DE102015215227A1

DE102015215227A1 - Behälterbehandlungsmaschine und Verfahren zur Bedruckung von Behältern

Info

Publication number: DE102015215227A1
Application number: DE102015215227.8A
Authority: DE
Inventors: August Peutl; Andreas Sonnauer; Florian Lauterbach; Heinz Humele
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-02-16
Also published as: US20180236780A1; EP3334607A1; CN107921787A; WO2017025219A1

Abstract

Behälterbehandlungsmaschine (1) zur Bedruckung von Behältern (2) mit einer insbesondere als Karussell ausgebildeten Transporteinrichtung (3) zum Transport eines Behälterstroms entlang einer Transportbahn (6) und mit stationär an der Transportbahn (6) angeordneten Direktdruckköpfen (5) zum Aufbringen eines Direktdrucks (2a–2k) auf die Behälter (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Direktdruckköpfe (5A1, 5A2) zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter (2) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Bedruckung von Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 12.
Bei der Kennzeichnung von Behältern kommen alternativ oder zusätzlich zu den bekannten Etikettiermaschinen nun auch Behälterbehandlungsmaschinen mit einem Direktdruckkopf zum Einsatz, bei denen die Behälter direkt bedruckt werden. Ein derartiger Direktdruckkopf arbeitet beispielsweise nach dem Tintenstrahldruckverfahren, wobei mittels einer Vielzahl von Druckdüsen einzelne Tintentropfen auf einen Druckbereich am Behälter aufgebracht werden. Die Druckdüsen sind dabei üblicherweise in einer oder mehreren parallelen Düsenreihen angeordnet und können einzeln angesteuert werden. Damit die Behälter flächig bedruckt werden können, werden diese mittels Behälteraufnahmen gegenüber dem Direktdruckkopf gedreht, so dass eine flächige Bedruckung entsteht.
Für einen mehrfarbigen Druck sind weiter entlang der Transportbahn einer Transporteinrichtung mehrere Direktdruckköpfe stationär angeordnet, die die einzelnen Druckfarben nacheinander auf den Behälterumfang aufbringen.
Eine Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern mit Direktdruckköpfen ist beispielsweise aus der DE 10 2012 213080 A1 bekannt. Dabei werden die Behälter auf einem Karussell in Behälteraufnahmen aufgenommen und entlang einer Transportbahn an Direktdruckköpfen mit verschiedenen Druckfarben vorbeigeführt und mehrfarbig bedruckt. Dabei wird der Transport des Behälters jeweils an einer Druckposition vor dem jeweiligen Direktdruckkopf angehalten, der Behälter um seine Längsachse mit der Behälteraufnahme gedreht und flächig bedruckt. Bei der Druckfarbe handelt es sich beispielsweise um UV-härtende Drucktinte, die nach erfolgter Bedruckung mit einer UV-Lichtquelle ausgehärtet wird.
Die Druckqualität und der Behälterdurchsatz der Behälterbehandlungsmaschine sind dabei in erster Linie durch die Leistungsfähigkeit der Direktdruckköpfe begrenzt. Diese weisen entlang einer bestimmten Druckhöhe eine bestimmte Anzahl an Druckdüsen auf, wodurch die Auflösung des Direktdrucks bestimmt wird. Zudem ist der Farbauftrag durch die maximale Feuerrate der Druckdüsen beschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Behälterbehandlungsmaschine und ein Verfahren zur Bedruckung von Behältern bereitzustellen, mit der eine verbesserte Druckqualität bzw. ein höherer Behälterdurchsatz möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 mit dem kennzeichnenden Teil gelöst, gemäß dem wenigstens zwei der Direktdruckköpfe zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter ausgebildet sind.
Dadurch, dass zwei der Direktdruckköpfe zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter ausgebildet sind, kann die Druckfarbe mit höherer Druckpunktdichte oder an mehreren Druckbereichen gleichzeitig aufgebracht werden. Des Weiteren ist es damit möglich, denselben Druckpunkt mit beiden Direktdruckköpfen zu bedrucken und dadurch den Ausfall einer Düse zu kompensieren. Mit den beiden Direktdruckköpfen ist es also möglich, die Druckqualität bzw. den Behälterdurchsatz der Behälterbehandlungsmaschine zu steigern.
Die Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Die Behälterbehandlungsmaschine kann einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Produkts in die Behälter und/oder einem Verschließer nachgeordnet sein. Die Behälterbehandlungsmaschine kann dem Füllprozess aber auch vorgeschaltet sein und/oder einem Behälterherstellungsprozess direkt nachgeschaltet sein.
Die Behälter können dazu vorgesehen sein, Getränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Im Allgemeinen können die Behälter für jegliche fließfähige bzw. abfüllbare Medien vorgesehen sein. Die Behälter können aus Kunststoff, Glas und Metall bestehen, aber auch hybride Behälter mit Materialmischungen sind denkbar. Die Behälter können Flaschen, Dosen und/oder Tuben sein. Die Behälter können Formbehälter mit wenigstens einer von der Rotationssymmetrie um die Behälterlängsachse abweichenden Oberfläche sein. Die Formbehälter können wenigstens einen reliefartigen Oberflächenbereich umfassen.
Die Transporteinrichtung kann insbesondere als Karussell ausgebildet sein, dass um eine vertikale Achse drehbar ist. “Vertikal“ kann hier bedeuten, dass dies die Richtung ist, die auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist. Zur Aufnahme der Behälter kann die Transporteinrichtung Behälteraufnahmen umfassen, die vorzugsweise am Umfang des Karussells angeordnet sind. Die Transporteinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Behälter während der Bedruckung an vorgegebenen Druckpositionen gegenüber einem Direktdruckkopf feststehend zu positionieren.
Ebenso ist denkbar, dass die Transporteinrichtung dazu ausgebildet ist, die Behälter während des Bedruckens entlang der Transportbahn oder einer Druckbahn zu verfahren. Dadurch können insbesondere ebene Druckbereiche an Formbehältern mit der Verfahrbewegung entlang der Bahn bedruckt werden.
Denkbar ist, dass die Behälterbehandlungsmaschine ein Verteilerkarussell umfasst, an dem mehrere der Transporteinrichtungen als Satellitenkarussells angeordnet sind, wobei jedem Satellitenkarussell mehrere Direktdruckköpfe zugeordnet sind. Jedes Satellitenkarussell kann wenigstens zwei der Direktdruckköpfe zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter umfassen. Jeweils einem Satellitenkarussell können Direktdruckköpfe zum Aufbringen verschiedener Druckfarben oder nur einer Druckfarbe zugeordnet sein. Durch die Anordnungen des Verteilerkarussells mit mehreren Satellitenkarussells kann der Maschinendurchsatz weiter gesteigert werden.
Die Behälteraufnahmen können zur flächigen Bedruckung des Behälters dazu ausgebildet sein, die Behälter während der Bedruckung gegenüber dem Direktdruckkopf zu verschieben und/oder oder zu verdrehen. Insbesondere können die Behälteraufnahmen dazu ausgebildet sein, die Behälteroberfläche senkrecht und/oder parallel zu einer Druckrichtung des Direktdruckkopfs zu verfahren bzw. zu verdrehen. „Druckrichtung des Direktdruckkopfs“ kann hier bedeuten, dass dies die Abgaberichtung der Drucktropfen aus dem Direktdruckkopf ist. Die Behälteraufnahmen können eine Zentrierglocke, einen Drehteller, eine Verfahreinheit und/oder einen Direktantrieb umfassen.
Mit „Behälterstrom“ kann hier gemeint sein, dass dies die im Betrieb mit der Transporteinrichtung transportierten Behälter sind. Die Transportbahn kann die Bewegungsbahn sein, entlang der die Behälter im Betrieb mit der Transporteinrichtung transportiert werden.
Die Direktdruckköpfe können mit einem Digital- bzw. Tintenstrahldruckverfahren arbeiten, bei dem die Tinte mittels einer Vielzahl von Druckdüsen an den Behälter abgegeben wird. „Tintenstrahldruckverfahren“ kann bedeuten, dass in Kammern einer Druckdüse ein plötzlicher Druckanstieg über Piezo- oder Thermoelemente derart erzeugt wird, dass eine kleine Menge an Druckflüssigkeit durch die Druckdüsen gedrückt und als Drucktropfen an den Behälter abgegeben wird. Jede Druckdüse kann dazu ausgebildet sein, einen Druckpunkt auf dem Behälter zu erzeugen. Der Direktdruckkopf kann eine Anzahl von Druckdüsen in einem Bereich von 100–10000, insbesondere in einem Bereich von 500–1024 Düsen aufweisen. Die Druckdüsen können in einer oder mehreren parallelen Düsenreihen angeordnet sein (beispielsweise 1–8), die insbesondere parallel zur Behälterachse angeordnet sind. Ein Direktdruckkopf kann auch aus einzelnen Druckchips zusammengesetzt sein, beispielsweise vom Typ FUJIFILM SAMBA.
Dass „die Direktdruckköpfe stationär an der Transportbahn angeordnet sind“ kann hier bedeuten, dass die Direktdruckköpfe feststehend an einer Maschinenbasis angeordnet sind. Insbesondere kann dies bedeuten, dass die Direktdruckköpfe nicht gemeinsam mit den Behälteraufnahmen an der Transporteinrichtung befestigt sind.
Dass „zwei der Direktdruckköpfe zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter ausgebildet sind“ kann hier bedeuten, dass die Direktdruckköpfe im Betrieb gemeinsam eine Druckfarbe, beispielsweise eine Drucktinte der Farbe Cyan, auf den Behälter aufbringen. Beispielsweise können die Direktdruckköpfe mit derselben Tintenversorgungseinheit verbunden sein. Die Tintenversorgungseinheit kann zum Zuführen einer Drucktinte an die Direktdruckköpfe aus einem Vorrat vorgesehen sein. Die Tintenversorgungseinheit kann einen Schlauch, eine Pumpe und/oder einen Tank umfassen. Die Druckfarbe kann eine Tinte mit einer bestimmten Farbe, wie beispielsweise Cyan, Magenta, Gelb, Blau, Rot, Grün, Weiß oder Schwarz sein. Denkbar sind auch Sonderfarben, wie beispielsweise aus dem Farbsystem Pantone oder RAL.
Die zwei Direktdruckköpfe können jeweils in einer Düsengruppe wenigstens eine Reihe mit regelmäßig beabstandeten Druckdüsen aufweisen und die zwei Direktdruckköpfe können mit einem Versatz in Richtung der Düsenreihen an der Transportbahn angeordnet sein. Dadurch kann entweder die Druckhöhe oder die Druckauflösung erhöht werden. Die Düsenreihen einer Düsengruppe können parallel angeordnet sein und vorzugsweise einen Versatz zueinander in Richtung der Düsenreihen aufweisen, der dem Abstand von zwei benachbarten Druckdüsen einer Düsenreihe dividiert durch die Anzahl der Düsenreihen einer Düsengruppe entspricht. Dadurch kann die Auflösung einer Düsengruppe erhöht werden. Die Druckdüsen einer Düsengruppe können derart beabstandet sein, dass der Direktdruck eine Auflösung von 100–600 dpi (dots per inch) in Richtung der Düsenreihe aufweist.
Der Versatz kann zur Erhöhung einer Druckauflösung dem Abstand von zwei benachbarten Druckpunkten einer Düsengruppe multipliziert mit dem Faktor 0,5 + k entsprechenden, wobei k eine positive oder negative Ganzzahl oder Null ist. Insbesondere kann der Versatz dem halben Abstand zweier benachbarter Druckpunkte einer Düsengruppe entsprechen. Anders ausgedrückt können die Druckbilder der beiden Direktdruckköpfe derart ineinander verschränkt sein, dass die Bildzeilen des Direktdrucks abwechselnd einem der beiden Direktdruckköpfe zugeordnet sind.
Der Versatz kann zur Erhöhung einer Druckhöhe in Richtung der Düsenreihen wenigstens einer Länge der Düsenreihe entsprechen. Anders ausgedrückt können die zwei Direktdruckköpfe in einer unterschiedlichen Höhe gegenüber der Transportbahn angeordnet sein. Vorzugsweise sind die zwei Direktdruckköpfe zusätzlich mit einem Versatz in Richtung der Transportbahn angeordnet, damit die Druckbilder der beiden Direktdruckköpfe unmittelbar in der Höhe aneinander anschließen. Beispielsweise kann der Versatz zur Erhöhung der Druckhöhe dem Abstand von zwei benachbarten Düsen einer Düsenreihe addiert mit der Länge der Düsenreihe entsprechen. Der Versatz in Richtung der Düsenreihen kann senkrecht zur Transportbahn, parallel zu den Behälterlängsachsen und/oder in der vertikalen Richtung sein.
Die zwei Direktdruckköpfe können einander gegenüberliegend an der Transportbahn angeordnet sein, so dass zwei Druckbereiche eines Behälters gleichzeitig bedruckbar sind. Dadurch ist die Anordnung der Direktdruckköpfe besonders kompakt und der Behälter kann gleichzeitig und damit zeitsparend von zwei Seiten her bedruckt werden. Denkbar ist, dass um ihre Längsachse rotationssymmetrische Behälter mittels der Transporteinrichtung zwischen den beiden Direktdruckköpfen positioniert werden und der Behälter beim Bedrucken um 180° gedreht wird. Ebenso ist denkbar, dass Formbehälter mit der Transporteinrichtung entlang der Transportbahn verfahren werden und gleichzeitig von zwei Seiten mit den beiden Direktdruckköpfen bedruckt werden.
Die zwei Direktdruckköpfe können an verschiedenen Seiten der Transportbahn und/oder in Richtung der Transportbahn nacheinander angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Direktdruckkopf an einer Seite der Transportbahn und der zweite Direktdruckkopf versetzt dazu entlang der Transportbahn auf der anderen Seite angeordnet sein. Dadurch ist die Bewegung des Behälters quer zur Transportbahn nur noch nach einer Seite durch einen der Direktdruckköpfe eingeschränkt und folglich kann eine flexiblere Bewegung, insbesondere bei Formbehältern erfolgen.
Zur Erhöhung eines Behälterdurchsatzes und/oder einer Druckqualität können vier der Direktdruckköpfe zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter ausgebildet sein. Die vier Direktdruckköpfe können die zwei zuvor in Bezug auf die Ansprüche 1–6 beschriebenen zwei Direktdruckköpfe umfassen. Dadurch können gleichzeitig vier verschiedene Druckbereiche gleichzeitig bedruckt werden, wodurch eine weitere Steigerung des Behälterdurchsatzes möglich ist.
Die Behälteraufnahmen können mit Direktantrieben drehbar ausgebildet sein und eine Maschinensteuerung kann zur Steuerung der Direktantriebe sowie der Druckköpfe ausgebildet sein.
Dadurch ist eine Synchronisation der Ansteuerung zwischen den Direktdruckköpfen und den Behälteraufnahmen möglich. Die Direktantriebe können einen Servomotor, Torquemotor und/oder ein Getriebe umfassen. Die Direktantriebe können dazu ausgebildet sein, Die Behälteraufnahmen zu drehen und/oder entlang einer Kurve oder Gerade zu verfahren.
Die Maschinensteuerung kann dazu ausgebildet sein, die Behälteraufnahmen beim gleichzeitigen Bedrucken der zwei Druckbereiche um bis zu 180° zu drehen. Dadurch kann jeweils die Hälfte des Behälterumfangs gleichzeitig mit den zwei Direktdruckköpfen bedruckt werden.
Die Maschinensteuerung kann dazu ausgebildet sein, die Behälteraufnahmen derart zu drehen, dass ein Druckbereich des Behälters mit beiden Direktdruckköpfen bedruckbar ist, wobei insbesondere alle Druckpunkte des Druckbereichs zur Redundanz mit beiden Direktdruckköpfen bedruckbar sind. Dadurch wirkt sich eine Verstopfung der Düse eines Direktdruckkopfs im Druckbild weniger stark aus. Beispielsweise kann ein Direktdruckkopf beim Drucken drei Drucktropfen auf einen Druckpunkt abgeben und dann der zweite Direktdruckkopf weitere drei Drucktropfen auf diesen Druckpunkt. Folglich werden insgesamt sechs Drucktropfen auf den Druckpunkt abgegeben. Denkbar ist auch, dass während eines Reinigungsbetriebs einer der Direktdruckköpfe weiter druckt und der andere gereinigt wird.
Die Maschinensteuerung kann dazu ausgebildet sein, die Behälteraufnahmen beim Bedrucken eines nicht-rotationssymmetrischen Oberflächenbereichs des Behälters derart zu drehen, dass ein Druckabstand zum druckenden Direktdruckkopf im Wesentlichen konstant bleibt. Dadurch ist es möglich, die Behälteraufnahmen mit den Behältern derart zu bewegen, dass eine von der Rotationssymmetrie abweichende Oberfläche dennoch mit konstantem Druckabstand am druckenden Direktdruckkopf vorbeigeführt wird. Dadurch ergibt sich eine höhere Qualität des Druckbilds. Der druckende Direktdruckkopf kann einer der zwei Direktdruckköpfe sein, die zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter ausgebildet sind. Dabei können vorzugsweise die Direktdruckköpfe an verschiedenen Seiten der Transportbahn und in Richtung der Transportbahn nacheinander angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich ein besonders großer Spielraum für die Ausgleichsbewegung des Behälters.
Darüber hinaus stellt die Erfindung mit dem Anspruch 12 ein Verfahren zur Bedruckung von Behältern bereit, wobei ein Behälterstrom mit einer insbesondere als Karussell ausgebildeten Transporteinrichtung entlang einer Transportbahn transportiert und die Behälter durch stationär an der Transportbahn angeordneten Direktdruckköpfen mit einem Direktdruck bedruckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens mit wenigstens zwei der Direktdruckköpfe dieselbe Druckfarbe auf einen Behälter aufgebracht wird.
Dadurch, dass mit den zwei Direktdruckköpfen dieselbe Druckfarbe auf einen Behälter aufgebracht wird, kann Druckfarbe auf verschiedene Bereiche des Behälters gleichzeitig aufgebracht werden um den Behälterdurchsatz zu steigern. Ebenso kann durch ein verschränktes Aufbringen der Druckpunkte durch beide Direktdruckköpfe die Auflösung gesteigert und durch ein redundantes Drucken eine ausreichende Druckqualität trotz Ausfall von einzelnen Düsen gewährleistet werden.
Bei dem Verfahren können die zwei Direktdruckköpfe einander gegenüberliegend an der Transportbahn angeordnet sein und zwei Druckbereiche des Behälters gleichzeitig bedruckt werden, insbesondere wobei der Behälter um bis zu 180° gedreht wird. Dadurch muss der Behälter beim Bedrucken nicht mehr um die vollen 360° sondern lediglich nur noch um 180° geschwenkt werden. Vorzugsweise kann der Behälter beim Bedrucken um genau 180° gedreht werden.
Derselbe Druckbereich auf dem Behälter kann mit beiden Direktdruckköpfen verschränkt oder jeweils mit einem Teil der Druckfarbenmenge pro Druckpunkt bedruckt werden. Durch das verschränkte bedrucken mit beiden Direktdruckköpfen werden die Druckzeilen abwechselnd von einem der beiden Direktdruckköpfe bedruckt und so die Auflösung erhöht. Beim Bedrucken eines Druckpunkts mit beiden Direktdruckköpfen ist es dagegen möglich, den Ausfall der Düse eines Direktdruckkopfs durch den redundanten Druck mit der entsprechenden Düse des anderen Direktdruckkopfs zu kaschieren.
Der Behälter kann beim Bedrucken eines nicht-rotationssymmetrischen Oberflächenbereichs des Behälters derart gedreht werden, dass ein Druckabstand zum druckenden Direktdruckkopf im Wesentlichen konstant bleibt. Beispielsweise kann ein Formbehälter mit einem ovalen Querschnitt beim Transport entlang der Transportbahn derart gedreht werden, dass sich der zu bedruckende Punkt zum Direktdruckkopf hin- oder wegbewegt. Dadurch ist eine Kompensation des nicht-rotationssymmetrischen Oberflächenverlaufs möglich. Der Druckabstand kann der Abstand zwischen einer Druckdüse und dem entsprechenden Auftreffpunkt der Druckfarbe auf dem Behälter sein.
Das in Bezug auf die Ansprüche 12–15 beschriebene Verfahren zur Bedruckung von Behältern kann mit einer Behälterbehandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1–11 durchführbar sein und/oder die zuvor bezüglich der Behälterbehandlungsmaschine beschriebenen Merkmale einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern in einer Draufsicht als Übersicht;
2A–2B eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels aus der 1 mit zwei Direktdruckköpfen, die zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter ausgebildet sind;
3A–3B eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels bei dem ein Druckpunkt auf dem Behälter zur Redundanz mit zwei Direktdruckköpfen mit derselben Druckfarbe bedruckt wird;
4A–4B eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem durch einen Versatz von zwei Direktdruckköpfen die Auflösung erhöht wird;
5A–5B eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem durch einen Versatz von zwei Direktdruckköpfen die Druckhöhe erhöht wird;
6A–6B eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem im Vergleich zu den 5A–5B die Druckköpfe alternativ angeordnet sind;
7A–7C eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem ein Formbehälter gleichzeitig von beiden Seiten her von zwei Direktdruckköpfen mit derselben Farbe bedruckt wird; und
8 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem zwei Direktdruckköpfe zum Bedrucken eines Formbehälters versetzt entlang der Transportbahn angeordnet sind.
In der 1 ist eine Übersicht einer Behälterbehandlungsmaschine 1 zur Bedruckung von Behältern 2 mit Direktdruckköpfen 5 _A1–5 _E2 in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass von dem Verteilerkarussell 10 die Behälter 2 mittels eines Einlaufsterns 11 an die als Karussell ausgebildete Transporteinrichtung 3 übergeben werden. Dort werden sie in den Behälteraufnahmen 4 jeweils mit einem Drehteller und einer Zentrierglocke aufgenommen (hier im Detail nicht dargestellt). Mit den Behälteraufnahmen 4 werden die Behälter 2 zunächst an der Primer-Station 8 vorbehandelt, dann zu den einzelnen Druckpositionen zwischen zwei Direktdruckköpfe 5 _A1/5 _A2, 5 _B1/5 _B2, 5 _C1/5 _C2, 5 _D1/5 _D2, 5 _E1/5 _E2 verfahren und dort jeweils mit derselben Druckfarbe bedruckt. Dazu sind die Direktdruckköpfe 5 _A1/5 _A2, 5 _B1/5 _B2, 5 _C1/5 _C2, 5 _D1/5 _D2, 5 _E1/5 _E2 paarweise jeweils mit einer Tintenversorgungseinheit verbunden, beispielsweise für die Farben Weiß, Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz. Danach werden die Behälter 2 mit der Aushärteeinrichtung 9 ausgehärtet und mit dem Auslaufstern 12 an das Verteilerkarussell 10 zurückgegeben. Das Verteilerkarussell 10 bzw. die Transporteinrichtung 3 drehen sich in der Richtung R₂ bzw. R₁ um ihre jeweiligen vertikalen Achsen. Denkbar, jedoch nicht erfindungsrelevant ist hier, dass an dem Verteilerkarussell 10 mehrere Transporteinrichtungen 3 mit entsprechenden Primer-Stationen 8, Direktdruckköpfen 5 und Aushärteeinrichtungen 9 als Satelliten angeordnet sind.
Zu sehen ist weiter, dass die Direktdruckköpfe 5 _A1–5 _E2 stationär an der Transportbahn 6 angeordnet sind. Hierzu sind an der Maschinenbasis entsprechende Halterungen für die Direktdruckköpfe 5 _A1–5 _E2 vorgesehen (hier nicht dargestellt). Des Weiteren ist die Maschinensteuerung 13 gezeigt, die die gesamte Behälterbehandlungsmaschine 1 einschließlich ihrer Komponenten steuert und regelt.
Die Direktdruckköpfe 5 _A1/5 _A2, 5 _B1/5 _B2, 5 _C1/5 _C2, 5 _D1/5 _D2, 5 _E1/5 _E2 sind paarweise an jeweils verschiedenen Seiten der Transportbahn 6 angeordnet, so dass die Behälter 2 von beiden Seiten her gleichzeitig mit derselben Farbe bedruckbar sind. Beim Bedrucken von rotationssymmetrischen Behältern 2, wie in den 1–6B gezeigt, werden die Behälter 2 jeweils an die Druckpositionen zwischen zwei Direktdruckköpfen 5 _A1/5 _A2, 5 _B1/5 _B2, 5 _C1/5 _C2, 5 _D1/5 _D2 bzw. 5 _E1/5 _E2 zum Stehen gebracht und mittels der Behälteraufnahmen 4 gedreht. Hierdurch kann die gesamte Behälteroberfläche bedruckt werden. Dagegen werden Formbehälter mit nicht-rotationssymmetrischer Oberfläche alternativ oder zusätzlich beim Bedrucken entlang der Transportbahn 6 weiter transportiert (7A–8).
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiel beziehen sich zwar auf die zwei Direktdruckköpfe 5 _A1/5 _A2, die Ausführungen gelten jedoch auch entsprechend für die anderen Paare von Direktdruckköpfen 5 _B1/5 _B2, 5 _C1/5 _C2, 5 _D1/5 _D2 bzw. 5 _E1/5 _E2 mit anderen Druckfarben. Für die Erfindung ist nicht relevant, wie viele Paare von Direktdruckköpfen in einer Behälterbehandlungsmaschine angeordnet sind.
In den 2A–2B ist eine Detailansicht der zwei Direktdruckköpfe 5 _A1/5 _A2 mit dem dazwischen angeordneten Behälter 2 bei der Bedruckung in einer Seitenansicht (2A) und in einer Draufsicht (2B) dargestellt. Zu sehen ist, dass der Behälter 2 entlang der Transportbahn 6 an der Druckposition zwischen den zwei Direktdruckköpfen 5 _A1 und 5 _A2 steht und dort von beiden Seiten her gleichzeitig bedruckt wird. Dazu sind die zwei Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 an der Transportbahn 6 einander gegenüberliegend in gleicher Höhenlage bezüglich der Behälterlängsachse A angeordnet, so dass die beiden Druckbereiche 21 und 22 gleichzeitig bedruckbar sind.
Bei den Direktdruckköpfen 5 _A1, 5 _A2 handelt es sich um Tintenstrahldruckköpfe, bei denen die Druckdüsen 51 regelmäßig beabstandet in einer Düsenreihe angeordnet sind. Ebenso ist denkbar, dass die Direktdruckköpfe jeweils eine Düsengruppe mit mehreren parallel zueinander angeordneten Düsenreihen aufweisen.
Zum Drehen der Behälter sind in den Behälteraufnahmen 4 die Direktantriebe 7 vorgesehen, die beispielsweise als Servomotore ausgebildet sind. Damit lassen sich die Behälter 2 beim bedrucken um ihre Behälterlängsachse A drehen, so dass der Direktdruck 2a bzw. 2b umfänglich aufgebracht werden kann.
Zu sehen ist ferner, dass die Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 und die Direktantriebe 7 durch die Maschinensteuerung so angesteuert werden, dass sich der Behälter 2 beim Bedrucken in Richtung D um 180° um seine Längsachse A dreht und dabei von jedem Direktdruckkopf 5 _A1, 5 _A2 jeweils eine Druckbereich 21, 22 des Behälters 2 gleichzeitig bedruckt wird. Die beiden Teile 2a und 2b des Direktdrucks schließen umfänglich so unmittelbar aneinander an. Es ist allerdings auch denkbar, dass der Behälter 2 beim Bedrucken um weniger als 180° gedreht wird oder dass die Direktdruckteile 2a und 2b nicht unmittelbar aneinander anschließen.
Dadurch, dass der Behälter 2 lediglich um 180° beim Bedrucken gedreht werden muss, wird ein höherer Behälterdurchsatz durch die Behälterbehandlungsmaschine 1 erzielt.
In den 3A und 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zum alternativen Einsatz der Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 in einer seitlichen Ansicht (3A) und in einer Draufsicht (3B) gezeigt. Die Anordnung der Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 unterscheidet sich nicht von den 2A und 2B. Allerdings unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel dadurch, dass mit den zwei Direktdruckköpfen 5 _A1 und 5 _A2 ein Druckbereich 23 des Behälters 2 redundant bedruckt wird.
Zunächst wird der Behälter 2 in der Behälteraufnahme 4 mittels des Direktvertriebs 7 um 180° um seine Längsachse A in der Richtung D gedreht und dabei mit einer unteren Schicht 2c des Direktdrucks bedruckt. Hierbei gibt jeder der beiden Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 jeweils die Hälfte der Druckfarbe für den jeweiligen Druckpunkt ab. Beispielsweise drei Tintentropfen.
Anschließend wird der Behälter 2 weiter um 180° in der Richtung D gedreht, um eine obere Farbschicht 2d auf den Behälter 2 aufzutragen. Dabei gibt jeder Direktdruckkopf 5 _A1, 5 _A2 jeweils die zweite Hälfte der Druckfarbenmenge auf den Behälter 2 ab. Beispielsweise auf den vorgenannten Druckpunkt weitere drei Tintentropfen. Insgesamt wird also der Behälter 2 in der Richtung D um 360° gedreht.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass jeder Druckpunkt redundant mit beiden Direktdruckköpfen 5 _A1 und 5 _A2 bedruckt wird und selbst bei einem Düsenausfall in einem der beiden Direktdruckköpfe 5 _A1 bzw. 5 _A2 keine Druckzeile ohne Farbe entsteht. Dadurch wird die Qualität des Direktdrucks 2c, 2d verbessert.
In den 4A–4B ist eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels in einer Seitenansicht (4A) und in einer Draufsicht (4B) gezeigt, wobei die zwei Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 zur Erhöhung der Druckauflösung mit einem Versatz T in Richtung der Düsenreihen an der Transportbahn 6 angeordnet sind. Der Versatz T beträgt dazu den halben Abstand U zweier benachbarter Druckpunkte einer Düsengruppe. Da die Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 jeweils eine Düsengruppe mit einer Düsenreihe aufweisen, entspricht der Abstand U dem Abstand von zwei benachbarten Druckdüsen 51 einer Düsenreihe. Ansonsten entspricht die Anordnung im Ausführungsbeispiel der 4A–4B den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der 1–3B.
Beim Bedrucken wird der Behälter 2 mit dem Direktantrieb 7 der Behälteraufnahme 4 in Richtung D um 380° gedreht, so dass die beiden Direktdrucke 2e, 2f im Druckbereich 23 ineinander verschränkt aufgedruckt werden. Anders ausgedrückt werden die Bildzeilen des gesamten Druckbereichs 23 abwechselnd von einem der beiden Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 gedruckt. Durch den Versatz T wird also die Druckauflösung und damit die Druckqualität des Direktdrucks 2e, 2f erhöht.
In den 5A–5B ist eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels in einer Seitenansicht (5A) und in einer Draufsicht (5B) gezeigt, bei dem die Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 mit einem Versatz V in Richtung der Düsenreihen an der Transportbahn 6 angeordnet sind, wobei der Versatz V der Länge einer Düsenreihe W addiert zu dem Abstand U zweier benachbarter Druckpunkte entspricht. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel in den 5A–5B den vorangegangenen Ausführungsbeispielen.
Beim Bedrucken wird der Behälter 2 mit der Behälteraufnahme 4 und dem Direktantrieb 7 um seine Längsachse A in Richtung D um 360° gedreht. Dabei wird er von beiden Seiten her gleichzeitig mit den zwei Direktdruckköpfen 5 _A1, 5 _A2 bedruckt, so dass die beiden Direktdrucke 2g und 2h unmittelbar übereinanderliegend auf den Behälter 2 aufgebracht werden. Denkbar ist allerdings auch ein Abstand zwischen den beiden Direktdrucken 2g, 2h.
Dadurch ist es möglich, die gesamte Druckhöhe zu verdoppeln und so die Druckqualität zu steigern.
In den 6A–6B ist eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einer gegenüber dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel alternativen Anordnung der Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 in einer Seitenansicht (6A) und in einer Draufsicht (6B) gezeigt. Das Ausführungsbeispiel in den 6A–6B unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass die Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 auf der gleichen Seite der Transportbahn 6 angeordnet sind. Dazu weisen die Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 zueinander den Versatz V in Richtung der Düsenreihen sowie einen Versatz X entlang der Transportbahn 6 auf, damit die Druckzeilen der Direktdrucke 2g, 2h direkt aneinander anschließen. Die Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 sind dabei so ausgerichtet, dass der Behälter 2 an einer Druckposition gleichzeitig bedruckt werden kann.
Eine entsprechende Anordnung der Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 auf derselben Seite der Transportbahn mit dem Versatz X ist auch für die Ausführungsbeispiele in den 3A–3B und 4A–4B denkbar.
Durch die Anordnungen der Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 auf der gleichen Seite der Transportbahn 6 ist eine besonders einfache Halterung möglich.
In den 7A–7C ist eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt, wobei der Behälter 2 als Formbehälter ausgebildet ist. Wie in der 7A zu sehen ist, befindet sich der Behälter 2 zwischen den beiden Direktdruckköpfen 5 _A1 und 5 _A2, die gegenüberliegend an der Transportbahn 6 angeordnet sind. Dadurch können die Druckbereiche 21, 22 auf beiden Behälterhälften gleichzeitig mit dem Direktdruck 2i und 2k versehen werden.
Wie in der 7B in der Draufsicht zu sehen ist, bewegt sich der Formbehälter 2 beim Bedrucken entlang der Richtung E der Transportbahn 6. Dies ist deshalb vorteilhaft, da die beiden Seiten des Behälters 2 im Wesentlichen als ebene Flächen ausgebildet sind. Folglich befinden sich diese beim Bedrucken in einem annähernd konstanten Druckabstand zu den Direktdruckköpfen 5 _A1, 5 _A2.
Dadurch, dass der Formbehälter 2 von den zwei Direktdruckköpfen 5 _A1, 5 _A2 mit derselben Druckfarbe gleichzeitig bedruckt wird, kann der Behälterdurchsatz gesteigert werden.
In der 7C sind zur Erhöhung des Behälterdurchsatzes oder zur Erhöhung der Druckqualität insgesamt vier der Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2, 5 _A3, 5 _A4 zum Aufbringen derselben Druckfarbe an beiden Seiten der Transportbahn 6 angeordnet. Die Direktdruckköpfe an einer Seite 5 _A1, 5 _A3 bzw. 5 _A2, 5 _A4 können entsprechend der vorangegangenen Ausführungsbeispiel zur Steigerung des Behälterdurchsatzes jeweils nur die Hälfte der Druckbereiche 21, 22 des Behälters 2 bedrucken, zur Verbesserung der Druckqualität redundant eingesetzt werden und/oder zur Erhöhung der Druckauflösung bzw. der Druckhöhe mit einem entsprechenden Versatz in Richtung der Druckdüsen an der Transportbahn 6 angeordnet sein.
In der 8 ist eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht gezeigt, bei dem zwei Direktdruckköpfe 5 _A1, 5 _A2 zum Bedrucken eines Behälters 2 versetzt entlang der Transportbahn 6 angeordnet sind. Zu sehen ist, dass der Behälter 2 als Formbehälter mit einem von der Rotationssymmetrie abweichenden Querschnitt ausgebildet ist. Als Beispiel ist hier eine elliptische Form gezeigt, denkbar ist jedoch auch jede beliebige andere bedruckbare Oberflächenform.
Beim Bedrucken wird der Behälter 2 zunächst am ersten Direktdruckkopf 5 _A1 vorbeigeführt und entsprechend der Drehrichtung F₁ mit der Vorderkante zum Direktdruckkopf 5 _A1 hingedreht. Im weiteren Verlauf wird der Behälter 2 in den Richtungen F₂–F₃ beim Vorbeilauf am Direktdruckkopf 5 _A1 entgegengesetzt gedreht. Dadurch haben die jeweiligen Druckpunkte P auf dem Behälter einen im Wesentlichen konstanten Druckabstand S₁ zum Direktdruckkopf 5 _A1, wodurch sich das Druckbild verbessert.
Anschließend wird der Behälter 2 entlang der Transportbahn 6 weiter entlang des Direktdruckkopfs 5 _A2 transportiert und mit einer weiteren Schwenkbewegung G₁ und G₂ so gedreht, dass der Druckabstand S₂ ebenfalls im Wesentlichen konstant bleibt. Dadurch wird der Behälter auf der zweiten Seite ebenfalls mit einer hohen Druckqualität bedruckt.
Ferner ist denkbar, dass der Behälter 2 so bewegt wird, dass eine konstante Druckgeschwindigkeit erzielt wird. Sind die Direktdruckköpfe 5 _A1 und 5 _A2 beispielsweise für eine Druckgeschwindigkeit von 24m/min ausgebildet, so sollte die Superposition der Vorschubgeschwindigkeit und der Oberflächengeschwindigkeit des Behälters 2 aufgrund der Drehung möglichst genau diese 24 m/min betragen, um keine Bildfehler zu generieren.
Denkbar ist, dass die Transportbahn 6 mit entsprechend ausgebildeten Behälteraufnahmen versehen ist, um den Behälter 2 mit konstantem Druckabstand und mit konstanter Druckgeschwindigkeit an den Direktdruckköpfen 5 _A1 und 5 _A2 vorbeizubewegen.
Die Behälterbehandlungsmaschinen 1 zur Bedruckung von Behältern 2 in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der 1–8 werden wie folgt eingesetzt:
Der Behälterstrom wird mit einer als Karussell ausgebildeten Transporteinrichtung 3 entlang der Transportbahn 6 transportiert und die Behälter durch die stationär an der Transportbahn 6 angeordneten Direktdruckköpfe 5 _A1/5 _A2, 5 _B1/5 _B2, 5 _C1/5 _C2, 5 _D1/5 _D2, 5 _E1/5 _E2 mit den Direktdrucken 2a–2k bedruckt. Dabei wird jeweils mit zwei Direktdruckköpfen 5 _A1/5 _A2 paarweise dieselbe Druckfarbe auf einen Behälter 2 aufgebracht.
Beispielsweise wird mit den Direktdruckköpfen 5 _A1/5 _A2 die Farbe Weiß aufgebracht, dann mit den zwei Direktdruckköpfen 5 _B1/5 _B2 die Farbe Gelb, dann mit den zwei Direktdruckköpfen 5 _C1/5 _C2 die Farbe Magenta, dann mit den zwei Direktdruckköpfen 5 _D1/5 _D2 die Farbe Cyan und zum Schluss mit den zwei Direktdruckköpfen 5 _E1/5 _E2 die Farbe Schwarz. Denkbar ist, dass zwei weitere Direktdruckköpfe an der Transportbahn 6 angeordnet sind, um Sonderfarben aufzudrucken.
Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012213080 A1 [0004]

Claims

Behälterbehandlungsmaschine (1) zur Bedruckung von Behältern (2) mit einer insbesondere als Karussell ausgebildeten Transporteinrichtung (3) zum Transport eines Behälterstroms entlang einer Transportbahn (6) und mit stationär an der Transportbahn (6) angeordneten Direktdruckköpfen (5) zum Aufbringen eines Direktdrucks (2a–2k) auf die Behälter (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Direktdruckköpfe (5 _A1, 5 _A2) zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter (2) ausgebildet sind.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei die zwei Direktdruckköpfe jeweils in einer Düsengruppe wenigstens eine Reihe mit regelmäßig beabstandeten Druckdüsen (51) aufweisen und die zwei Direktdruckköpfe mit einem Versatz (T, V) in Richtung der Düsenreihen an der Transportbahn (6) angeordnet sind.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach Anspruch 2, wobei der Versatz (T) zur Erhöhung einer Druckauflösung dem Abstand (U) von zwei benachbarten Druckpunkten einer Düsengruppe multipliziert mit dem Faktor 0,5 + k entspricht, wobei k eine positive oder negative Ganzzahl oder Null ist, insbesondere dem halben Abstand (U) zweier benachbarter Druckpunkte einer Düsengruppe.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach Anspruch 2, wobei der Versatz (V) zur Erhöhung einer Druckhöhe in Richtung der Düsenreihen wenigstens einer Länge (W) der Düsenreihe entspricht.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zwei Direktdruckköpfe (5 _A1, 5 _A2) einander gegenüberliegend an der Transportbahn (6) angeordnet sind, so dass zwei Druckbereiche (21, 22) eines Behälters (2) gleichzeitig bedruckbar sind.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zwei (5 _A1, 5 _A2) Direktdruckköpfe an verschiedenen Seiten der Transportbahn (6) und/oder in Richtung (E) der Transportbahn (6) nacheinander angeordnet sind.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zur Erhöhung eines Behälterdurchsatzes und/oder einer Druckqualität vier der Direktdruckköpfe (5 _A1, 5 _A2, 5 _A3, 5 _A4) zum Aufbringen derselben Druckfarbe auf einen Behälter (2) ausgebildet sind.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Behälteraufnahmen (4) mit Direktantrieben (7) drehbar ausgebildet sind und eine Maschinensteuerung (13) zur Steuerung der Direktantriebe (7) sowie der Direktdruckköpfe (5) ausgebildet ist.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach Anspruch 8, wobei die Maschinensteuerung (13) dazu ausgebildet ist, die Behälteraufnahme (4) beim gleichzeitigen Bedrucken der zwei Druckbereiche (21, 22) um bis zu 180° zu drehen.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach Anspruch 8, wobei die Maschinensteuerung (13) dazu ausgebildet ist, die Behälteraufnahmen (4) derart zu drehen, dass ein Druckbereich (23) des Behälters (2) mit beiden Direktdruckköpfen (5 _A1, 5 _A2) bedruckbar ist, wobei insbesondere alle Druckpunkte des Druckbereichs (23) zur Redundanz mit beiden Direktdruckköpfen (5 _A1, 5 _A2) bedruckbar sind.
Behälterbehandlungsmaschine (1) nach Anspruch 8, wobei die Maschinensteuerung (13) dazu ausgebildet ist, die Behälteraufnahmen (4) beim Bedrucken eines nicht-rotationssymmetrischen Oberflächenbereichs des Behälters (2) derart zu drehen, dass ein Druckabstand (S₁, S₂) zum druckenden Direktdruckkopf (5 _A1, 5 _A2) im Wesentlichen konstant bleibt.
Verfahren zur Bedruckung von Behältern (2), wobei ein Behälterstrom mit einer insbesondere als Karussell ausgebildeten Transporteinrichtung (3) entlang einer Transportbahn (6) transportiert und die Behälter (2) durch stationär an der Transportbahn (6) angeordneten Direktdruckköpfen (5) mit einem Direktdruck (2a–2k) bedruckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens mit wenigstens zwei der Direktdruckköpfe (5 _A1, 5 _A2) dieselbe Druckfarbe auf einen Behälter (2) aufgebracht wird.
Verfahren zur Bedruckung von Behältern (2) nach Anspruch 12, wobei die zwei Direktdruckköpfe (5 _A1, 5 _A2) einander gegenüberliegend an der Transportbahn (6) angeordnet sind und zwei Druckbereiche (21, 22) des Behälters (2) gleichzeitig bedruckt werden, insbesondere wobei der Behälter (2) um bis zu 180° gedreht wird.
Verfahren zur Bedruckung von Behältern (2) nach Anspruch 12, wobei derselbe Druckbereich (23) auf dem Behälter (2) mit beiden Direktdruckköpfen (5 _A1, 5 _A2) verschränkt oder jeweils mit einem Teil der Druckfarbenmenge pro Druckpunkt bedruckt wird.
Verfahren zur Bedruckung von Behältern (2) nach Anspruch 12, wobei der Behälter (2) beim Bedrucken eines nicht-rotationssymmetrischen Oberflächenbereichs des Behälters (2) derart gedreht wird, dass ein Druckabstand (S₁, S₂) zum druckenden Direktdruckkopf (5 _A1, 5 _A2) im Wesentlichen konstant bleibt.