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Die Erfindung betrifft ein digitales Druckverfahren, bei dem insbesondere wasserlösliche Tinten von einem Druckkopf einer digitalen Druckvorrichtung auf ein zu bedruckendes Substrat aufgebracht werden, und eine digitale Druckvorrichtung mit einer Heizung.
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Tintenstrahldrucker sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Verarbeiten die im Bürobereich genutzten Tintenstrahldrucker zumeist nur Papierformate bis zu DIN A 4, so werden in der Werbung digitale Druckvorrichtungen für Großformate mit einer Druckbreite von bis zu 6 Metern genutzt.
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Entsprechend dem Einsatzzweck des zu bedruckenden Substrats, unterschiedlichste Papiersorten, Folien, Textilien oder dergleichen, werden entsprechend geeignete Tinten für den Druck verwendet.
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Für die Außenwerbung werden zumeist auf Lösungsmitteln basierende Tinten verwendet, da diese häufig UV- und wetterbeständig sowie kratzunempfindlich sind und somit derartige Drucke ohne weitere Bearbeitung auch in einem Außenbereich Verwendung finden können.
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Für einen Lösungsmittelaustrag sind die digitalen Druckvorrichtungen häufig mit einer Heizung ausgestattet, die eine stufenlose Temperaturregelung zwischen der Raumtemperatur und etwa 60°C ermöglicht. Bei Rollenbahndruckern finden regelmäßig drei Heizungen Verwendung, eine Vorheizung zum Anwärmen des Substrats, eine Hauptheizung unter dem Druckkopf und eine Nachheizung zum Trocknender aufgebrachten Tinten und zum Austrag der Lösungsmittel. Diese Heizung erstrecken sich über die gesamte Breite des zu bedruckenden Substrats und übertragen die Wärme durch einen unmittelbaren unterseitigen Kontakt auf das Substrat.
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Solche Heizungen durchwärmen das Substrat über dessen gesamte Breite und über eine erhebliche Länge, unabhängig davon, ob ein Druckvorgang stattfindet oder nicht. Neben einer uneffektiven Ausnutzung der Energie tritt dabei als weiterer Nachteil bei einem langsamen Vorschub des Substrats die Gefahr einer Überhitzung des Substrats auf, sich bspw. in einer Welligkeit niederschlagend mit einem entsprechend schlechten, nicht mehr hinnehmbaren Druckbild.
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Insbesondere sind jedoch solche Heizungen wenig geeignet, die Oberfläche eines Substrats für das Bedrucken mit umweltfreundlichen, auf Wasser basierenden Tinten ausreichend zu erwärmen. Für ein Bedrucken mit derartigen Tinten muss die Oberfläche des Substrats gleichmäßig während des Druckvorgangs auf ca. 55°C bis 60°C erwärmt sein, damit ein von einem Druckkopf auf die Oberfläche des Substrats gefallener Tropfen sofort antrocknen und exakt verhaften kann.
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Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein digitales Druckverfahren und eine digitale Druckvorrichtung mit einer Heizung zur Verfügung zu stellen, durch die energieeffizient die Oberflächentemperatur eines zu bedruckenden Substrats auf bis zu bspw. 60°C für einen Druck mit insbesondere einer wasserlöslichen Tinte erwärmt werden kann.
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Gelöst wird diese technische Problematik durch ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 4 und eine digitale Druckvorrichtung gemäß den Ansprüchen 5 bis 10.
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Bei dem digitalen Druckverfahren, bei dem insbesondere eine wasserlösliche Tinte von einem Druckkopf einer digitalen Druckvorrichtung auf ein zu bedruckendes Substrat aufgebracht wird, wird gemäß des Anspruchs 1 darauf abgestellt, dass vor dem Aufbringen der Tinte die Substratoberfläche in dem Bereich der aufzubringenden Tinte von oben erwärmt wird und/oder dass nach dem Aufbringen der Tinte auf die Substratoberfläche die Tinte durch eine bereichsweise Erwärmung von oben getrocknet wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung hat eine Vielzahl von Vorteilen.
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Zunächst ist es energetisch effizienter, nur den Bereich, in dem der Druck stattfindet oder stattgefunden hat, für den Druck vorzuwärmen bzw. eine dort aufgebrachte Tinte durch Erwärmung von oben zu trocknen. Das Substrat wird nicht mehr vollständig über seine ganze Breite auf die für das Bedrucken mit insbesondere einer wasserlöslichen Tinte notwendige Oberflächentemperatur gebracht, sondern erfolgt die Aufheizung der Oberfläche gezielt und damit für das Substrat materialschonend. Dies insbesondere im Hinblick auf temperaturempfindliche Substrate.
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Darüber hinaus kann sehr viel schneller auf unterschiedliche Materialien, sowohl der Tinte als auch des Substrates, reagiert werden, da die bekannten Heizsysteme aufgrund ihrer Größe vergleichsweise träge auf Änderungen reagieren.
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Es kann dabei daran gedacht sein, dass die Erwärmung durch einen Luftstrom erfolgt, beispielsweise von einem Heißluftgebläse erzeugt. Dabei ist jedoch beachtlich, dass durch den Luftstrom das Druckbild nicht beschädigt wird. Es wird deshalb bevorzugt, dass die Erwärmung durch eine Wärmestrahlung erfolgt, insbesondere durch eine Infrarotstrahlung.
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Wenn eine Wärmestrahlung durch einen Infrarotstrahler erzeugt wird, ist dann weiter von Vorteil, dass dessen Emissionsspektrum auf das Absorptionsspektrum der Tinte und/oder des Substrats abgestimmt werden kann. Eine optimale Heizleistung ist damit gewährleistet. Es erfolgt dann kontaktlos und definiert die Übertragung der Wärme lokal auf das Substrat bzw. die Tinte.
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Insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine digitale Druckvorrichtung mit einer Heizung vorgesehen, bei der gemäß des Anspruchs 5 darauf abgestellt ist, dass die Heizung durch wenigstens Wärmequelle ausgebildet wird, die die Oberfläche des zu bedruckenden Substrats lokal begrenzt erwärmt, und dass die Wärmequelle über dem Substrat verfahrbar angeordnet ist.
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Hierbei soll durch lokal begrenzt zum Ausdruck gebracht werden, dass durch die von der Wärmequelle abgegebene Wärme im Vergleich zu herkömmlichen Heizungen nur ein sehr kleiner Bereiche der Oberfläche des Substrats für einen Druck vorgewärmt wird bzw. ein Trocknen und Lösungsmittelaustrag der Tinte erfolgt.
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Ein weiterer Vorteil einer solchen Anordnungen ist, dass nunmehr auch Flachbettplotter, bei denen der Druckkopf mittels einer Brücke über dem auf einer Unterlage festgelegten Substrat verfahrbar ist, für das Drucken mit insbesondere wasserlöslicher Tinte ausgerüstet und auch nachgerüstet werden kann.
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Die in Frage kommenden Wärmequellen wie Heißluftgebläse und insbesondere Infrarotstrahler können mit dem Druckkopf verbunden sein, womit eine zusätzliche Mechanik vermieden ist. Solches ist insbesondere für die Neukonstruktion von digitalen Druckvorrichtungen zweckmäßig, wirft aber bei dem Nachrüsten vorhandener digitaler Druckvorrichtungen insoweit Probleme auf, als dass die Druckkopfhalterung und die Druckkopfführung entsprechend mechanisch stabil ausgebildet sein müssen. Darüber hinaus ist der Druckkopf gegenüber der Wärmequelle in der Regel thermisch zu isolieren oder ist der Druckkopf beispielsweise mittels eines Peltier-Elements zu kühlen.
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Es wird deshalb zumeist zweckmäßiger sein, dass die Wärmequelle an wenigstens einer Linearführung verfahrbar ist. Eine Linearführung vergleichbar der des Druckkopfs ist bei Rollendruckern ausreichend. Diese Linearführung wird sich parallel zu der Führung des vorhandenen Druckkopfs erstrecken und, in Vorschubrichtung des Substrats, entsprechend den Aufgaben, des Erwärmens des Substrats und/oder des Trocknens der Tinte, vor und/oder hinter dem Druckkopf und von diesem beabstandet angeordnet sein.
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Ist der Druckkopf nach Art einer Brücke oder eines Portals über einem Flachbettplotter verfahrbar, kann eine Wärmequelle an drei Linearführungen verfahrbar bspw. in einer weiteren Ebene über dem zu bedruckenden Substrat angeordnet werden.
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Unabhängig von den Ausführungsformen ist es zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen dem Druckkopf und der Wärmequelle einstellbar ist. Eine optimale Anpassung der in das Substrat einzubringenden Energie bzw. der für ein Abtrocknen und Ausdünsten eines Lösungsmittels notwendige Wärmemenge kann so erfolgen.
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In konstruktiver Weiterbildung der Druckvorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmequelle betriebsmäßig austauschbar ist. So kann beispielsweise ein Infrarotstrahler hinsichtlich seiner Wellenlänge, Form und Leistung den Absorptionseigenschaften der verwendeten Tinten bzw. Substrate schnell und einfach angepasst werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Druckvorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmequelle mit einer Vorrichtung für die Erzeugung eines Luftstroms kombiniert ist. Dieser Luftstrom soll keinem Wärmeeintrag in das Substrat bzw. dem Abtrocknen der Tinte dienen, sondern vielmehr eine zusätzliche Kühlwirkung entfalten und einer verbesserten Abführung ausgedünsteter Lösungsmittel dienen.
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Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich Ausführungsbeispiele schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:
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1: eine Seitenansicht einer digitalen Rollendruckvorrichtung nach der Erfindung,
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2: eine Frontansicht gemäß des Pfeils II in 1,
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3: eine Seitenansicht einer digitalen Rollendruckvorrichtung mit einer an einer Linearführung verfahrbaren Wärmequelle und
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4: eine Frontansicht dieser Vorrichtung.
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1 zeigt in einer Seitenansicht eine digitale Rollendruckvorrichtung 1, bei der ein zu bedruckendes Substrat 2 auf einer Substratführung 3 in Vorschubvorrichtung v unter einem Druckkopf 4 für ein Bedrucken hindurchgeführt wird. Eine Andruckrolle 5 hält das Substrat 2 hierfür flach auf der Substratführung 3.
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Kombiniert mit dem Druckkopf 4, der in 1 senkrecht zur Zeichenebene an einer Linearführung 6 gem. Doppelpfeil in 2 verfahrbar ist, ist eine Wärmequelle 7 in Form eines Heißluftgebläses oder einer Wärme-Strahlungsquelle angeordnet, gegebenenfalls auch im Hinblick auf ein gutes Abtrocknen der von dem Druckkopf 4 auf das Substrat 2 aufgebrachten Tinte 9 senkrecht zur Zeichenebene gegenüber dem Druckkopf 4 versetzt.
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Der Abstand zwischen dem Druckkopf 4 und der Wärmequelle 7 ist vorzugsweise einstellbar, so dass die lokal begrenzt abgegebene Wärme 8 gleichsam punktuell nur den Bereich des Substrats 2 erwärmt, der kurz zuvor von dem Druckkopf 4 mit einer Tinte 9 versehen wurde, womit sichergestellt ist, dass eine Wärmequelle 7 bspw. durch ein Heißluftgebläses ausgebildet das Druckbild nicht mehr verändert. Es wird jedoch allgemein eine Wärmestrahlungsquelle bevorzugt, beispielsweise ein Infrarotstrahler, dessen Emissionsspektrum auf das Absorptionsspektrum der aufgebrachten Tinte 9 und/oder des Substrates 2 abgestimmt ist, um so optimal, je nach Verwendungszweck, Wärme an die Oberfläche des Substrates 2 abzustrahlen.
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Auch 3 zeigt in einer Seitenansicht eine digitale Rollendruckvorrichtung 10, bei der ein Substrat 11 auf einer Substratführung 12 in Vorschubrichtung v unter einem Druckkopf 13 hindurchgeführt wird. Der Druckkopf 13 ist an einer Linearführung 14 gem. Doppelpfeil in 4 über die Breite des zu bedruckenden Substrats 11 verfahrbar.
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In Vorschubvorrichtung v hinter dem Druckkopf 13 ist eine Wärmequelle 15 an einer eigenen Linearführung 16 mit entsprechend eigenem Antrieb ebenfalls über die Breite des Substrats 11 gem. Doppelpfeil verfahrbar angeordnet.
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Ein solches Verfahren der Wärmequelle 15 kann synchron mit dem Druckkopf 13 erfolgen, jedoch kann auch vorgesehen sein, dass die Stellgeschwindigkeit der Wärmequelle 15 individuell gestellt werden kann.
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Die 3 und 4 lassen erkennen, dass die Vorrichtung nach der Erfindung auch für Flachbettplotter geeignet ist, bei denen ein Druckkopf an drei Linearführungen über einem dann auf der Substratführung festgelegten Substrat nach Art einer Brücke verfahrbar ist. Es bedarf dann für die Wärmequelle lediglich ebenfalls zweier weiterer Linearführung, wobei die jeweils drei Linearführungen des Druckkopfs bzw. der Wärmequelle in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein sollten.
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In der Zeichnung nicht dargestellt ist die Möglichkeit, die Wärmequellen mit einer Vorrichtung für die Erzeugung eines Luftstroms zu kombinieren. Jedoch ist solches insbesondere bei einer an einer eigenen Linearführung verfahrbaren Wärmequelle unproblematisch, da dann die Linearführung entsprechend mechanisch stabil ausgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollendruckvorrichtung
- 2
- Substrat
- 3
- Substratführung
- 4
- Druckkopf
- 5
- Andruckrolle
- 6
- Linearführung
- 7
- Wärmequelle
- 8
- Wärme
- 9
- Tinte
- 10
- Rollendruckvorrichtung
- 11
- Substrat
- 12
- Substratführung
- 13
- Druckkopf
- 14
- Linearführung
- 15
- Wärmequelle
- 16
- Linearführung
