DE10057063C1

DE10057063C1 - Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE10057063C1
Application number: DE10057063A
Authority: DE
Inventors: Michael Koblinger
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: ATE283766T1; DE50104717D1; AU2002223483A1; EP1333985A1; US6802660B2; US20040028443A1; EP1333985B1; WO2002040277A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zum Bedrucken von um einen Druckzylinder gekrümmten Druckgut, mit einer Mehrzahl von Druckköpfen und einem Druckkopfhalter zur Lagerung der Druckköpfe in einer gemeinsamen vom Druckkopfhalter definierten Halterebene, wobei die Druckköpfe entlang einer zur Druckrichtung im spitzen Winkel geneigten Reihe angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Druckköpfe relativ zur Halterebene derart geneigt sind, dass sie im wesentlichen senkrecht auf das Druckgut gerichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Druckvorrichtung zum Bedrucken von um einen Druckzylinder gekrümmtem Druckgut, mit einer Mehrzahl von Druckköpfen und einem Druckkopfhalter zur Lagerung der Druckköpfe in einer von dem Druckkopfhalter definierten Halterebene, wobei die Druckköpfe entlang einer zur Druckrichtung im spitzen Winkel geneigten Reihe entlang dem Druckkopfhalter angeordnet sind.

"Druckrichtung" meint dabei die Laufrichtung des Druckgutes relativ zu den Druckköpfen. Insofern das Druckgut um den Druckzylinder läuft, steht die Druckrichtung senkrecht zur Rotationsachse des Druckzylinders.

Ink-Jet-Drucker arbeiten in der Regel mit zwei Druckköpfen, nämlich mit einem für den Farb- und mit einem für den Schwarzdruck. Zwischen dem Druckgut und den Druckköpfen erfolgt eine zweiachsige Bewegung. In Druckrichtung wird das Druckgut und quer hierzu werden die Druckköpfe bewegt, so dass die Bildpunkte durch eine zeitliche Steuerung der Schusszeitpunkte exakt aufeinander ausgerichtet werden können. Es wird in der Regel auf ebenes Druckgut gedruckt, wodurch Lageabweichungen der einzelnen Bildpunkte zu ihren Nachbarbildpunkten gering sind und eine Verzerrung des Druckbildes dementsprechend ebenfalls nur geringfügig auftritt.

Der Nachteil dieser Systeme ist jedoch ihre beschränkte Druckgeschwindigkeit und die Notwendigkeit einer exakten Steuerung des Schusszeitpunktes der Druckdüsen in Bezug zu den Bewegungsachsen. Letzteres gestaltet sich kompliziert, da die Bewegung des Druckkopfes relativ zum Druckgut mehrachsig ist.

Um eine hohe Druckgeschwindigkeit mit einer einfachen Steuerung zu erreichen, können eine Vielzahl von Druckköpfen nebeneinander angeordnet werden, um die gesamte Druckgutbreite abzudecken. Die Bewegung zwischen Druckgut und Druckköpfen ist einachsig, es erfolgt lediglich eine Bewegung des Druckgutes in Druckrichtung. Um eine kompakte Anordnung der Druckköpfe und dementsprechend eine hohe Auflösung zu erreichen, können die einzelnen Druckköpfe schräg zur Druckrichtung angestellt und in Druckrichtung versetzt zueinander angeordnet werden, so dass die Druckpunkte der Druckköpfe einander ergänzen und die gesamte Breite des Druckgutes abdecken.

Um eine einfache Montage und Anordnung der Druckköpfe zu ermöglichen, ist es wünschenswert, zumindest immer zwei der Druckköpfe auf einem gemeinsamen, ebenen Druckkopfhalter zu befestigen. Hierbei ist es jedoch schwierig, Verzerrungen des Druckbildes zu vermeiden und eine hohe Druckqualität zu erreichen, insbesondere wenn auf gekrümmtes Druckgut gedruckt wird.

Die GB 23 49 607 A zeigt eine Druckvorrichtung mit einer Mehrzahl von Druckköpfen die zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Druckköpfe sind bezüglich eines Druckzylinders in radialer Richtung geneigt angeordnet.

Die US 48 64 328 zeigt einen Ink-Jet-Druckkopf mit mehreren Düsenreihen, die zur Druckrichtung geneigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung mit kompakter Anordnung und hoher Druckqualität zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Druckvorrichtung mit hoher Geschwindigkeit druckt, eine hohe Druckqualität erzielt und Verzerrungen des Druckbildes vermeidet. Die Druckköpfe sind relativ zur Halterebene derart geneigt, dass sie im wesentlichen senkrecht auf das Druckgut spritzen. Durch die geneigte Anordnung der Druckköpfe kann ein ebener Druckkopfhalter verwendet werden und können gleichzeitig die Druckköpfe im wesentlichen senkrecht auf entsprechende Sollpunkte drucken. Hierdurch werden Verzerrungen des Druckbildes vermieden, es kann trotz höchster Druckgeschwindigkeit eine hervorragende Druckqualität erreicht werden.

Die Druckköpfe können relativ zur Halterebene in Abhängigkeit ihres Abstandes auf dem Druckkopfhalter geneigt sein. Insbesondere wird die Neigung in Abhängigkeit des Abstandes des jeweiligen Druckkopfes von der Haltermitte eingestellt, wobei Haltermitte den Abschnitt des Druckkopfhalters meint, der am nächsten zu dem Druckzylinder liegt und den eine Durchmessergerade durch den Druckzylinder senkrecht trifft. Insofern die Druckköpfe paarweise symmetrisch zur Haltermitte angeordnet sind, entspricht der Abstand der Druckköpfe von der Haltermitte dem halben Abstand der Druckköpfe voneinander, so dass die Neigung in Abhängigkeit des Abstandes der Druckköpfe voneinander eingestellt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Druckköpfe relativ zur Halterebene in Abhängigkeit des spitzen Winkels geneigt, mit dem die Druckköpfe zur Druckrichtung schräggestellt sind bzw. mit dem sich die Reihe der Druckköpfe zur Druckrichtung erstreckt. Die schräggestellten Druckköpfe einer Reihe sind auf einem gemeinsamen Druckkopfhalter befestigt, so dass die Längsrichtung des Druckkopfhalters der Ausrichtung der Reihe entspricht und dementsprechend die Neigung der Druckköpfe relativ zum Druckkopfhalter in Abhängigkeit des spitzen Winkels des Druckkopfhalters relativ zur Druckrichtung getroffen ist.

Um eine einfache Justierung der Druckköpfe relativ zum Druckkopfhalter zu erzielen, werden die Druckköpfe um zwei verschiedene Winkel in zwei zueinander senkrechten Ebenen geneigt. Insbesondere können sie in der Halterebene und in einer Ebene senkrecht hierzu geneigt sein. Unabhängig von dem konkret einzustellenden Neigungswinkel sind die Richtungen der einzustellenden Winkel vorgegeben, wodurch die Vorgaben für die Montage einfach und präzise zu geben und auszuführen sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die Druckköpfe um einen ersten Winkel in einer Ebene geneigt sein, die von einer Verbindungsgeraden durch die Druckköpfe auf dem entsprechenden Druckkopfhalter und der diese Verbindungsgerade schneidenden Durchmessergeraden durch den Druckzylinder aufgespannt wird. Der erste Winkel liegt also in einer Ebene, die Längsrichtung des Druckkopfhalters enthält und aus dem Druckzylinder eine Ellipse schneidet. Der erste Winkel wird hierbei für jeden Druckkopf derart gewählt, dass die Spritzrichtung des jeweiligen Druckkopfes senkrecht auf eine Tangente in einem Sollpunkt an die Ellipse steht, die von der genannten Ebene aus dem Druckzylinder geschnitten wird.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Druckköpfe relativ zur Halterebene jeweils um einen zweiten Winkel in einer Ebene geneigt, die senkrecht zur Verbindungsgeraden durch die Druckköpfe, die auf einem Druckkopfhalter montiert sind, steht und durch den jeweiligen Druckkopf geht. Der zweite Winkel liegt also in einer Ebene senkrecht zur Halterebene.

Um entsprechend breites Druckgut über seine gesamte Breite ohne Verfahren der Druckköpfe quer zur Druckrichtung bedrucken zu können, sind eine Mehrzahl von Druckkopfhaltern parallel zueinander angeordnet und tragen jeweils eine Mehrzahl von schräggestellten Druckköpfen. Die Neigung der Druckköpfe wird zu jedem Druckkopfhalter in der zuvor beschriebenen Weise eingestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Druckvorrichtung mit einem Druckzylinder, einem Druckkopfhalter und zwei darauf gelagerten Druckköpfen in einer schematischen Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Druckvorrichtung in einer Blickrichtung parallel zur Längsrichtung des Druckkopfhalters;

Fig. 4 eine Frontansicht der Druckvorrichtung in einer Blickrichtung parallel zur Rotationsachse des Druckzylinders.

Die Druckvorrichtung 1 umfasst einen Druckzylinder 2, der um seine Längsachse 3 drehbar gelagert ist. Um den Druckzylinder 2 läuft das Druckgut, das entsprechend dem Druckzylinder 2 gekrümmt ist. Als Druckgut kann Papier oder dergleichen vorgesehen sein, so dass mit der Druckvorrichtung 1 unmittelbar auf das Druckgut gedruckt wird. Die Druckvorrichtung 1 kann auch dazu vorgesehen sein, Druckplatten für den Offset-Druck zu bebildern. In diesem Falle ist als Druckgut eine Druckplatte auf dem Druckzylinder 2 aufgezogen. Mit der Druckvorrichtung 1 wird zunächst die Druckplatte bebildert, um dann mit dieser zu drucken.

Als Druckwerk besitzt die Druckvorrichtung 1 eine Vielzahl von Druckköpfen 4, die nach dem Tintenstrahlprinzip arbeiten und in Form eines Strahles bzw. kleiner Tröpfchen auf das Druckgut spritzen. In der Zeichnung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei Druckköpfe 4 dargestellt, die auf einem gemeinsamen Druckkopfhalter 5 befestigt sind. Es versteht sich jedoch, dass eine Vielzahl von Druckköpfen 4 quer zur Druckrichtung 6 nebeneinander vorgesehen und auf nebeneinander liegenden Druckkopfhaltern 5 befestigt sind, so dass die Druckbereiche der einzelnen Druckköpfe 4 einander ergänzen und die gesamte Breite des Druckgutes abdecken.

In der gezeichneten Ausführungsform sind auf dem Druckkopfhalter 5 zwei Druckköpfe 4 angeordnet. Der Druckkopfhalter 5 ist eben ausgebildet, er definiert eine Halterebene B-B, in der alle an ihm gelagerten Druckköpfe 4 angeordnet sind. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Druckköpfe 4 schräggestellt. Sie sind zur Druckrichtung 6 in spitzem Winkel γ ausgerichtet, um dichter angeordnet zu werden und um eine höhere Auflösung des Druckbildes zu erreichen. Entsprechend der Schrägstellung der Druckköpfe 4 erstreckt sich der Druckkopfhalter 5 mit seiner Längsrichtung unter dem Winkel γ zur Druckrichtung 6, um beide Druckköpfe 4 lagern zu können (vgl. Fig. 1).

Die Druckköpfe 4 sind symmetrisch zur Haltermitte des Druckkopfhalters 5 angeordnet, d. h. sie sind von der Haltermitte des Druckkopfhalters 5 gleich weit beabstandet. Die Haltermitte des Druckkopfhalters 5 ist dabei als der Punkt definiert, der dem Druckzylinder 2 am nächsten liegt. Dieser Punkt definiert sich wiederum dadurch, dass ein Radius R bzw. eine Durchmessergerade des Druckzylinders 2 durch die Haltermitte senkrecht auf den Druckkopfhalter 5 steht. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Druckköpfe 4 voneinander um den Abstand a beabstandet, dementsprechend beträgt der Abstand der Druckköpfe 4 von der Haltermitte jeweils ½a.

Die Druckköpfe 4 sind relativ zu dem Druckkopfhalter 5 geneigt, so dass sie mit ihrer Spritzachse 7 im wesentlichen senkrecht auf Sollpunkte 8 des Druckzylinders 2 gerichtet sind und dementsprechend senkrecht auf das Druckgut spritzen. Die Druckköpfe 4 sind dabei relativ zu dem Druckkopfhalter 5 um zwei verschiedene Winkel, die in zueinander senkrechten Ebenen liegen, geneigt.

Ein erster Winkel α, um den die Druckköpfe 4 relativ zum Druckkopfhalter 5 geneigt sind, liegt in der Halterebene B-B, die zum einen durch die Längsrichtung des Druckkopfhalters 5 bzw. die Verbindungsgerade 9 durch die Druckköpfe 4 und zum anderen durch die Durchmessergerade durch den Druckzylinder 2 aufgespannt wird, die durch die Haltermitte des Druckkopfhalters 5 geht und auf diesen senkrecht steht. Die Halterebene B-B ist die Zeichenblattebene, in der Fig. 2 liegt.

Die Halterebene B-B schneidet aus dem Druckzylinder 2 eine Ellipse 10, wie sie in Fig. 2 zu sehen ist, da die Halterebene B-B zur Längsachse 3 des Druckzylinders 2 um den Winkel γ bzw. 90° - γ geneigt ist. Die Druckköpfe 4 werden relativ zu dem Druckkopfhalter 5 um den Winkel α geneigt, so dass sie jeweils auf den zugehörigen Sollpunkt 8 auf dem Druckzylinder 2 spritzen. Der Winkel α wird dabei derart bemessen, dass der jeweilige Druckkopf 4 mit seiner Spritzachse 7 senkrecht auf eine Tangente durch den jeweiligen Sollpunkt 8 gerichtet ist. Im Schnitt B-B gemäß Fig. 2 erscheint die Tangente als Tangente an die Ellipse 10 durch den Sollpunkt 8.

Der Neigungswinkel α in der Halterebene B-B relativ zu dem Druckkopfhalter 5 wird dabei folgendermaßen bestimmt:

α = arctan(cos(γ).tan(ψ), wobei

ψ = arcsin(x_i.cos(γ))/R wobei

x_i = R.sin(ϕ)/cos(γ), wobei

ϕ = I₀.(360/2Rπ), wobei

I₀ = a/2.cos(γ), mit

a = Abstand der Druckköpfe voneinander, und
R = Radius des Druckzylinders 2.

Der Schrägstellungswinkel γ der Druckköpfe 4 zur Druckrichtung 6 beträgt beispielsweise 31°. Der Radius des Druckzylinders 2 beträgt beispielsweise 181 mm und der Abstand der Druckköpfe 4 auf dem Druckkopfhalter 5 beträgt beispielsweise 52,66 mm. In diesem Fall wird der Druckkopf 4 um einen Winkel α von 6,03° geneigt.

Zusätzlich zur Neigung um den Winkel α, wird jeder Druckkopf 4 um einen zweiten Winkel β relativ zu dem Druckkopfhalter 5 geneigt, um eine Verzerrung des Druckbildes trotz Krümmung des Druckbildes weitestgehend zu verhindern. Der Winkel β liegt in einer zur Halterebene B-B senkrecht stehenden Ebene. Insbesondere steht die Halterebene B-B, in der der Winkel β liegt, senkrecht zur Längsrichtung des Druckkopfhalters 5 bzw. zur Verbindungsgeraden 9 durch die Druckköpfe 4. Die Halterebene B-B des Winkels β ist die Ebene der Fig. 3.

Der Winkel β wird dabei derart bestimmt, dass der jeweilige Druckkopf 4 mit seiner Spritzachse 7 im wesentlichen senkrecht auf die Tangentenebene 11 an den Druckzylinder 2 durch den entsprechenden Sollpunkt 8 gerichtet ist. Insbesondere wird der Neigungswinkel β des Druckkopfes 4 folgendermaßen bestimmt:

β = arcsin(sin(ϕ).sin(γ)), wobei

ϕ = I₀.(360/2Rπ), wobei

I₀ = a/2.cos(γ), mit

a = Abstand der Druckköpfe voneinander, und
R = Radius des Druckzylinders 2.

Bei den oben gegebenen Größen für γ, R und a beträgt der Winkel β 3,61°.

Um die genannten beiden Neigungswinkel α; β einzustellen, sind zwischen den Druckköpfen 4 und dem Druckkopfhalter 5 jeweils Neigungseinstellvorrichtungen geschaltet, die in die Lagerung der Druckköpfe 4 an dem Druckkopfhalter 5 integriert sein können. Die in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Neigungseinstellvorrichtungen sind vorzugsweise zweiachsig ausgebildet, d. h. sie können nur in den beiden Ebenen, in denen die Winkel α und β liegen, bewegt bzw. eingestellt werden. Grundsätzlich wären auch Kugelkopflager und ähnliches denkbar, eine Neigungseinstellvorrichtung mit separaten Einstellachsen besitzt jedoch den Vorteil, dass die beiden Neigungswinkel α; β unabhängig voneinander einstellbar sind und sich dementsprechend die Montage bzw. die Justierung vereinfacht.

Bei der beschriebenen Druckvorrichtung 1 wird während des Druckvorganges lediglich das Druckgut bewegt. Die Druckköpfe 4 brauchen nicht quer zur Druckrichtung 6 bewegt zu werden. Mit der beschriebenen Druckvorrichtung 1 lässt sich bei höchster Druckgeschwindigkeit dennoch ein hervorragendes und verzerrungsfreies Druckbild erreichen.

Bezugszeichenliste

1

Druckvorrichtung

2

Druckzylinder

3

Längsachse

4

Druckkopf

5

Druckkopfhalter

6

Druckrichtung

7

Spitzachse

8

Sollpunkt

9

Verbindungsgerade

10

Ellipse

11

Tangentenebene
a Abstand
R Radius (

2

)
B-B Halterebene, Schnitt
α Winkel, Neigungswinkel (B-B)
γ Winkel, Schrägstellungswinkel
β Winkel, Neigungswinkel (

4

)

Claims

1. Druckvorrichtung zum Bedrucken von um einen Druckzylinder (2) gekrümmtem Druckgut, mit einer Mehrzahl von Druckköpfen (4), einem Druckkopfhalter (5) zur Lagerung der Druckköpfe (4) in einer vom Druckkopfhalter (5) definierten Halterebene (B-B), dadurch gekennzeichnet, dass Düsenöffnungen der Druckköpfe (4) entlang einer zur Druckrichtung (6) im spitzen Winkel (γ) geneigten Reihe angeordnet sind, dass die Halterebene (B-B) zur Druckrichtung (6) im spitzen Winkel (γ) geneigt ist und dass eine zur Rotationsachse (3) des Druckzylinders (2) radiale Richtung, die senkrecht zur Druckrichtung (6) angeordnet ist, in der Halterebene (B-B) liegt, dass die Druckköpfe (4) relativ zur Halterebene (B-B) geneigt angeordnet sind, derart, dass sie im wesentlichen senkrecht auf das Druckgut gerichtet sind.

2. Druckvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) in Abhängigkeit ihres Abstandes (a) auf dem Druckkopfhalter (5) geneigt sind.

3. Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) in Abhängigkeit des spitzen Winkels (γ) geneigt sind.

4. Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) um zwei Winkel (α; β) in zwei zueinander senkrechten Ebenen geneigt sind.

5. Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) um einen Winkel (α) zu einer radialen Richtung des Druckzylinders (2) in einer Halterebene (B-B) geneigt sind.

6. Druckvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) derart geneigt sind, dass der Winkel (α) folgender Beziehung genügt:
tan(α) = cos(γ).tan(ψ), wobei
ψ = arcsin(x_i.cos(γ))/R wobei
x_i = R.sin(ϕ)/cos(γ), wobei
ϕ = I₀.(360/2Rπ), wobei
I₀ = a/2.cos(γ), mit
a = Abstand der Druckköpfe (4) voneinander, und
R = Druckzylinderradius.

7. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) jeweils um einen Winkel (β) zu der Halterebene (B-B) geneigt sind.

8. Druckvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (4) derart geneigt sind, dass der Winkel (β) folgender Beziehung genügt:
β = arcsin(sin(ϕ).sin(γ))

9. Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Druckkopfhaltern (5) parallel zueinander angeordnet sind und jeweils eine Mehrzahl von Druckköpfen (4) tragen.