DE102009021634A1

DE102009021634A1 - Verfahren und Vorrichtung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten

Info

Publication number: DE102009021634A1
Application number: DE102009021634A
Authority: DE
Inventors: Mario Dr. Hotzel; Marko Dr. Bartel; Reinhard Schmidt
Original assignee: Ruhlamat GmbH
Current assignee: Ruhlamat GmbH
Priority date: 2009-05-16
Filing date: 2009-05-16
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-17
Also published as: DE102009021634B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten. Die Vorrichtung enthält eine Druckeinheit, eine Zuführeinheit zum Zuführen der zu bedruckenden Personalisierungsdokumente, eine Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung der Druckeinheit gegenüber dem Personalisierungsdokument, und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, sowie eine Trocknungseinrichtung, die in mehrere Teil-Trocknungseinrichtungen aufgeteilt ist, welche jeweils zwischen Druckmodulen angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten zu schaffen, welche eine hohe Druckqualität bei hoher Druckgeschwindigkeit ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren und einer Anordnung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten gelöst, wobei die Personalisierungsdokumente unter einem Druckkopf gespannt werden und mit mehreren Druckmodulen verschiedenfarbige Tinten aufgebracht werden, wobei
- als Tinte UV-härtbare Tinten verwendet werden,
- in einem ersten Schritt auf das gesamte Personalisierungsdokument eine Grundierung aufgebracht wird,
- danach in einzelnen Schritten mit Hilfe von Inkjetmodulen Tinten der zu druckenden Farben aufgebracht werden,
- nach dem Aufbringen von Tinte ein Trocknungsprozess mit UV-LEDs durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten. Die Vorrichtung enthält eine Druckeinheit, eine Zuführeinheit zum Zuführen der zu bedruckenden Personalisierungsdokumente, eine Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung der Druckeinheit gegenüber dem Personalisierungsdokument, und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, sowie eine Trocknungseinrichtung, die in mehrere Teil-Trocknungseinrichtungen aufgeteilt ist, welche jeweils zwischen Druckmodulen angeordnet sind.
Aus DE 10 2006 031 024 A1 ist eine Druckeinrichtung zum Bedrucken von Personalisierungsdokumenten bekannt. Die Druckeinrichtung umfasst eine Druckeinheit zum Bedrucken eines in einem Druckbereich befindlichen Personalisierungsdokuments; eine Zuführeinheit zum nacheinander Zuführen der Personalisierungsdokumente in den Druckbereich, wobei die Zuführeinheit mehrere verfahrbare Trägereinrichtungen um ein zu bedruckendes Personalisierungsdokument aufzunehmen und in den Druckbereich und aus dem Druckbereich zu verfahren; eine Antriebseinrichtung, um die Trägereinrichtungen entlang einer Zuführrichtung auf verschiedenen senkrecht zur Zuführrichtung angeordnete Ebenen zu verfahren und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, so dass die mehreren Trägereinrichtungen jeweils im Wechsel zwischen einer Aufnahmeposition, in der ein zu bedruckendes Personalisierungsdokument aufgenommen wird, und dem Druckbereich bewegt werden und so dass die Antriebseinrichtung die mehreren Trägereinrichtungen beim Verfahren in Zuführrichtung auf den verschiedenen Ebenen aneinander vorbei führt.
Ein Inkjektdruckkopf mit Trocknungseinrichtung ist in DE 102 39 002 A1 beschrieben. Der Druckkopf enthält eine Vielzahl von Inkjektmodulen mit in einer Reihe angeordneten Druckdüsen. Die Trocknungseinrichtung ist in Teil-Trocknungseinrichtungen aufgeteilt, die jeweils zwischen Druckmodulen angeordnet sind.
Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass die erreichbaren Druckgeschwindigkeiten und – qualitäten unbefriedigend sind. Beim Druck auf unbeschichtetes Sicherheitspapier sind Farbbdurchschläge auf der Rückseite des bedruckten Dokumentes sichtbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten zu schaffen, welche eine hohe Druckqualität bei hoher Druckgeschwindigkeit ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 3 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem Verfahren zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten wird das zu bedruckende Personalisierungsdokument unter einem Druckkopf gespannt. Mit mehreren Inkjetmodulen werden verschiedenfarbige Tinten aufgebracht, wobei UV-härtbare Tinten verwendet werden. Dabei wird zunächst in einem ersten Schritt auf das gesamte Personalisierungsdokument eine Grundierung aufgebracht und danach werden in einzelnen Schritten Tinten der vier Grundfarben Cyan, Magenta, Yellow und Key (CYMK) aufgebracht. Unmittelbar nach dem Aufbringen einer jeden Tinte wird ein Trocknungsprozess durchgeführt. Für den Trocknungsprozess werden UV-LEDs verwendet. Die Inkjetmodule werden gemeinsam mit den Trocknungsmodulen über das feststehende Personalisierungsdokument bewegt und nachdem der Druckvorgang beendet ist, in die Ausgangsposition zurück bewegt. Die UV-LEDs werden mittels einer elektronischen Steuerung bereichsweise angesteuert, sodass jeweils nur diejenigen UV-LEDs leuchten, die sich über den jeweiligen Druckbereich befinden. Durch die Grundierung werden ein Durchweichen der bedruckten Dokumente mit den farbigen Tinten verhindert und weitgehend gleich bleibende Ergebnisse unabhängig vom Medium erzielt. Die Grundierung wird als ganzflächiger Druck auf dem Personalisierungsdokument ausgeführt.
Als Grundierung wird vorteilhaft eine farblose UV-härtbare Tinte aufgetragen.
Es ist vorteilhaft, dass die Farbe mit dem größten Flächenanteil zuerst gedruckt wird. Damit kann für diesen Druckabschnitt eine längere Trocknungszeit erfolgen, ohne dass die Gesamtzeit für den Druckvorgang erhöht werden muss.
Die Vorrichtung enthält eine Druckeinheit, die mehrere Inkjetmodule zum Aufbringen von UV-härtbarer Tinte aufweist. Die Inkjetmodule sind in Bewegungsrichtung der zu bedruckenden Personalisierungsdokumente in einer Reihe angeordnet, wobei jeweils hinter einem Inkjetmodul ein Trocknungsmodul angeordnet ist. Die Trocknungsmodule enthalten jeweils ein Array von UV-LED und sind gemeinsam mit den Inkjetmodulen verfahrbar.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Array UV-LEDs enthält, welche UV-Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen. Es ist auch möglich, dass die einzelnen Trocknungsmodule gegen baugleiche Trocknungsmodule anderer Wellenlängen, passend zur jeweils verwendeten Tinte, ausgetauscht werden können.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Breite der Injektmodule und der Trocknungsmodule der Breite des zu bedruckenden Objektes entspricht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung entsteht dadurch, dass am Gestell eine Haltevorrichtung zur Aufnahme der zu bedruckenden Personaldokumente angebracht ist und die Druckeinheit gegenüber der Haltevorrichtung um einen Weg, der mindestens der Länge des zu bedruckenden Personaldokumentes entspricht, hin- und her bewegbar angeordnet ist.
Ferner ist es möglich, dass an der Druckeinheit zwischen den Injektmodulen und den Trocknungsmodulen Abdeckungen angeordnet sind, welche das Eindringen von UV-Strahlung auf die Inkjetmodule weitgehend verhindern.
Die hin- und hergehende Bewegung der Druckeinheit wird vorteilhaft mit einer Steuereinheit schrittweise gesteuert.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierzu zählen insbesondere:

1. Es wird eine sehr hohe Qualität erreicht, insbesondere wird die Grundierung ein Farbdurchschlag auf die Rückseite des Dokumentes verhindert.
2. Durch die Verwendung breiter Druckköpfe und durch den Einsatz von LEDs, die ein schnelles Trocknen mit sehr kurzen Ansprechzeiten ermöglichen, können kurze Taktzeiten realisiert werden. Der Einsatz der LEDs ermöglicht ferner eine hohe Lebensdauer und einen Platz sparenden Aufbau. Da keine Aufwärmzeit benötigt wird, ist ein schnelles Aus- und Anschalten möglich.
3. Die Anordnung kann kostengünstig hergestellt und betrieben werden.
4. Durch den geringen Energieverbrauch der LEDs wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht.
5. Es können in einem Array Lichtquellen eingesetzt werden, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen aussenden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit kompakter CMYK-Einheit,
2 die Darstellung des Strahlenverlaufs anhand eines Ausschnitts aus 1
und
3 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit vier einzelnen Inkjetmodulen.
1 erläutert die Funktionsweise der Anordnung. Der Druckkopf 1 ist gegenüber dem gestellfest aufgespannten Personalisierungsdokument 2 linear beweglich. Er enthält zwei Inkjetmodule 3, nämlich eine Grundierungseinheit 3.1 und eine Farbeinheit 3.2, an deren Unterseiten sich jeweils Düsenanordnungen 4 befinden, mit denen das Grundierungsmaterial und die Druckfarben aufgebracht werden. In Richtung der während des Druckvorgangs ausgeführten Bewegung hinter den Inkjetmodulen 3.1 und 3.2 sind jeweils Trocknungsmodule 5.1 und 5.2 angeordnet, die an Ihrer Unterseite mit LED-Arrays 6 versehen sind. Dabei können diese gemeinsam oder bereichsweise angesteuert werden. Zwischen den Inkjetmodulen 3.1 und 3.2 und den Trocknungsmodulen 5.1 und 5.2 sind Abschirmungen 7 angeordnet. Die Breite der Inkjetmodule 3 sowie der Trocknungsmodule 5 entspricht der maximalen Breite der zu bedruckenden Dokumente, so dass nur eine Passage für den Druck einer Passseite erforderlich ist.
2 erläutert in einer Einzelheit die Wirkungsweise der Abschirmungen 7 anhand der Strahlenverläufe des vom Trocknungsmodul 5 ausgesendeten UV-Lichts. Die LED-Arrays 6 sind mit UV-Strahlung aussendenden LEDs versehen, deren Strahlen auf den zu trocknenden Bereich des Personalisierungsdokumentes 2 gelangen und von dort teilweise reflektiert und teilweise gestreut werden. Die direkte und reflektierte Strahlung D und die gestreute Strahlung S werden von der Abschirmung 7 gehindert auf die Druckköpfe oder während des Sprühens auf die Tinte zu gelangen, sodass ein Trocknen der Tinte vor dem Auftreffen auf das Druckmedium verhindert wird. Die Trocknungsmodule befinden sich in unmittelbarer Nähe der Inkjetmodule. Die Tinte härtet dadurch nicht in der Luft aus sondern erst auf der Oberfläche des Druckmediums. Durch diese Anordnung und die Verwendung der sehr schnell ansprechenden UV-LEDs läuft der Trocknungsprozess sehr schnell ab, sodass sowohl eine hohe Druckqualität erreicht wird, weil die UV-aushärtende Tinte aushärtet, bevor sie auf dem Druckpapier verläuft oder zur Rückseite durchschlagen kann. Außerdem wird damit eine kurze Taktzeit ermöglicht. Die automatische Regelung der Leuchtzeiten der UV-LED-Quellen wird automatisiert so gesteuert, dass jeweils nur die LEDs leuchten, die sich gerade über dem mit der jeweiligen Farbe besprühten Druckbereich befinden.
In 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Farbeinheit aus vier einzelnen Inkjetmodulen 3.2.1 bis 3.2.4 besteht, beispielsweise zum Drucken der vier CMYK-Farben. Jede der vier CMYK-Farben verfügt über ein eigenes Inkjetmodul. Hinter jedem Inkjetmodul 3.2.1 bis 3.2.4 sind eine Abschirmung 7 und eine Trocknungseinheit 5.1 und 5.2.1 bis 5.2.4 angebracht.

1: Druckkopf
2: Personalisierungsdokument
3: Inkjetmodul
4: Düsenanordnung
3.1: Grundierungseinheit
3.2: Farbeinheit
5: Trocknungsmodul
5.1: Trocknungsmodul für Grundierung
5.2: Trocknungsmodul für Druckfarben
6: LED-Array
7: Abschirmung
D: direkt reflektierte Strahlung
S: Streulicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006031024 A1 [0002]
- DE 10239002 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten, wobei die Personalisierungsdokumente unter einem Druckkopf gespannt werden und mit mehreren Druckmodulen verschiedenfarbige Tinten aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, – dass als Tinte UV-hartbare Tinten verwendet werden, – dass in einem ersten Schritt auf das gesamte Personalisierungsdokument eine Grundierung aufgebracht wird, – dass danach in einzelnen Schritten mit Hilfe von Inkjetmodulen Tinten der zu druckenden Farben aufgebracht werden, – wobei nach dem Aufbringen von Tinte ein Trocknungsprozess mit UV-LEDs durchgeführt wird, – dass die Inkjetmodule gemeinsam mit den Trocknungsmodulen über das feststehende Personalisierungsdokument bewegt und nach dem Druckvorgang zurück bewegt werden, – wobei mittels einer elektronischen Steuerung die UV-LEDs bereichsweise angesteuert werden, sodass jeweils nur diejenigen UV-LEDs leuchten, die sich über dem jeweiligen Druckbereich befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundierung eine farblose UV-hartbare Tinte aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den Inkjetmodulen Tinten der vier CMYK-Farben aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe mit dem größten Flächenanteil zuerst gedruckt wird.
Vorrichtung zum farbigen Bedrucken von Personalisierungsdokumenten mit einer Druckeinheit, einer Zuführeinheit zum Zuführen der zu bedruckenden Personalisierungsdokumente, einer Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung der Personalisierungsdokumente gegenüber der Druckeinheit befinden, eine Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, sowie einer Trocknungseinrichtung, die in mehrere Teil-Trocknungseinrichtungen aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinheit ein Inkjetmodul mm Aufbringen einer Grundierung und eine Farbeinheit mit mehreren Inkjetmodulen zum Aufbringen von UV-härtbarer Tinte enthält, wobei die Inkjetmodule in Bewegungsrichtung der zu bedruckenden Personalisierungsdokumente in einer Reihe angeordnet sind, und dass die Druckeinheit Trocknungsmodule aufweist, welche jeweils ein Array von UV-LEDs enthalten, und dass die Inkjetmodule gemeinsam mit den Trocknungsmodulen verfahrbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Inkjetmodul und Trocknungsmodul eine Blende zur Abschirmung der LED-Strahlung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter jedem Inkjetmodul ein Trocknungsmodul angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Inkjetmodul für die Grundierung und hinter der Farbeinheit ein Trocknungsmodul angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Array UV-LEDs enthält, welche UV-Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Inkjetmodule und der Trocknungsmodule der Breite des zu bedruckenden Objektes entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Gestell eine Haltevorrichtung zur Aufnahme der zu bedruckenden Personaldokumente angebracht ist und die Druckeinheit gegenüber der Halte vorrichtung um einen Weg, der mindestens der Länge des zu bedruckenden Personaldokumentes entspricht, hin und her bewegbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckeinheit zwischen den Inkjetmodulen und den Trocknungsmodulen Abdeckungen angeordnet sind, welche das Eindringen von UV-Strahlung auf die Inkjetmodule weitgehend verhindern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die hin- und hergehende Bewegung der Druckeinheit von einer Steuereinheit schrittweise gesteuert wird.