablenkung der Farbtropfen möglichst gering zu halten ist die elektrostatische Aufladung des Gegenstands 6 vorgesehen, wobei durch das elektrische Feld bewirkte Anziehungskräfte auf die Farbtropfen wirken, die in Richtung des Gegenstands 6 gerichtet sind.

[0036] Ergänzend oder alternativ wird die elektrostatische Aufladung des Gegenstands 6 dazu eingesetzt, beim Tropfenabriss des Farbtropfens von der Ausgabeeinrichtung entstehende Mikrotröpfchen zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, insbesondere vollständig, auf den Gegenstand 6 zu lenken und somit einen unerwünschten Niederschlag dieser Mikrotröpfchen an anderer Stelle zu vermeiden.

[0037] Ergänzend oder alternativ zur elektrostatischen Aufladung des Gegenstands 6 kann während der Durchführung des Druckvorgangs eine elektrische Gleichspannung an die Werkstückaufnahme 4 und den elektrisch gegenüber der Werkstückaufnahme 4 isolierten Gegenstand 6 angelegt werden, um eine zusätzliche elektrische Feldkraft auf die Farbtropfen einwirken zu lassen.

[0038] An der Arbeitsstation 14 ist eine Neutralisierung von elektrischen Ladungen vorgesehen, die nach dem Druckvorgang noch an der Außenoberfläche 25 des Gegenstands 6 vorliegen. Exemplarisch ist die Arbeitsstation 14 in gleicher Weise aufgebaut wie die Arbeitsstation 9 und umfasst zusätzlich das in der Figur 5 lediglich gestrichelt dargestellte Sensormittel 40, das zur Erfassung der elektrischen Aufladung des Gegenstands 6 ausgebildet ist und das elektrisch mit der Sensoreingang 34 der Steuereinrichtung 31 verbunden ist.

[0039] Die stromabwärts zur Arbeitsstation 14 längs des Bewegungswegs 7 angeordnete Arbeitsstation 15 ist exemplarisch als Inspektionseinrichtung ausgebildet und ermöglicht eine Ermittlung einer Druckqualität des von der Druckstation 21 auf die Umfangsoberfläche des Gegenstands 6 aufgebrachten Druckbilds.

[0040] Die weiteren Arbeitsstationen 16 und 17 dienen zur weiteren Bearbeitung der zylindrischen Gegenstände 6, beispielsweise zur Aufbringung eines Schutzlacks auf die Bedruckung oder zur Montage von Komponenten an die Gegenstände 6.

[0041] An der Arbeitsstation 18 findet ein Entladevorgang statt, bei dem die zylindrischen Gegenstände 6 mit Hilfe einer Transporteinrichtung 20 von den dornartig ausgebildeten Werkstückaufnahmen 4 abgezogen werden und einem nicht näher dargestellten weiterführenden Transportsystem zugeführt werden.

[0042] Der Werkstückrundtisch 4 führt zur schrittweisen Bearbeitung der zylindrischen Gegenstände 6 an den jeweiligen Arbeitsstationen 8 bis 18 eine Drehschrittbewegung um den Winkel W aus, bei der die jeweils paarweise angeordneten Werkstückaufnahmen 4 aus einer der jeweiligen Arbeitsstation 8 bis 18 gegenüberliegenden Position in eine der jeweils nachfolgenden Arbeitsstation 8 bis 18 gegenüberliegenden Position transportiert werden, wobei die Drehschrittbewegung als Abfolge einer Beschleunigung aus dem Stillstand, einer Abbremsung aus der erreichten Zielgeschwindigkeit und einer nachfolgenden Stillstandszeit erfolgt. Vorzugsweise ist ein nicht näher dargestellter Antrieb für den Werkstückrundtisch 3 derart ausgebildet, dass die Beschleunigung und Abbremsung des Werkstückrundtischs 3 in weiten Bereichen und die Stillstandszeit völlig frei einstellbar sind und an die Erfordernisse der Bearbeitung der jeweiligen zylindrischen Gegenstände 6 an den Arbeitsstationen 8 bis 18 angepasst werden können.

[0043] Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Drucksteuereinrichtung 24, Steuereinrichtung 31 und die Steuereinrichtung 53 elektrisch, insbesondere als Busteilnehmer, miteinander verbunden sind und in koordinierter Weise von einer nicht dargestellten, übergeordneten Steuerungseinrichtung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) angesteuert werden.

Ansprüche

1. Druckeinrichtung zum Bedrucken eines Druckobjekts (6), mit einer Ausgabeeinrichtung (22), die zur Ausgabe von Farbtropfen an einer Austrittsoberfläche (23) ausgebildet ist, mit einer Aufnahmeeinrichtung (4) für ein Druckobjekt (6), die für eine Relativbewegung des Druckobjekts (6) gegenüber der Ausgabeeinrichtung (22) zur Durchführung des Druckvorgangs ausgebildet ist und die gegenüberliegend zur Austrittsoberfläche (23) angeordnet ist, um eine kontaktlose Bereitstellung von Farbtropfen auf vorgebbare Oberflächenbereiche (25) des Druckobjekts (6) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgabeeinrichtung (22) und/oder der Aufnahmeeinrichtung (4) eine Ladeanordnung (30; 60) zugeordnet ist, die für einen elektrischen Ladungsfluss auf das Druckobjekt (6) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gegenüber der Ausgabeeinrichtung (22) ausgebildet ist.

2. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (22) als Tintenstrahldruckeinrichtung ausgebildet ist, die an der Ausgabeoberfläche (23) eine oder mehrere, vorzugsweise längs einer geraden Linie, insbesondere in regelmäßiger Teilung, angeordnete Austrittsdüsen aufweist.

3. Druckeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (4) einen drehbeweglich um eine Längsachse (5) gelagerten, insbesondere angetriebenen, Aufnahmedorn oder Druckobjekthalter aufweist, der zur Aufnahme oder Halterung des Druckobjekts (6) ausgebildet ist.

4. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeanordnung (30; 60) für eine kontaktlose oder kontaktbehaftete Bereitstellung von elektrischen Ladungen an das Druckobjekt (6) ausgebildet ist.

5. Druckeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (22) und die Ladeanordnung (30; 60) als Bearbeitungsstationen (12, 13) an einem Maschinengestell (1) angeordnet sind und dass dem Maschinengestell (1) mehrere beweglich gelagerte Aufnahmeeinrichtungen (4) zugeordnet sind, die für einen, insbesondere diskontinuierlichen, Transport von Druckobjekten (6) zwischen den Bearbeitungsstationen (8 bis 18) längs eines, insbesondere kreisabschnittsförmigen, Bewegungswegs (7) ausgebildet sind.

6. Druckeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeanordnung (30; 60) längs des Bewegungswegs (7) stromaufwärts vor der Ausgabeeinrichtung (22) angeordnet ist und dass längs des Bewegungswegs (7) stromaufwärts vor der Ladeanordnung (30; 60) eine Neutralisierungsanordnung (9) angeordnet ist, die für eine Neutralisierung elektrischer Aufladungen des Druckobjekts (6) ausgebildet ist.

7. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (40) zur Erfassung einer elektrostatischen Aufladung des Druckobjekts (6) längs des Bewegungswegs (7) nach der Ladeanordnung (30; 60) angeordnet ist und zur Bereitstellung eines aufladungsabhängigen Sensorsignals ausgebildet ist, wobei die Ladeanordnung (30; 60) eine Steuereinrichtung (31) umfasst, die für eine Aufladung des Druckobjekts (6) in Abhängigkeit von einem Signalpegel des Sensorsignals ausgebildet ist.

8. Druckeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung mit Isolationsmitteln für eine elektrisch isolierte Aufnahme des Druckobjekts (6) ausgebildet ist.

9. Druckeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstationen (8 bis 18) und die Aufnahmeeinrichtungen (4) in einem Raumvolumen aufgenommen sind, das durch Begrenzungswände begrenzt und von einer Umgebung abgetrennt ist und in dem eine konstante Raumtemperatur und/oder ein vorgebbarer Überdruck gegenüber der Umgebung vorliegt.

10. Druckeinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Bewegungswegs (7) nach der Ausgabeeinrichtung (22) eine Endladeanordnung (14) zur elektrischen Neutralisierung des an der Aufnahmeeinrichtung (4) aufgenommenen Druckobjekts (6) angeordnet ist.

11. Verfahren zum Bedrucken eines Druckobjekts (6) mit den Schritten: Bereitstellen eines Druckobjekts (6) an einer Zufuhrstation und Aufnehmen des Druckobjekts (6) an einer Aufnahmeeinrichtung (4) an der Zufuhrstation, elektrostatisches Aufladen eines Druckobjekts (6), das an der Aufnahmeeinrichtung (4) aufgenommen ist, mit einer Ladeanordnung (30; 60), die kontaktlos einen Ladungsstrom an das Druckobjekt (4) bereitstellt, Bewegen des Druckobjekts (4) von der Ladeanordnung (30; 60) zu einer Ausgabeeinrichtung (22), Bedrucken einer Außenoberfläche (25) des Druckobjekts (6) mit Farbtropfen, die an einer dem Druckobjekt (6) gegenüberliegenden Austrittsoberfläche (23) der Ausgabeeinrichtung (22) kontaktlos gezielt an das Druckobjekt (6) abgegeben werden, während einer, insbesondere rotierenden, Relativbewegung des Druckobjekts (6) gegenüber der Ausgabeeinrichtung (22), Bewegen des Druckobjekts (6) zu einer Abfuhrstation (18) und Abnehmen des Druckobjekts (6) von der Aufnahmeeinrichtung (4) an der Transportstation (18).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckobjekt (6) zwischen der Zufuhrstation (8) und der Abfuhrstation (18) längs eines, insbesondere kreisbogenabschnittsförmigen, Bewegungswegs (7) mit einer, insbesondere intermittierenden, Förderbewegung bewegt wird und dass längs des Bewegungswegs (7) stromaufwärts vor der Ladeanordnung (30; 60) eine Neutralisierung von elektrischen Ladungen auf dem Druckobjekt mittels einer Neutralisierungsanordnung (9) durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durchführung des Druckvorgangs stromabwärts längs des Bewegungswegs (7) eine elektrische Neutralisierung des Druckobjekts (6) mit einer Neutralisierungsanordnung (14) vorgenommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des Druckvorgangs und/oder während der Durchführung des Druckvorgangs und/oder nach der Durchführung des Druckvorgangs eine Ermittlung einer elektrostatischen Aufladung des Druckobjekts (6) vorgenommen wird und dass eine Bereitstellung von elektrischen Ladungen von der Ladeanordnung (30; 60) an das Druckobjekt (6) in Abhängigkeit von einer ermittelten elektrostatischen Aufladung des Druckobjekts (6) vorgenommen wird.

Zeichnung