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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bedrucken von bahnförmigen Substraten, insbesondere von Substratbahnen in einer Druckmaschine mit Tintenstrahldruckköpfen.
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In der Drucktechnik sind Transportmittel für Substratbahnen bekannt, die mit Hilfe einer Trommel eine Substratbahn an einem Druckwerk vorbeiführen. Bei derartigen Vorrichtungen ist eine hohe Oberflächengenauigkeit der Trommel erforderlich, da eventuell auftretende Ungenauigkeiten der Trommeloberfläche zu einem variierenden Abstand zwischen Trommel und Druckwerk führen. Derartige Ungenauigkeiten können beim Bedrucken der Substratbahn zu einem verschlechterten Druckbild führen.
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Weiterhin kann es bei den obengenannten Trommeln dazu kommen, dass die Substratbahn nicht über die gesamte Breite der Trommel definiert auf dieser anliegt.
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Der vorliegenden Erfindung legt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transportieren eines bahnförmigen Substrats im Bereich eines Druckkopfes, insbesondere eines Tintenstrahldruckkopfes vorzusehen, bei der ein definierter Abstand zwischen einer Substratbahn und einem Tintenstrahldruckkopf über eine gesamte Breite der Substratbahn eingehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 16 und ein Verfahren zum Bedrucken einer Substratbahn nach Anspruch 13 oder 19 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Insbesondere ist eine Vorrichtung zum Bedrucken einer Substratbahn, die in einer Transportrichtung an wenigstens einem Druckwerk entlang bewegt wird vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Substratbahn-Abhebevorrichtung auf, die gegenüber dem wenigstens einen Druckwerk angeordnet ist, eine dem Druckwerk gegenüberliegende Mantelfläche aufweist, und Luftpolstermittel, die ein Luftpolster zwischen der Substratbahn und der Mantelfläche der Substratbahn-Abhebevorrichtung derart ausbilden, dass ein Abheben der Substratbahn erzielt wird.
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Durch eine derartige Vorrichtung kann sichergestellt werden, dass die Substratbahn in einem gleichbleibenden Abstand zu den Druckwerken an diesen vorbeigeführt wird. Zusätzlich kann durch eine solche Anordnung eine wenigstens teilweise Trocknung der Substratbahn noch während des Bedruckens der Substratbahn erreicht werden. Weiterhin sollte beachtet werden, dass übliche Transportmittel für Substratbahnen eine hohe Oberflächengenauigkeit aufweisen sollten, da ansonsten ein definierter Abstand über die gesamte Breite einer Substratbahn im Bereich der Druckwerke nicht aufrechterhalten werden kann. Hierbei stellt sich die vorliegenden Erfindung ebenfalls als vorteilhaft dar, da sich durch das Abblasen der Substratbahn ein genau definierter Abstand zu den Druckwerken einhalten lässt, unabhängig von der Oberflächengenauigkeit eines Substratbahntransportmittels.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung die Ausbildung des Luftpolsters zwischen der Mantelfläche der Substratbahn-Abhebevorrichtung und der Substratbahn fördern. Hierbei können die Luftpolstermittel durch wenigstens eine Hutstruktur, insbesondere eine Spiralnutstruktur in der Mantelfläche gebildet sein. Eine solche Hutstruktur in der Substratführungsfläche ermöglicht eine verbesserte und gleichmäßigere Verteilung von Luft zwischen der Substratbahn-Abhebevorrichtung und einer hierüber geführten Substratbahn. Hierdurch kann der Energieaufwand, der zur Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung benötigt wird, um ein ausreichendes Luftpolster zu erzeugen, verringert werden. Hierdurch kann sich ebenfalls eine geringere Geräuschentwicklung ergeben. insbesondere in Randbereichen der Substratbahn kann die Hutstruktur eine kontrollierte Luftströmung vorsehen, wodurch gegebenenfalls ein Flattern der Substratbahn und eine damit assoziierte Geräuschentwicklung verringert werden kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Substratbahn-Abhebevorrichtung ein Rohr mit einem Innenraum, wobei die Luftpolstermittel wenigstens einen Lüfter, insbesondere einen Radialverdichter aufweisen können, welcher im Innenraum, des Rohrs angeordnet und mit dem Rohr drehbar verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform würde die Substratbahn-Abhebevorrichtung weiterhin Gasaustrittsöffnungen aufweisen, die vom Innenraum zur Mantelfläche der Substratbahn-Abhebevorrichtung reichen und durch die Luft, die vom Lüfter, beziehungsweise vom Radialverdichter angesaugt wird ausleitet, um die Bildung des Luftpolsters zwischen Substratbahn und Mantelfläche noch zu fördern. Eine derartige Anordnung benötigt keine zusätzliche Gebläsevorrichtung zur Erzeugung von Blas- oder Druckluft und stellt damit eine kostengünstige Lösung dar.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Luftpolstermittel im Innenraum wenigstens zwei Lüfterräder aufweisen, die an entgegengesetzten Enden des Rohrs angeordnet sind. Diese können einen höheren Staudruck im Innenraum des Rohrs erzeugen, wodurch eine Verbesserung des Luftpolsters erzeugt werden kann.
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Um zu erreichen, das ein aus den Gasaustrittsöffnungen ausströmender Gasstrom zu dem Bereich zwischen der Mantelfläche der Substratbahn-Abhebevorrichtung und der Substratbahn gelangt, kann wenigstens ein Luftleitblech benachbart zu der Substratbahn-Abhebevorrichtung angeordnet sein. Dies kann zu einer Verbesserung des Luftpolsters führen, da ohne ein derartiges Luftleitblech Luft, die aus Gasaustrittsöffnungen strömt, die aus einem Bereich der Substratbahn-Abhebevorrichtung ausströmt der nicht von der Substratbahn umschlungen ist, ungenutzt wäre. Das Luftleitblech lenkt hierbei den Luftstrom in einen Bereich der zwischen der einlaufenden Substratbahn und der Substratbahn-Abhebevorrichtung gebildet wird.
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Bei einer Ausführungsform ist wenigstens eine Verschiebeeinheit zum Verschieben wenigstens eines Lüfterrades im Innenraum des Rohrs vorgesehen, um eine selektive Beaufschlagung von Gasaustrittsöffnungen mit Luft über den Innenraum zu ermöglichen. Hierdurch ist es möglich, im Wesentlichen nur solche Gasaustrittsöffnungen mit Gas zu beaufschlagen, die im Betrieb von einer Substratbahn abgedeckt sind, um Leckströmungen zu reduzieren. Es ist somit eine Anpassung an verschiedene Breiten von Substratbahnen möglich. Hierdurch kann die gesamte Luftmenge und ein hiermit in Verbindung stehender Energieverbrauch und gegebenenfalls auch die Geräuschentwicklung reduziert werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Kanalstruktur innerhalb der Mantelfläche eine Vielzahl beabstandeter sich in Umfangsrichtung der runden Mantelfläche erstreckender Umfangskanäle und wenigstens einen sich quer zu den Umfangskanälen erstreckenden Querkanal auf, der mit wenigstens zwei Umfangskanälen in Strömungsverbindung steht. Hierdurch kann eine gute Verteilung von Luft zwischen Substratbahn-Abhebevorrichtung und Substratbahn erreicht werden. Der wenigstens eine Querkanal kann sich dabei in Umfangsrichtung der Umfangskanäle mittig hierzu erstrecken. Vorzugsweise weisen die Umfangskanäle jeweils die gleichen Abstände relativ zueinander auf. Jedoch kann auch eine andere Anordnung der Umfangskanäle vorgesehen sein. Über eine derartige Anordnung der Umfangskanäle und des wenigstens einen Querkanals kann zugeführtes Gas bzw. Luft leicht in den jeweiligen Kanälen verteilt werden, wodurch ein gleichmäßiges Luftpolster zwischen Substratbahn-Abhebevorrichtung und Substratbahn erzielt werden kann.
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In einer Ausführungsform öffnet sich wenigstens ein Teil der Gasaustrittsöffnungen zu wenigstens einem Querkanal hin, um eine gute Verteilung von zugeführtem Gas über eine Breite einer Substratbahn hinweg vorzusehen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Kanalstruktur eine statistische Verteilung in der Mantelfläche auf. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige Verteilung von zugeführtem Gas über die Mantelfläche hinweg erreicht werden.
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Die Mantelfläche kann eine Vielzahl von separaten Kanalstruktursegmenten aufweisen, die über eine Breite der Mantelfläche hinweg benachbart angeordnet sind, wobei eine jeweilige Kanalstruktur mit wenigstens einer Gasaustrittsöffnung in Strömungsverbindung steht. Die einzelnen Kanalstruktursegmente könnten jeweils durch Bereiche ohne Kanäle der Mantelfläche voneinander getrennt sein. Vorzugsweise stehen die jeweiligen Kanalstruktursegmente somit nicht über Kanäle in Strömungsverbindung zueinander. Eine derartige Anordnung von Kanalstruktursegmenten ermöglicht insbesondere mit einer segmentweisen Beaufschlagung der Gasaustrittsöffnungen eine gute Anpassung an die Breite eines bahnförmigen Substrats. Durch die Trennung der Kanalstruktursegmente können Leckströmungen über die jeweilige Kanalstruktur verringert werden. Vorzugsweise sind mit einem jeweiligen Kanalstruktursegment assoziierte Gaseintrittsöffnung(en) jeweils gruppenweise mit Gas beaufschlagbar.
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Bei einer Ausführungsform kann der Innenraum der mit den Gasaustrittsöffnungen in Strömungsverbindung steht und der mit Gas beaufschlagbar ist unterteilt sein, um über die Unterteilung eine individuelle oder gruppenweise Ansteuerbarkeit der Gasaustrittsöffnungen leicht realisieren zu können. In dem Innenraum kann auch ein Schieber derart verschiebbar angeordnet sein, dass er eine selektive Beaufschlagung von Gasaustrittsöffnungen mit Gas über den Innenraum ermöglicht. Ein derartiger Schieber ermöglicht eine kontinuierliche Verstellung des Bereichs des Innenraums über den Gasaustrittsöffnungen mit Gas beaufschlagt werden können. Hierdurch ist eine annähernd kontinuierliche Anpassung an die Breite einer Substratbahn möglich. Dabei können zwei Schieber vorgesehen sein, die von entgegen gesetzten Enden in den Innenraum hinein verschiebbar sind, um eine Anpassung an eine Lage und Breite der Substratbahn vornehmen zu können.
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Alternativ oder auch zusätzlich kann auch eine Vielzahl von Ventilen zum individuellen oder gruppenweisen Beaufschlagen von Gasaustrittsöffnungen mit Gas vorgesehen sein.
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Des Weiteren ist eine Vorrichtung zum Bedrucken einer Substratbahn vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine Substratbahn-Ansaugvorrichtung aufweist, die gegenüber dem wenigstens einen Druckwerk angeordnet ist. Die Substratbahn-Ansaugvorrichtung weist Gaseintrittsöffnungen auf, die an einer dem Druckwerk gegenüberliegenden Mantelfläche der Substratbahn-Ansaugvorrichtung angeordnet sind. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Unterdruckvorrichtung auf, die Luft durch die Gaseintrittsöffnungen saugt, um ein Ansaugen der Substratbahn an die Substratbahn-Ansaugvorrichtung zu erreichen. Durch eine derartige Vorrichtung kann leicht ein definierter Abstand der Substratbahn zu dem Druckwerk über die gesamte Breite der Substratbahn eingehalten werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Substratbahn-Abhebevorrichtung als ein drehbares Rohr mit einem Innenraum ausgebildet, wobei der Innenraum mit der Mantelfläche über die Gaseintrittsöffnungen verbunden ist. Das Gebläse ist hierbei in dem Innenraum angeordnet und durch eine Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung wird Luft über den Innenraum und über die Gaseintrittsöffnungen in der Mantelfläche angesaugt. Eine derartige Anordnung benötigt keine zusätzliche Ansaugvorrichtung zur Erzeugung von Unterdruck und stellt damit eine kostengünstige Lösung dar.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Druckmaschine mit erfindungsgemäßer Substratbahn-Abhebevorrichtung;
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2 eine schematische Schnittansicht einer Substratbahn-Abhebevorrichtung, die in einer bestimmten Richtung gedreht wird;
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3 eine schematische Draufsicht auf eine Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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4 eine schematische Seitenansicht einer Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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5 eine schematische Schnittansicht durch die Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß 4 entlang der Linie V-V;
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6 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 5 mit einer alternativen Ausführungform der Substratbahn-Abhebevorrichtung;
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7 eine schematische Draufsicht auf eine Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß der Erfindung;
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8 eine schematische Draufsicht auf eine alternative Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß der Erfindung;
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9 eine schematische Detailansicht einer Kanalstruktur in einer Oberfläche einer Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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10 eine schematische Schnittansicht durch die Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß 9 entlang der Linie X-X in 9; und
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11 eine schematische Detailansicht einer Kanalstruktur in einer Oberfläche einer Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Orts- bzw. Richtungsangaben beziehen sich primär auf die Darstellungen in den Zeichnungen und sollten daher nicht einschränkend gesehen werden. Sie können sich aber auch auf eine bevorzugte Endanordnung beziehen. Über die Zeichnungen hinweg werden im Wesentlichen gleich bleibende Bezugszeichen verwendet, sofern gleiche oder äquivalente Elemente beschrieben werden.
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Ferner sei darauf hingewiesen, dass die folgende Beschreibung die Ausführungsbeispiele jeweils für den Fall beschreibt, in dem Luft aus der Substratbahn-Abhebevorrichtung ausgestoßen wird und dadurch ein Luftpolster zwischen Substratbahn und Substratbahn-Abhebevorrichtung erzeugt wird.
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Jedoch deckt die vorliegende Erfindung ebenfalls den Fall ab, in dem Luft in eine Substratbahn-Ansaugvorrichtung, die im Aufbau im Wesentlichen der Substratbahn-Abhebevorrichtung entspricht, gesaugt wird und dadurch ein Unterdruck zwischen Substratbahn und Substratbahn-Ansaugvorrichtung erzeugt wird, was wiederum zu einem Ansaugen der Substratbahn and die Substratbahn-Ansaugvorrichtung führt.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Druckmaschine 1 mit einem Anlegerbereich 2, einem Druckbereich 3 und einem Auslegerbereich 4.
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Im Anlegerbereich 2 ist eine Substratrolle vorgesehen, von der aus eine Substratbahn 6 zum Bedrucken in den Druckbereich 3 zugeführt wird. Im Auslegerbereich 4 ist eine Substratrolle zur Aufnahme einer aus dem Druckbereich 3 kommenden Substratbahn 6 vorgesehen.
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Im Druckbereich 3 ist eine Vielzahl von Rollen 8 zum Führen der Substratbahn 6 sowie eine Vielzahl von Druckwerken 10 vorgesehen. Von den Rollen 8 sind in 1 schematisch zwei Stück dargestellt, wobei jedoch in der Regel eine größere Anzahl vorgesehen ist, die die Substratbahn 6 entlang eines nicht linearen Transportpfades durch den Druckbereich 3 hindurch fördert. Die linke der beiden Rollen 8 ist so angeordnet, dass sie die Substratbahn 6 in einem unteren Bereich an eine Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 so umlenkt, dass die Substratbahn 6 dabei an die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 angepresst wird. Die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20, die nachfolgend noch näher erläutert wird, bewirkt eine kontrollierte Abhebung der Substratbahn im Druckbereich 3 während eines Druckvorgangs während dessen die Substratbahn 6 bedruckt wird. Die rechte der beiden Rollen 8 ist hierbei so angeordnet, dass die Substratbahn 6 von dieser Rolle 8 so umgelenkt wird, dass die Substratbahn 6 die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 über einen Bereich von mehr als 300° umschlingen kann, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist. In weiteren Verlauf der Beschreibung werden alternativ Ausführungsbeispiele beschrieben bei denen eine Umschlingung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 durch die Substratbahn 6 in einem Winkelbereich erfolgt der deutlich geringer ist, vorzugsweise im Bereich von 90° bis 180°.
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In 1 sind zwei Druckwerke 10 für jeweils zwei Farben gezeigt, so dass die Druckmaschine 1 gemäß 1 für einen Vierfarbdruck geeignet wäre. Es kann aber auch eine hiervon abweichende Anzahl von Druckwerken 10 vorgesehen sein. Die Druckwerke 10 sind bevorzugt Tintenstrahldruckwerke, können jedoch auch eines anderen digitalen Typs sein. Ferner ist in 1 ein Trockner 15 abgebildet.
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Die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem nicht dargestellten Drehantrieb gekoppelt, der die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 zum Beispiel in die durch den Pfeil C in 4 gezeigte Richtung drehen kann. Die Drehung kann dabei im Wesentlichen, wie durch den Pfeil C in 4 dargestellt ist in Laufrichtung der Substratbahn erfolgen, oder im Wesentlichen entgegengesetzt hierzu, wie durch den Pfeil D in 2 angedeutet ist. Durch eine Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 wird Luft in den Umschlingungsbereich zwischen Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 und Substrat 6 angesaugt, um ein Luftpolster dazwischen zu bilden, wie durch den Pfeil E in 2 angedeutet ist. In beiden Fällen ist es von Vorteil, wenn die Drehgeschwindigkeit der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 wesentlich größer ist als die Transportgeschwindigkeit der Substratbahn 6.
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Die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 kann jeweils denselben Grundaufbau besitzen, sodass im Folgenden jeweils nur unterschiedliche Ausführungsformen der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 näher beschrieben werden.
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3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist die Substratbahn-Abhebevorrichtung als Stange oder auch als Hohlrohr mit einer Mantelfläche 35 ausgebildet. In der Mantelfläche 35 ist eine Nutstruktur 37 ausgebildet, die wie dargestellt eine umlaufende Spiralnut 38 aufweist. Diese Spiralnut fördert während der Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 die Ansaugung und Verteilung von Luft zur Bildung eines Luftpolsters zwischen der Substratbahn-Abhebevorrichtung und der Substratbahn. Obwohl in 3 eine durchgängige Spiralnut 38 als Nutstruktur dargestellt ist, sei bemerkt, dass auch andere Hutstrukturen, insbesondere aus mehreren verschiedenen Einzelnuten, die völlig getrennt sein können, die sich aber auch schneiden können denkbar sind. Insbesondere sind zum Beispiel auch gegenläufige Spiralnuten denkbar, die zum Beispiel von den Enden der Substratbahn-Abhebevorrichtung zu einem Mittelbereich davon zulaufen. Auf Quernuten, d. h. Nuten, die quer zur Drehrichtung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 verlaufen, können förderlich für die Ansaugung und Verteilung von Luft zwischen Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 und Substratbahn 6 sein.
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Im Folgenden werden anhand der 4 bis 6 weitere Ausführungsformen der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 näher erläutert.
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4 zeigt eine schematische Schnittansicht durch die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 gemäß einer alternativen Ausführungsform. In der Schnittansicht ist zu sehen wie die Substratbahn 6 um die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 herumgeführt ist, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die eigentliche Schnittebene durch die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 dargestellt ist. Die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 ist bei dieser Ausführungsform als Hohlrohr ausgebildet und besitzt einen Rohrkörper 44, der eine äußere Mantelfläche 35 aufweist und im Innern einen Innenraum 48 bildet. Im Rohrkörper 44 sind Gasaustrittsöffnungen 50 ausgebildet, die eine Luftströmung vom Innenraum 48 zur Mantelfläche 35 ermöglichen. Die Mantelfläche 35 kann im Wesentlichen glatt ausgebildet sein, wie dargestellt, oder auch eine Struktur aufweisen, wie zum Beispiel eine Hutstruktur 37, wie sie zuvor unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde. In diesem Fall können die Gasaustrittsöffnungen 50 so angeordnet sein, dass sie sich in die Hutstruktur 37 hinein öffnen.
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Im Innenraum 48 sind zwei Lüfter 60 mit Lamellen oder Flügeln 65 angeordnet, wie in der schematischen Schnittansicht gemäß 5 zu sehen ist. In 4 ist nur der eine Lüfter zu erkennen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind Axiallüfter vorgesehen. Die Lüfter 60 können jedoch auch als Radialverdichter ausgeführt sein, die in Axialrichtung Luft ansaugen und diese in Radialrichtung umzulenken und zu verdichten, oder wie oben beschrieben als Axiallüfter, die Luft axial ansaugen und in Axialrichtung weiterleiten. Bei der Verwendung von Radialverdichtern sollten diese bevorzugt mit den Gasaustrittsöffnungen 50 im Rohrkörper 44 ausgerichtet sein.
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Die Lüfter 60 sind jeweils drehfest mit der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 verbunden, sodass sie sich bei einer Rotation der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 ebenfalls drehen und dadurch Luft in den Innenraum 48 und insbesondere zu den Durchgangsöffnungen 50 im Rohrkörper 44 fördern. Die Lüfter 60 sind gegenläufig, sodass sie bei einer entsprechenden Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 jeweils Luft über axiale Endöffnungen 65, 66 des Innenraums 48 ansaugen und zur Mitte des Innenraums fördern.
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6 zeigt die Lüfter 60 in einer verschobenen Position, bei der nur bestimmte der Durchgangsöffnungen 50 über die Lüfter 60 mit Luft beaufschlagt werden. Die Lüfter können in Axialrichtung des Innenraums stationär sein oder in Axialrichtung verschiebbar sein, um eine selektive Beaufschlagung von Durchgangsöffnungen 50 mit Luft über die Lüfter 60 zu ermöglichen. Hierdurch ist es zum Beispiel möglich nur solche Durchgangsöffnungen 50 mit Luft zu beaufschlagen, die im Bereich der Substratbahn 6 liegen.
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Statt zwei Lüfter 60 vorzusehen ist es auch möglich nur einen Lüfter 60 vorzusehen und eine axiale Endöffnung des Innenraums über ein entsprechendes Wandelement zu verschließen.
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Benachbart zur Mantelfläche 35 der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 ist ein Luftleitblech 70 vorgesehen, welches in den Schnittdarstellungen der 5 und 6 nicht dargestellt ist. Das Luftleitblech 70 besitzt einen Hauptteil 72, der der Kontur der Mantelfläche 35 über einen Umfangsbereich derselben folgt sowie einem hierzu abgewinkelten Teil 74, der sich zur Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 hin erstreckt. Das Luftleitblech ist benachbart zu einem Bereich der Mantelfläche 35 der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 angeordnet, der im Betrieb nicht vom Substrat 6 umschlungen ist.
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Der Hauptteil 72 ist so angeordnet, dass ein im Wesentlichen gleichförmiger Ringspaltabschnitt zwischen dem Hauptteil 72 und der Mantelfläche 35 gebildet wird, der in Umfangsrichtung an einem Ende durch den abgewinkelten Teil 74 begrenzt ist. Am anderen Ende ist der Ringspaltabschnitt offen wobei die Öffnung zu dem Bereich hinweist, in dem der Substrat um die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 herum geführt ist. Luft, die im Bereich des Ringspaltabschnitts aus der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 austritt wird somit gezielt zu dem Umschlingungsbereich zwischen Substrat 6 und Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 gelenkt, und zwar in einer Umfangsrichtung die der Drehrichtung C der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 entspricht. Bei der Darstellung in 4 sind die Laufrichtung B des Substrats 6 und die Drehrichtung C der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 im Wesentlichen gleich gerichtet. Es ist aber wie zuvor erwähnt möglich die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 entgegengesetzt zur Laufrichtung B des Substrats 6 zu drehen, wobei dann das Luftleitblech 70 entsprechend angepasst sein müsste.
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7 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen Substratbahn-Abhebevorrichtung 120. In der Draufsicht ist insbesondere der Bereich der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 zu sehen, der während des Betriebs der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 von der Substratbahn 6 umschlungen wird. Die Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 besitzt in diesem Bereich eine Oberfläche, die nachfolgend als Mantelfläche 130 bezeichnet wird. In der Mantelfläche ist in dem mit 132 gekennzeichneten Bereich eine durchgängige Kanalstruktur ausgebildet, deren Aufbau nachfolgend noch näher erläutert wird. Der Bereich 132 erstreckt sich annähernd über die gesamte Breite der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120. In Umfangsrichtung erstreckt sich der Bereich 132 und somit die darin ausgebildete Kanalstruktur um annähernd 180° der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20. Vorzugsweise kann er sich um mehr als 180° in Umfangsrichtung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 erstrecken, abhängig von der Anordnung der Druckwerke 10.
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8 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine stationäre, d. h. nicht drehbare rohrförmige Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 gemäß einer alternativen Ausführungsform. In der Draufsicht ist wieder der Bereich der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 zu sehen, der während des Betriebs der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 von der Substratbahn 6 umschlungen wird. Die Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 besitzt hier wieder eine Oberfläche, die nachfolgend als Mantelfläche 130 bezeichnet wird. In den jeweils mit 145 bezeichneten Bereichen sind jeweils durchgängige Kanalstrukturen ausgebildet, deren Aufbau nachfolgend näher erläutert wird. Die Bereiche 145 sind über die Breite benachbart zueinander angeordnet. Innerhalb der jeweiligen Bereiche 145 sind die Kanalstrukturen durchgängig, d. h. alle Bereiche der Kanalstruktur stehen über entsprechende Kanäle derselben in Verbindung. Eine Verbindung zu den Kanalstrukturen benachbarter Bereiche 145 besteht hingegen nicht. Hierzu sind die Bereiche 146 vorgesehen, die jeweils einen Bereich der Mantelfläche 130 ohne Kanäle andeuten. Die Mantelfläche 130 besitzt somit mehrere Segmente oder Bereiche 145 mit darin ausgebildeten Kanalstrukturen und dazwischen liegende Bereiche 146 ohne solche Kanalstrukturen. Die Bereiche 145 sind benachbart zueinander über annähernd die gesamte Breite der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 angeordnet. In Umfangsrichtung erstrecken sich die Bereiche 145 und somit die darin ausgebildete jeweiligen Kanalstrukturen um annähernd 180° der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20. Vorzugsweise sollte sie sich so weit um die Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 erstrecken, dass die Substratbahn 6 im Bereich, der den Druckwerken gegenüber liegt, über die Kanalstruktur geführt wird, so dass eine kontrollierte Abhebung der Substratbahn 6 während eines gesamten Druckvorgangs sichergestellt werden kann.
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9 zeigt eine schematische Detailansicht einer durchgängigen Kanalstruktur 160 in einer Mantelfläche 130 einer Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Kanalstruktur 160 kann in der dargestellten Form sowohl in dem Bereich 132 gemäß 7 als auch in den Bereichen 145 der 8 ausgebildet sein.
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Die Kanalstruktur 160 weist eine Vielzahl von sich parallel erstreckenden Umfangskanälen 162 sowie einen Querkanal 164 auf, die jeweils in der Mantelfläche 130 ausgebildet sind. Die Umfangskanäle 162 erstrecken sich in Umfangsrichtung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120. Die jeweiligen Umfangskanäle 162 sind über den Querkanal 164 miteinander verbunden, wobei der Querkanal 164 die Umfangskanäle 162 in Umfangsrichtung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 jeweils mittig schneidet. Natürlich könnten auch mehrere Querkanäle vorgesehen sein, die die Umfangskanäle 162 in Umfangsrichtung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 an unterschiedlichen Punkten schneiden.
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Die Umfangskanäle 162 sowie der Querkanal 164 weisen dieselbe Tiefe auf, die vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 mm liegt. Es ist aber auch möglich, unterschiedliche Tiefen für die Umfangs- und Querkanäle 162, 164 vorzusehen. Die Umfangs- und Querkanäle 162, 164 können um Beispiel in geeigneter Weise Mittels Laserbearbeitung, Ätzen oder durch Fräsen in der Mantelfläche 130 ausgebildet werden. Durch die Umfangs- und Querkanäle 162, 164 in der Mantelfläche 130 entstehen Flächenelemente 170, die zwischen den Umfangskanälen 162 liegen.
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Im Bereich der Schnittstellen der Umfangskanäle 162 und dem Querkanal 164 ist jeweils eine Gasaustrittsöffnung 168 in Form einer Durchgangsöffnung vorgesehen, die das Innere des Hohlrohrs mit der Außenseite verbindet, was gut in 10 zu erkennen ist. Das Hohlrohr definiert im Inneren einen Innenraum 180, der in Radialrichtung durch die innere Wandung 182 begrenzt ist. Die Gasaustrittsöffnung 168 erstreckt sich dabei von dem Innenraum 180 in den Querkanal 164 in der Mantelfläche 130. Der in 10 dargestellte Schnitt entlang der Linie X-X aus 9 zeigt weiterhin einen der Vielzahl von Umfangskanälen 162. Dabei ist gut zu erkennen, dass sich der Umfangskanal 162 über 180° in Umfangsrichtung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 erstreckt, was im Betrieb in etwa einem Umschlingungsbereich einer Substratbahn 6 entspricht.
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Der Innenraum 180 erstreckt sich zunächst im Wesentlichen über die gesamte Länge des Hohlrohrs. An den jeweiligen Enden kann das Hohlrohr in geeigneter Weise durch Endwände verschlossen sein. In den Endwänden und/oder in einem außerhalb der Mantelfläche 130 liegenden Umfangsbereich des Hohlrohrs ist wenigstens eine Gaseintrittsöffnung vorgesehen, um den Innenraum mit Gas insbesondere Druckluft beaufschlagen zu können. Hierüber können wiederum die Gasaustrittsöffnungen 168 mit einer Gasströmung beaufschlagt werden.
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In Längsrichtung des Hohlrohrs kann der Innenraum 180 auch durch jeweilige, nicht dargestellte verschiebbare Schieberelemente begrenzt sein. Hierüber ist eine Veränderung des Innenraums und somit eine selektive Beaufschlagung von Gasaustrittsöffnungen 168 möglich, um beispielsweise Gas nur dort anzulegen, wo die Substratbahn aufgrund ihrer definierten Breite die Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 umschlingt. Eine solche selektive Beaufschlagung ist beispielsweise auch durch entsprechende Unterteilungen des Innenraums mit individueller Gasbeaufschlagung der Unterteilungen beispielsweise über Ventile möglich. Auch könnten direkte Gaszuleitungen für die individuellen Gasaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die Beispielsweise einzeln oder gruppenweise mit Gas beaufschlagt werden können.
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11 zeigt eine schematische Detailansicht einer alternativen, durchgängigen Kanalstruktur 200 in einer Mantelfläche 130 einer Substratbahn-Abhebevorrichtung 120 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Kanalstruktur 200 ist im Bereich 245 der dem Bereich 132 gemäß 7 oder den Bereichen 145 der 8 entsprechen kann ausgebildet.
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11 zeigt eine statistische Verteilung eines oder mehrerer Kanäle der Kanalstruktur 200, wobei im Nachfolgenden nur von einem Kanal geredet wird. Der Kanal ist durchgängig, d. h. so ausgebildet, dass jeder Punkt innerhalb des Kanals über den Kanal mit jedem anderen Punkt im Kanal verbunden ist.
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Die Verteilung des Kanals, der die Kanalstruktur 200 innerhalb der Mantelfläche bildet entspricht einer statistischen Verteilung. Die Verteilung der Kanalstruktur 200 folgt im Wesentlichen einer Gleichverteilung, kann jedoch jede gewünschte Verteilung aufweisen. Der die Kanalstruktur 200 bildende Kanal weist eine Tiefe von vorzugsweise 0,1 bis 1 mm auf.
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Wiederum sind Gasaustrittsöffnungen 268 vorgesehen, die sich jeweils in den Kanal der Kanalstruktur 200 öffnen. Die Gasaustrittsöffnungen 168 können ebenfalls statistisch in der Substratführungsfläche verteilt sein. Die Gasaustrittsöffnungen 168 besitzen einen Durchmesser von vorzugsweise 0,3 bis 0,5 mm.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei im Wesentlichen auf die 1 eingegangen wird.
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Während des Einfädelns der Substratbahn 6 wird diese zunächst vom Anlegerbereich 2 zur Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 und den Druckbereich 3 geführt und von dort zum Auslegerbereichs 4. Die Substratbahn 6 wird über ein entsprechendes Transportmittel zum Bedrucken durch die Druckmaschine und insbesondere durch die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 transportiert. Während dieses Transports wird nun an der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 ein Luftpolster zwischen der Substratbahn und der Mantelfläche der Substratbahn-Abhebevorrichtung gebildet. Dies kann über eine ruhende Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 oder über eine mit Antrieben versehene Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 erfolgen, die mit einer ausreichenden Geschwindigkeit gedreht wird, wodurch ein Luftpolster erzeugt wird. Dabei kann die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 entweder in Bewegungsrichtung der Substratbahn 6 oder entgegen dieser angetrieben werden.
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Die Ausbildung des Luftpolsters kann je nach Ausführungsform der Substratbahn-Abhebevorrichtung durch entsprechende Hilfsmittel, wie zum Beispiel die Nutstruktur 38 in der Mantelfläche 30 der Substratbahn-Abhebevorrichtung gemäß 3, der Kanalstruktur aus den 7 bis 11 und/oder den Einsatz eines Lüfters 60 gemäß den 4 bis 6 unterstützt werden. Bei der Ausführungsform mit Lüfter wird während der Drehung der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 über die Lüfter 60 Luft in den Innenraum 48 der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 gesaugt, und über die Gasaustrittsöffnungen 50 heraus gepresst. Dies unterstützt die Bildung des Luftpolsters zwischen der Mantelfläche 30 der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 und der Substratbahn 6.
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Das so erzeugte Luftpolster, kann sich über die gesamte Mantelfläche 30 gleichmäßig verteilen. Die Substratbahn 6 wird dadurch mit einem kontrollierten Abstand zu den Druckwerken an diesen entlang transportiert. Über eine Verschiebung der Lüfter 60 ist eine selektive Ansteuerung einzelner Gasaustrittsöffnungen 50 über den Innenraum 48 möglich. Hierdurch kann die Gasströmung aus der Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 heraus im Wesentlichen auf eine Breite der Substratbahn 6 angepasst werden.
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Im Folgenden wird nun die Substratbahn 6 über die Druckwerke 10 bedruckt, wobei der Abstand zwischen der Substratbahn 6 und den Druckwerken 10 wie oben beschrieben während des Druckvorgangs konstant gehalten wird. Durch das Abheben der Substratbahn 6 mittels des Luftpolsters, das durch die Substratbahn-Abhebevorrichtung 20 erzeugt wird, kommt es gleichzeitig zu einem wenigstens teilweisen Trocknen der Substratbahn 6 noch während des Druckvorgangs.
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Die Erfindung wurde anhand konkreter Ausführungsformen beschrieben, ohne auf diese beschränkt zu sein, Insbesondere sei bemerkt, dass die Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können und gegebenenfalls einzelne Elemente der unterschiedlichen Ausführungsformen ausgetauscht werden können, sofern sie kompatibel sind.
