Druckmaschine mit mehreren zusammen in einer Druckeinheit angeordneten Tintenstrahldruckköpfen

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit mehreren zusammen in einer Druckeinheit angeordneten Tintenstrahldruckköpfen gemäß Anspruch 1.

Durch die DE 102014208 896 A1 und die DE 102018207245 A1 sind jeweils eine Druckmaschine bekannt, wobei die jeweilige Druckmaschine zumindest einen für einen Transport von Substrat vorgesehenen Transportweg und mehrere von einer Steuereinheit gesteuerte Tintenstrahldruckköpfe aufweist.

Durch die WO2015/079680 A1 ist eine Druckmaschine bekannt, bei der in Transportrichtung vor dem Bedrucken eines Bedruckstoffes auf den Bedruckstoff in einem Inkjetverfahren eine Reaktionsflüssigkeit aufgetragen wird, wobei in Abhängigkeit davon, ob ein papierbasierter Bedruckstoff oder ein folienbasierter Bedruckstoff bedruckt wird, voneinander verschiedene Reaktionsflüssigkeiten aufgetragen werden.

Durch die JP2021-194895A ist ein Verfahren zum Herstellen eines Druckerzeugnisses mit einem als Flachbettdrucker ausgebildeten Inkjetdrucker bekannt, wobei der Bedruckstoff ein Textil ist und aus einem Gewebe besteht, wobei mehrere Inkjetdruckköpfe vorgesehen sind, die verschiedenartige Tinten auftragen, wobei in Abhängigkeit vom zu bedruckenden Bedruckstoff das Massenverhältnis der aus verschiedenen Inkjetdruckköpfen auf den betreffenden Bedruckstoff aufzutragenden Tinten variabel einstellbar ist.

Im industriellen Digitaldruck ist die in einer Druckmaschine mit einem Tintenstrahldruckkopf auf ein Substrat zur Erstellung eines Druckbildes aufzubringende Tinte hinsichtlich ihrer chemischen und/oder physikalischen, z. B. rheologischen Eigenschaften auf den Werkstoff und/oder die Beschaffenheit einer zu bedruckenden Oberfläche des betreffenden Substrats abzustimmen, um ein optimales Druckergebnis zu erzielen. Dies hat zur Folge, dass im jeweiligen Druckprozess jeweils eine in ihren Eigenschaften an das betreffende Substrat angepasste Tinte verwendet werden muss und folglich eine Vielzahl von verschiedenen sich chemisch und/oder physikalisch unterscheidenden Tinten zum Einsatz zu bringen ist.

So kann ein in einer Druckmaschine mit einem Tintenstrahldruckkopf zu bedruckendes Substrat z. B. ein aus mindestens einem Faserstoff hergestelltes Papier oder ein aus einem Kunststoff oder aus einem Metall gebildeter Bedruckstoff sein, wobei das Substrat z. B. bogenförmig, d. h. als ein Druckbogen, oder in Form einer Materialbahn, z. B. als eine Folie ausgebildet sein kann. Als Faserstoffe zur Papierherstellung werden z. B. Zellstoff oder Holzstoffe oder Altpapierstoff verwendet. Ein aus Papier bestehendes Substrat kann z. B. ein grafisches Papier, d. h. ein Normalpapier, oder ein Dekorpapier oder eine Tapete oder ein Verpackungspapier, z. B. eine Kartonage, oder ein Hygienepapier oder ein Spezialpapier wie z. B. ein Filterpapier oder ein Banknotenpapier sein. Die zu bedruckende Oberfläche des betreffenden Substrates kann sich in ihrer Beschaffenheit dahingehend unterscheiden, dass sie unbeschichtet ist oder vor dem Transport zur betreffenden Druckeinheit z. B. mit einem Primer beschichtet wird oder dass die Oberfläche des betreffenden Substrates gestrichen oder ungestrichen ausgebildet ist. Ein gestrichenes Papier weist eine mit einer Streichfarbe veredelte Oberfläche auf, wobei die Streichfarbe insbesondere aus Pigmenten, Bindemittel und Additiven besteht und wobei ein mit einer solchen Streichfarbe behandeltes Substrat i.d.R. eine geschlossene und glatte Oberfläche ausbildet. Ein in einer Druckmaschine mit einem Tintenstrahldruckkopf zu bedruckendes Substrat kann auch aus Holz oder aus Glas oder als ein hybrider Bedruckstoff mit einer zu bedruckenden Oberfläche z. B. aus Holz oder aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein. Damit kann die zu bedruckende Oberfläche des betreffenden Substrates saugfähig oder auch nicht saugfähig ausgebildet sein und für die mit einem Tintenstrahldruckkopf aufzubringende Tinte ein gutes oder weniger gutes Haftvermögen aufweisen. In jedem Fall ist zur Erzielung eines akzeptablen Druckergebnissen die zu verdruckende Tinte jeweils auf den Substrattyp und dessen Oberflächenbeschaffenheit abzustimmen.

Damit gibt es in der Praxis eine Vielzahl an voneinander verschiedenen Substrattypen, die sich insbesondere hinsichtlich ihres Werkstoffs und/oder zumindest zum Zeitpunkt des Bedruckens ihrer Oberfläche in der Beschaffenheit ihrer zu bedruckenden Oberfläche voneinander unterscheiden. Wenn eine Druckmaschine mit mehreren Tintenstrahldruckköpfen von einem ersten Druckprozess zum Bedrucken eines ersten Substrattyps auf einen anderen Druckprozess zum Bedrucken eines zweiten Substrattyps umgestellt werden soll, bedeutet dies einen erheblichen Aufwand in der Umrüstung dieser Druckmaschine, da i.d.R. zumindest ein Tintenwechsel auszuführen ist, mit dem ein gründliches Reinigen der tintenführenden Maschinenelemente wie z. B. von Schläuchen, Ventilen und der Tintenstrahldruckköpfe selbst einhergeht. Abgesehen davon, dass dieses Reinigen Kosten für Reinigungsmittel und dessen Entsorgung verursacht und Spülverluste bei der verwendeten Tinte mit sich bringt, bedeutet dies auch ein erhöhtes Verschleißrisiko für die betreffenden Tintenstrahldruckköpfe aufgrund von nicht völlig ausschließbarer Vermischung, Ablagerung und Trocknung von Tinte in den betreffenden Tintenstrahldruckköpfen. Außerdem erfordert ein solcher Tintenwechsel mehrere Stunden an Zeit und zieht zumeist auch eine neue Parametrierung des Tintenstrahlsystems bzw. eine Kalibrierung des betreffenden Drucksystems nach sich. Dadurch verharrt die umzurüstende Druckmaschine über lange Zeit in einem unproduktiven Betriebszustand. Eine ebenso unwirtschaftliche Alternative wäre, zur Vermeidung einer Umrüstung eine bestimmte Druckmaschine nur für den Druckprozess eines einzigen bestimmten Substrattyps vorzusehen oder in der Druckmaschine mehrere wahlweise einsetzbare Druckeinheiten anzuordnen, wobei dann immer nur eine bestimmte dieser mehreren Druckeinheiten jeweils dem Bedrucken eines bestimmten Substrattyps zugeordnet ist, was aber für die betreffende Druckmaschine zu einem erhöhten Raumbedarf und zu hohen Investitionskosten führt. Unter einer Druckeinheit soll im Folgenden eine bauliche Maschineneinheit verstanden werden, die an einer einzigen Transporteinrichtung für das zu bedruckende Substrat dicht beabstandet, d. h. ohne Verwendung weiterer Transportmittel für das zu bedruckende Substrat, in einem gemeinsamen Gestell oder Gehäuse mehrere Tintenstrahldruckköpfe aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmaschine mit mehreren zusammen in einer Druckeinheit angeordneten Tintenstrahldruckköpfen zu schaffen, die in einem industriellen Digitaldruck für verschiedene Substrate flexibel einsetzbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und/oder Ausgestaltungen der gefundenen Lösung.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die zuvor genannten ansonsten bestehenden Nachteile vermieden werden und die Druckmaschine ohne aufwändige Umrüstung sehr flexibel zum Bedrucken von Substraten unterschiedlicher Substrattypen eingesetzt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Anordnungsvariante von Tintenstrahldruckköpfen in einer Druckeinheit einer Druckmaschine;

Fig. 2 eine zweite Anordnungsvariante von Tintenstrahldruckköpfen in einer Druckeinheit einer Druckmaschine; Fig. 3 eine die Tintenstrahldruckköpfe steuernde Steuereinheit mit einer Verteilereinrichtung für den ein Steuersignal der Steuereinheit enthaltenen Datenstrom.

Ohne Beschränkung darauf wird die Erfindung im Folgenden beispielhaft anhand einer als eine Rotationsdruckmaschine ausgebildeten Druckmaschine erläutert, wobei diese Druckmaschine mit mehreren zusammen in einer einzigen Druckeinheit angeordneten Tintenstrahldruckköpfen ein z. B. als eine Materialbahn ausgebildetes Substrat, d. h. einen Bedruckstoff bedruckt. Im Fall einer Materialbahn bedruckenden Druckmaschine ist diese vorzugsweise als eine Rollendruckmaschine, insbesondere als eine Rollenrotationsdruckmaschine ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bogenförmige Substrate bedruckt werden, so dass die Druckmaschine dann als eine Bogendruckmaschine, vorzugsweise als eine Bogenrotationsdruckmaschine ausgebildet ist.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils schematisch, vereinfacht und nur in einem Ausschnitt eine Druckeinheit 01 der erfindungsgemäßen Druckmaschine z. B. für den Mehrfarbendruck dargestellt, wobei in der dargestellten Druckeinheit 01 Tinten verdruckt werden, wobei unter eine Tinte ein mit mindestens einem Farbmittel gefärbtes und beim Aufträgen auf den Bedruckstoff diesen färbendes Fluid ist. Diese Tinten sind z. B. die im industriellen üblichen Prozessfarben Cyan, Magenta, Yellow und Black, sie können jedoch auch andersfarbig ausgebildet sein, z. B. als eine kundenspezifische Sonderfarbe. Jede dieser z. B. eine der Prozessfarben aufweisenden Tinten wird jeweils von einem der mehreren in dieser Druckeinheit 01 zusammen angeordneten Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 verdruckt, d. h. auf ein relativ zu den betreffenden Tintenstrahldruckköpfen 06; 07; 08; 09 bewegtes Substrat 02 aufgebracht. Da die Tinten alternativ zu den genannten Prozessfarben Cyan, Magenta, Yellow und Black jeweils auch als ein anderes farbgebendes Fluid ausgebildet sein können, soll verallgemeinert gelten, dass von der Druckeinheit 01 mindestens eine erste Tinte und mindestens eine von dieser ersten Tinte verschiedene zweite Tinte verdruckt werden.

Wie erwähnt zeigen die Fig. 1 und 2 beispielhaft und stark vereinfacht eine als eine Rollenrotationsdruckmaschine ausgebildete Druckmaschine, wobei die die mehreren Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 aufweisende Druckeinheit 01 dieser Druckmaschine für den Transport des als eine Materi al bahn ausgebildeten Substrates 02 einen sich in die durch den jeweiligen Drehrichtungspfeil angedeutete Richtung drehenden Transportzylinder 03 aufweist. Die mehreren Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 sind in der Peripherie dieses Transportzylinders 03 mit ihrer jeweiligen Tinte auftragenden Wirkrichtung in einem geringen Abstand von z. B. weniger als 3 mm zur Oberfläche des zu bedruckenden Substrates 02 vorzugsweise radial zu diesem Transportzylinder 03 angeordnet. Die Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 der dargestellten Druckeinheit 01 sind somit jeweils derart angeordnet, dass mit ihnen das mit einer in diesem Beispiel als Transportzylinder 03 ausgebildeten Transporteinrichtung relativ zu ihnen bewegte Substrat 02 bedruckt wird oder zumindest bedruckbar ist. In der Druckeinheit 01 definiert die auf seine jeweilige Anordnung bezogene Position von jedem der in der Peripherie des Transportzylinders 03 angeordneten Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 mit Bezug auf eine bestimmte in der Druckmaschine im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfeste Position a; b; c; d jeweils eine Druckstelle.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Anordnungen von Tintenstrahldruckköpfen 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 mit Bezug auf eine jede der bestimmten in der Druckmaschine im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d. In der jeweils dargestellten Druckeinheit 01 ist vorgesehen, dass an jeder seiner Druckstellen mindestens zwei Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 mit Bezug auf eine jede der bestimmten in der Druckmaschine im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d zusammen bzw. gemeinsam angeordnet sind.

Gemäß der in der Fig. 1 dargestellten ersten Anordnungsvariante sind an der Position a zum Bedrucken eines Substrates 02 eines ersten Substrattyps zwei Tintenstrahldruckköpfe 06; 07 und an der Position b zum Bedrucken eines Substrates 02 desselben ersten Substrattyps zwei Tintenstrahldruckköpfe 08; 09 angeordnet. Bei dieser ersten Anordnungsvariante sind an der Position c zum Bedrucken eines Substrates 02 eines zweiten Substrattyps zwei Tintenstrahldruckköpfe 11 ; 12 und an der Position d zum Bedrucken eines Substrates 02 desselben zweiten Substrattyps zwei Tintenstrahldruckköpfe 13; 14 angeordnet. Bei dieser ersten Anordnungsvariante sind die an allen im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d jeweils gemeinsam angeordneten Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 jeweils derart ausgebildet, dass sie jeweils Tinten voneinander verschiedener Farben, insbesondere verschiedener Prozessfarben verdrucken. In dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel werden an der Position a z. B. die Prozessfarben Cyan und Magenta und an der Position b z. B. die Prozessfarben Black und Yellow jeweils auf ein Substrat 02 eines ersten Substrattyps aufgetragen, wohingegen an der Position c z. B. die Prozessfarben Cyan und Magenta und an der Position d z. B. die Prozessfarben Black und Yellow jeweils auf ein Substrat 02 eines zweiten Substrattyps aufgetragen werden.

In der alternativen zweiten Anordnungsvariante gemäß der Fig. 2 ist ebenfalls vorgesehen, dass in dieser Druckeinheit 01 an jeder ihrer Druckstellen jeweils mindestens zwei Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 angeordnet sind, wobei von den mit Bezug auf eine jede der bestimmten in der Druckmaschine im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d jeweils gemeinsam angeordneten Tintenstrahldruckköpfen 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 jeweils ein erster der betreffenden Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 zum Bedrucken eines Substrates 02 eines ersten Substrattyps und ein zweiter dieser betreffenden Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 zum Bedrucken eines Substrates 02 eines zweiten Substrattyps von einer Steuereinheit 04 gesteuert sind. Der Unterschied zur ersten Anordnungsvariante besteht darin, dass die an einer bestimmten der im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d jeweils gemeinsam angeordneten Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 jeweils Tinten derselben Farbe, insbesondere derselben Prozessfarbe auf das jeweilige Substrat 02 auftragen und somit an den im Transportweg des betreffenden Substrates 02 aufeinanderfolgenden ortsfesten Positionen a; b; c; d jeweils voneinander verschiedene Farben, insbesondere Prozessfarben verdruckt werden oder zumindest verdruckbar sind.

Alle Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Druckeinheit 01 sind von einer vorzugsweise digitalen, insbesondere programmierten Steuereinheit 04 gesteuert. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Steuereinheit 04 derart ausgebildet ist, dass sie bei einem Substrat 02 eines ersten Substrattyps, welches an einer der betreffenden im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d vorbeibewegt wird, einen ersten dieser an der betreffenden Druckstelle angeordneten Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 ansteuert und dass sie bei einem Substrat 02 eines zweiten Substrattyps, welches an einer der betreffenden im Transportweg des betreffenden Substrates 02 ortsfesten Positionen a; b; c; d vorbeibewegt wird, einen zweiten dieser an der betreffenden Druckstelle angeordneten Tintenstrahldruckköpfe 11 ; 12; 13; 14 ansteuert, wobei der erste Substrattyp und der zweite Substrattyp hinsichtlich ihres Werkstoffs und/oder ihrer Beschaffenheit einer zu bedruckenden Oberfläche voneinander verschieden ausgebildet sind.

Alternativ zu dem in den Fig. 1 und 2 jeweils dargestellten Transportzylinder 03 kann die Transporteinrichtung auch als mindestens ein Transportband ausgebildet sein, auf welchem das zu transportierende Substrat 02 insbesondere plan aufliegend angeordnet ist. Wenn die Transporteinrichtung als mindestens ein Transportband ausgebildet ist, sind die Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 der betreffenden Druckeinheit 01 in Transportrichtung des betreffenden Substrates 02 entlang dessen Transportweges in einer Reihe nacheinander ortsfest angeordnet, wobei diese Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 mit ihrer jeweiligen Tinte auftragenden Wirkrichtung in einem geringen Abstand von z. B. weniger als 3 mm zur Oberfläche des zu bedruckenden Substrates 02 vorzugsweise orthogonal zum betreffenden Transportband angeordnet sind.

Ungeachtet der jeweiligen konkreten Ausbildung der Transporteinrichtung erstrecken sich sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Anordnungsvariante der Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 diese Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 vorzugsweise über die gesamte Breite des betreffenden zu bedruckenden Substrates 02, wobei diese Breite quer zur Transportrichtung des betreffenden Substrates 02 gerichtet ist. Die Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 sind daher jeweils z. B. als ein Druckbalken mit einem zu dem betreffenden zu bedruckenden Substrat 02 gerichteten Düsenfeld ausgebildet, wobei dieses Düsenfeld eine Vielzahl an jeweils Tinte ausbringenden vorzugsweise aneinander gereihten Düsen aufweist und sich quer zur Transportrichtung des betreffenden Substrates 02 z. B. über dessen gesamte Breite erstreckt. Diese Düsen bringen die Tinte jeweils entsprechend ihrer Ansteuerung durch ein Steuersignal der Steuereinheit 04 aus. Die Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11; 12; 13; 14 arbeiten jeweils vorzugsweise in einem Inkjetdruckverfahren.

In der Fig. 3 ist die die betreffenden Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09; 11 ; 12; 13; 14 steuernde Steuereinheit 04 beispielhaft in Verbindung mit einer Verteilereinrichtung 16 dargestellt, wobei diese Verteilereinrichtung 16 das jeweilige von der Steuereinheit 04 kommende Steuersignal entweder an die das Substrat 02 des ersten Substrattyps bedruckenden Tintenstrahldruckköpfe 06; 07; 08; 09 oder an die das Substrat 02 des zweiten Substrattyps bedruckenden Tintenstrahldruckköpfe 11 ; 12; 13; 14 leitend ausgebildet ist. Die Verteilereinrichtung 16 ist dabei entweder automatisch z. B. nach einer sensorischen Erfassung des jeweiligen Substrattyps von einem Druckprozess zum Bedrucken eines ersten Substrattyps auf einen anderen Druckprozess zum Bedrucken eines zweiten Substrattyps und/oder an einem zu der betreffenden Druckmaschine gehörenden Leitstand z. B. manuell an einer Bedieneinrichtung durch einen Bediener dieser Druckmaschine von dem einen auf den anderen Substrattyp umschaltbar bzw. sie wird derart umgeschaltet, was in der Fig. 3 an der Verteilereinrichtung 16 durch einen Eingabepfeil angedeutet ist. Die Richtung des jeweiligen ein Steuersignal der Steuereinheit 04 enthaltenen Datenstroms ist in der Fig. 3 durch Richtungspfeile angedeutet.

Bezugszeichenliste

01 Druckeinheit

02 Substrat

03 Transportzylinder

04 Steuereinheit

05 -

06 Tintenstrahldruckkopf

07 Tintenstrahldruckkopf

08 Tintenstrahldruckkopf

09 Tintenstrahldruckkopf

10 -

11 Tintenstrahldruckkopf

12 Tintenstrahldruckkopf

13 Tintenstrahldruckkopf

14 Tintenstrahldruckkopf

15 -

16 Verteilereinrichtung a Position b Position c Position d Position