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Die Erfindung betrifft ein Direktdruckverfahren und eine Behälterbehandlungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 12.
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Bei der Kennzeichnung von Behältern kommen alternativ oder zusätzlich zu den bekannten Etikettiermaschinen nun auch verstärkt Direktdruckverfahren und Behälterbehandlungsmaschinen mit einem Direktdruckkopf zum Einsatz, bei denen die Behälter direkt bedruckt werden. Ein derartiger Direktdruckkopf kann beispielsweise nach dem Tintenstrahldruckverfahren arbeiten, wobei mittels einer Vielzahl von Druckdüsen einzelne Tintentropfen auf einen Behälter aufgebracht werden. Die Druckdüsen sind üblicherweise in einer oder mehreren parallelen Düsenreihen angeordnet und können einzeln angesteuert werden. Zum flächigen Bedrucken der Behälter werden diese beispielsweise mit Behälteraufnahmen gegenüber dem Direktdruckkopf gedreht, sodass ein flächiges Druckbild in einer Druckfarbe entsteht.
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Für einen mehrfarbigen Druck sind weiter entlang einer Transportbahn oder um eine drehbare Behälteraufnahme herum mehrere Direktdruckköpfe angeordnet, die die Druckbilder in jeweils einer Druckfarbe auf den Behälterumfang aufbringen. Diese kombinieren sich dann zu einem mehrfarbigen Direktdruck.
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Um ein möglichst schnelles Trocknen der Druckfarbe auf dem Behälter zu gewährleisten, werden üblicherweise UV-härtende Drucktinten verwendet, die auf den Behältern mittels einer UV-Lichtquelle ausgehärtet werden. Dabei kann es allerdings vereinzelt vorkommen, dass durch Streulicht auch Drucktinte in den Druckdüsen ausgehärtet wird und es im Laufe der Zeit zu Düsenausfällen kommt.
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Um dem entgegenzuwirken ist bekannt, dass die Druckdüsen in regelmäßigen Zyklen gereinigt werden, um bereits angetrocknete Drucktinte und/oder Verschmutzungen zu entfernen. Dazu wird einerseits das sogenannte „Spitting“ durchgeführt, bei dem alle Druckdüsen des Direktdruckkopfs durch eine erhöhte Feuerspannung gleichzeitig Drucktinte unter hohem Druck abgeben. Andererseits wird beim „Purgen“ ein Meniskusunterdruck so verringert (beispielsweise um –15 mbar), dass mehr oder weniger Drucktinte aus den Düsen herausläuft. Dabei werden die Verunreinigungen aus den Düsen ausgeschwemmt. Desweiteren können die Düsen auch manuell mit Spezialtüchern oder automatisiert mit einer Reinigungseinrichtung abgewischt werden.
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Üblicherweise sind die bekannten Reinigungsverfahren während der Produktion nur unter Einschränkungen möglich oder der Produktionsprozess muss ganz unterbrochen werden.
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Nachteilig dabei ist, dass die Reinigung während des Produktionsprozesses gelegentlich nicht ausreichend ist und es trotzdem zu Düsenausfällen kommt. Desweiteren ist bei der Unterbrechung der Produktion nachteilig, dass dies entsprechend zeit- und kostenintensiv ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Direktdruckverfahren bzw. eine Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern bereitzustellen, bei denen sich die Druckdüsen weniger zusetzen, ohne dass die laufende Produktion unterbrochen werden muss.
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Diese Aufgabe wird bei einem Direktdruckverfahren zur Bedruckung von einer Vielzahl von gleichartigen Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils gelöst, gemäß dem zur Bedruckung von verschiedenen Teilgruppen der Behälter mit ein und demselben Druckbild in einer Druckfarbe jeweils eine andere Düsengruppe aktiviert wird.
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Bei der Analyse der bekannten Direktdruckverfahren hat sich überaschenderweise herausgestellt, dass durch die überwiegende Bedruckung der Vielzahl von gleichartigen Behältern mit ein und demselben Druckbild gerade diejenigen Druckdüsen von Düsenausfällen betroffen sind, die aufgrund des Druckbilds nicht oder nur selten aktiviert sind. Beispielsweise kann die Düsenreihe insgesamt länger ausgebildet sein als die für das Druckbild benötigte Druckhöhe. In den inaktiven Druckdüsen am Rand der Düsenreihe findet daher kein Tintenfluss statt und sie laufen Gefahr, auszuhärten. Desweiteren benötigen bestimmte Druckbilder mit beispielsweise graphischen Elementen nicht die volle Auflösung des Direktdruckkopfs. Dazu wird dann nur jede zweite Druckdüse aktiviert. Die dazwischenliegenden, deaktivierten Druckdüsen können so besonders leicht aushärten.
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Dadurch, dass nun erfindungsgemäß zur Bedruckung von verschiedenen Teilgruppen der Behälter mit ein und demselben Druckbild in einer Druckfarbe jeweils eine andere Düsengruppe aktiviert wird, werden die Druckdüsen gleichmäßiger beansprucht und es findet ein regelmäßiger Tintenfluss statt. Es hat sich bei dem erfindungsgemäßen Direktdruckverfahren überaschenderweise herausgestellt, dass beispielsweise eine leichte Verschiebung des Druckbilds durch eine entsprechende Auswahl der Druckdüsen in der Düsenreihe durch den Konsumenten nicht wahrgenommen wird. Beispielsweise kann beim Druck in voller Auflösung das Druckbild entlang der Düsenreihe verschoben werden oder bei einer Auflösungsverringerung verschiedenen Düsengruppen eines alternierenden Rasters aktiviert werden, wobei sich das Druckbild nur um wenige Mikrometer verschiebt. Dies ist für den Konsumenten nicht wahrnehmbar und die sonst inaktiven Druckdüsen werden regelmäßig aktiviert und gespült. Durch das regelmäßige Spülen wird ein Düsenausfall vermieden.
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Das Direktdruckverfahren kann mit einer Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern in einer Getränkeverarbeitungsanlage durchgeführt werden. 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. Das Direktdruckverfahren kann in einer Steuereinrichtung der Behälterbehandlungsmaschine durchgeführt werden, die wenigstens einen Direktdruckkopf mit der wenigstens einen Düsenreihe ansteuert.
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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 oder 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.
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Bei dem Direktdruckverfahren kann der Behälter mittels einer Behälteraufnahme um vorzugsweise seine Längsachse gedreht werden, um über die Drehbewegung ein flächiges Druckbild zu erzeugen. Bei dem Direktdruckverfahren können die Behälter einzelnen Druckstation mittels einer Transporteinrichtung zugeführt werden, wobei die Druckstation jeweils ein oder mehrere Direktdruckköpfe umfassen. Denkbar ist hier, dass der Transport der Behälter während eines Druckvorgangs anhält oder kontinuierlich fortgesetzt wird.
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Der Direktdruckkopf kann mit einem Digital- bzw. Tintenstrahldruckverfahren arbeiten, bei dem die Drucktinte mittels der Druckdüsen an die Behälter abgegeben wird. „Tintenstrahldruckverfahren“ kann hier bedeuten, dass in Kammern einer Druckdüse ein plötzlicher Druckanstieg über Piezo- oder Thermoelemente erzeugt wird, so dass eine kleine Menge an Drucktinte 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 Düsenplatte umfassen, die wenigstens eine Düsenreihe mit den Druckdüsen aufweist. Eine Düsenreihe kann eine Anzahl von Druckdüsen in einem Bereich von 100–10000, insbesondere in einem Bereich von 500–1024 aufweisen. Ebenfalls ist denkbar, dass die Düsenplatte mehrerer parallel zueinander angeordnete Düsenreihen (beispielsweise 1–8) aufweist, die insbesondere durch die Anordnung des Direktdruckkopfs an der Behälterbehandlungsmaschine parallel zur Behälterachse angeordnet sind. Die Druckdüsen können in mehreren parallelen Düsenreihen angeordnet sein, die in Längsrichtung zueinander einen Versatz aufweisen, der insbesondere einem Bruchteil eines Abstands zweier benachbarter Druckdüsen einer einzelnen Düsenreihe entspricht, insbesondere der Hälfte, 1/3 oder 1/4 des Abstands. Dadurch kann die Auflösung des Druckbilds erhöht werden, ohne dass die Druckdüsen in einer einzelnen Reihe auf kleinem Platz integriert werden müssen.
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Bei einem mehrfarbigen Druck kann das Direktdruckverfahren für mehrere gleichartige Direktdruckköpfe oder gleichartige Module mit mehreren Direktdruckköpfen parallel durchgeführt werden, wobei jeweils die einander entsprechenden Düsengruppen aktiviert werden. Dadurch entsteht zwischen den einzelnen Druckbildern mit jeweils einer Druckfarbe kein Versatz, der ansonsten im Direktdruck auffallen könnte.
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Mit einer Düsengruppe kann hier eine Auswahl der Druckdüsen aus der wenigstens einen Düsenreihe gemeint sein. Jede Düsengruppe kann einen Offset zum Ende der Düsenreihe aufweisen, wobei die jeweilige Düsengruppe über eine Veränderung des Offsets aktiviert wird. Anders ausgedrückt kann in der wenigstens einen Düsenreihe ein Bereich von Druckdüsen ab dem Offset aktiviert werden, der die Düsengruppe bildet. Der Bereich der aktivierten Druckdüsen kann der Druckhöhe des Druckbilds entsprechen. Durch den so veränderten Offset wird der Bereich der aktiven Druckdüsen entlang der Düsenreihe verschoben. Dadurch werden die Druckdüsen am Rand der Düsenreihe regelmäßig aktiviert.
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Der Offset kann zyklisch oder statistisch verändert werden. Zyklisch kann hier bedeuten, dass der Offset für die verschiedenen Teilgruppen der Behälter innerhalb eines Zyklus eine Periode von Werten durchläuft. Die Periode von Werten kann dabei beispielsweise einer Sägezahn-, Dreiecks- oder Sinuskurve entsprechen. Statistisch kann hier bedeuten, dass der Offset in einem Wertebereich zufallsbasiert ausgewählt wird.
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Die Düsenreihe kann zwischen den Druckvorgängen durch einen Aktuator mit einem zum jeweiligen Offset entgegengesetzten Versatz verfahren werden, um eine durch den Offset bedingte Verschiebung des Druckbilds auf den Behältern zu kompensieren. Anders ausgedrückt, kann so der Bereich der aktivierten Druckdüsen für alle Düsengruppen auf einer konstanten Höhe gegenüber den Behältern bleiben, während sich der Bereich entlang der Düsenreihe verschiebt. Dadurch können alle Druckdüsen trotz eines gleichbleibenden Druckbilds aktiviert werden, so dass selbst die Druckdüsen an den Enden der Düsenreihe nicht eintrocknen. Darüber hinaus verschiebt sich das Druckbild am Behälter trotz des Offsets nicht. Insbesondere können der Versatz und der Offset den gleichen Betrag aufweisen.
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Die Druckdüsen von zwei der Düsengruppen können in der wenigstens einen Düsenreihe alternierend angeordnet sein. Dadurch kann die Auflösung des Druckbilds gegenüber dem Abstand der Druckdüsen in der Düsenreihe vermindert werden, da beispielsweise nur jede zweite Druckdüse beim Drucken aktiviert wird. Aufgrund der verminderten Druckauflösung können Drucktinte und damit Kosten eingespart werden. Dadurch, dass die Düsengruppen alternierend angeordnet sind und vorzugsweise abwechselnd bei der Bedruckung jeweils einer Behälterteilgruppe aktiviert werden, kommen dennoch alle Druckdüsen zum Einsatz und werden durch den Tintenfluss regelmäßig gespült. Der Versatz des Druckbilds der beiden Teilgruppen entspricht dann dem Abstand zweier benachbarter Druckdüsen, also wenige Mikrometer. Denkbar ist auch das drei oder noch mehr Düsengruppen alternierend in der wenigstens einen Düsenreihe angeordnet sind, um die Auflösung des Druckbilds noch weiter zu reduzieren und dennoch alle Druckdüsen regelmäßig zu aktivieren.
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Aus dem Druckbild kann die Tintenmenge jeder Druckdüse für einen Druckvorgang ermittelt und daraus die Düsengruppen derart bestimmt werden, dass alle Druckdüsen der wenigstens einen Düsenreihe zyklisch oder statistisch aktiviert werden. Dadurch werden die Druckdüsen unter Berücksichtigung der tatsächlich abgegebenen Tintenmenge so aktiviert, dass sich daraus ein gewisses Maß an Tintenfluss durch jede Druckdüse gibt. Dadurch ist gewährleistet, dass sich auch diejenigen Druckdüsen nicht zusetzen, die andernfalls aufgrund des Druckbilds eine geringe Tintenmenge abgeben. Die für einen Druckvorgang notwendige Tintenmenge kann für jede Druckdüse durch Integration einer zugeordneten Bildzeile oder -spalte ermittelt werden. Die zugeordnete Bildzeile oder -spalte kann der Bereich des Druckbilds sein, der von dieser Drückdüse bedruckt wird. Das Druckbild kann hier beispielsweise eine Datei sein, die eine Vorlage des Druckbilds enthält, beispielsweise als Matrix von Grauwerten. Durch die Ermittlung der Tintenmenge jeder Druckdüse kann ermittelt werden, ob eine Druckdüse beim Druckvorgang dennoch inaktiv bleibt oder mit einer zu geringen Tintenmenge durchströmt wird, da beispielsweise im Druckbild ein unbedruckter Streifen vorgesehen ist. In diesem Beispiel können dann die Düsengruppen derart bestimmt werden, dass der Bereich des nicht bedruckten Streifens für die Behälterteilgruppen jeweils mit anderen Druckdüsen korrespondiert. Zyklisch oder statistisch kann in diesem Zusammenhang die gleiche Bedeutung haben, wie zuvor in Bezug auf den Offset genauer beschrieben.
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Die jeweils aktivierten Düsengruppen können derart ermittelt werden, dass für alle Druckdüsen die über mehrere Druckvorgänge gemittelte Tintenmenge einen Schwellwert überschreitet, der insbesondere eine Verstopfung einer Druckdüse ausschließt. Der Schwellwert kann beispielsweise durch Laborexperimente ermittelt werden, in dem die Druckdüsen über eine vorbestimmte Anzahl von Druckvorgängen hinweg mit schrittweise abnehmender Tintenmenge betrieben werden und der Ausfall der Druckdüsen mittels eines Testdrucks oder dergleichen ermittelt wird. Bei der Ermittlung des Schwellwerts bzw. den Laborexperimenten können auch konkrete Randbedingungen mit berücksichtigt werden, insbesondere Umgebungsbedingungen (wie z.B. die Staubbelastung) und/oder UV-Streulicht hinsichtlich Dosis in einem vorbestimmten Zeitintervall. Die vorbestimmte Anzahl von Druckvorgängen kann einer spezifizierten Anzahl von Druckvorgängen der Druckdüsen ohne Reinigungsvorgang entsprechen. Kommt es dann zu einem Düsenausfall, so kann dann die in diesem Schritt verwendete Tintenmenge dem Schwellwert zugrunde gelegt werden.
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Die jeweils aktivierten Düsengruppen können derart bestimmt werden, dass für alle Druckdüsen die über mehrere Druckvorgänge gemittelte Tintenmenge gleichmäßig ist. Anders ausgedrückt können für alle Druckdüsen jeweils die Tintenmenge über die Druckvorgänge der verschiedenen Teilgruppen der Behälter integriert bzw. gemittelt werden und darauf basierend die Zuordnung der Druckdüsen zu den jeweiligen Düsengruppen so angepasst werden, dass die Tintenmenge jeder Druckdüse im Wesentlichen gleich ist. Im Wesentlichen gleich kann hier bedeuten, dass die Tintenmenge jeder Druckdüse über alle Druckvorgänge möglichst wenig von einem Mittelwert abweicht. Die minimale Abweichung kann beispielsweise in einer Optimierungsschleife optimiert werden.
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Die wenigstens eine Düsenreihe für die eine Druckfarbe kann in einem einzelnen Direktdruckkopf angeordnet sein. Ebenso können mehrere Düsenreihen für die eine Druckfarbe über mehrere Direktdruckköpfe verteilt angeordnet sein. Die Direktdruckköpfe können dabei derart angeordnet sein, dass sich Druckbereiche der Düsenreihen wenigstens teilweise überlappen. Dadurch lässt sich die Druckhöhe unabhängig von der Konfiguration der Direktdruckköpfe erhöhen. Die Düsengruppen können hier jeweils Druckdüsen über mehrere Düsenreihen und Direktdruckköpfe hinweg umfassen. Denkbar ist hier insbesondere, dass in einem Überlappbereich des Druckbilds, der von beiden Direktdruckköpfen bedruckt werden kann, also beim sogenannten Stitching, abwechselnd Druckdüsen der beiden Direktdruckköpfe aktiviert werden. Dabei sind die abwechselnd aktivierten Druckdüsen zur Bedruckung des Überlappbereichs unterschiedlichen Düsengruppen zugeordnet.
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Darüber hinaus stellt die Erfindung mit dem Anspruch 12 eine Behälterbehandlungsmaschine zur Bedruckung von Behältern bereit, mit wenigstens einem Direktdruckkopf, an dem mehrere Druckdüsen für eine Druckfarbe in wenigstens einer Düsenreihe angeordnet sind und die zum Bedrucken der Behälter jeweils in einem Druckvorgang mit einem Druckbild in einer Druckfarbe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterbehandlungsmaschine eine Steuereinrichtung für den Direktdruckkopf zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 umfasst.
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Wie bereits zuvor ausgeführt, werden durch die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 die Druckdüsen des Direktdruckkopfs unabhängig von der Auflösung bzw. Höhe des Druckbilds immer wieder aktiviert, da für verschiedene Behälterteilgruppen jeweils eine andere Düsengruppe aktiviert wird. Dadurch wird unabhängig von der Druckhöhe des Druckbilds immer wieder Drucktinte von den Druckdüsen abgegeben und auch teilweise ausgehärtete Tintenreste ausgespült.
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Die Steuereinrichtung kann eine Maschinensteuerung sein, mit der die gesamte Behälterbehandlungsmaschine, ein Teil davon oder nur der Direktdruckkopf gesteuert wird. Die Steuereinrichtung kann einen Mikroprozessor, einen Speicher, analoge und/oder digitale Schnittstellen, eine Tastatur und/oder einen Bildschirm umfassen. Die Steuereinrichtung kann mit dem Direktdruckkopf über Steuerleitungen verbunden sein.
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Ein mit der Steuereinrichtung steuerbarer Aktuator kann zum Verfahren des Direktdruckkopfs längs der Düsenreihe ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung kann also über Steuerleitungen mit dem Aktuator verbunden sein. Der Aktuator kann einen Elektromotor, einen Piezo-Antrieb, Führungselemente und/oder ein Getriebe umfassen. Ebenso kann der Aktuator als Linearmotor ausgebildet sein. Denkbar ist, dass der Aktuator elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch arbeitet. Durch den Aktuator kann ein durch die Verwendung verschiedener Düsengruppen auf dem Behälter resultierender Versatz des Druckbilds kompensiert werden.
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Die Behälterbehandlungsmaschine kann für die eine Druckfarbe mehrere Druckköpfe umfassen, an denen jeweils eine oder mehrere der Düsenreihen angeordnet sind. Durch die Verwendung von mehreren Düsenreihen innerhalb eines Direktdruckkopfs kann die Auflösung erhöht werden. Dabei können die mehreren Düsenreihen zueinander versetzt angeordnet sein. Ferner kann durch die Verwendung von mehreren Direktdruckköpfen für eine Druckfarbe die Druckhöhe erhöht werden, indem sich die Druckbereiche der Direktdruckköpfe wenigstens teilweise überlappen.
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Ebenso kann die Behälterbehandlungsmaschine für die eine Druckfarbe genau einen Direktdruckkopf umfassen, an dem die wenigstens eine Düsenreihe angeordnet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele genauer beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine Behälterbehandlungsmaschine mit einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Direktdruckverfahrens in einer Draufsicht;
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2 eine Druckstation der Behälterbehandlungsmaschine der 1 in einer seitlichen Ansicht;
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3 ein Ausführungsbeispiel des Direktdruckverfahrens in einer Illustration;
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Direktdruckverfahrens in einer Illustration;
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5 ein wiederum weiteres Ausführungsbeispiel des Direktdruckverfahrens in einer Illustration.
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In der 1 ist eine Behälterbehandlungsmaschine 1 mit einer Steuereinrichtung 13 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Direktdruckverfahrens in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass die Behälter 2 von dem Verteilerkarussell 10 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 Direktdruckköpfen 5 A–5 E verfahren und dort jeweils in einem Druckvorgang mit einem Druckbild in einer Druckfarbe bedruckt. Die Direktdruckköpfe 5 A–5 E sind mit hier nicht dargestellten Tintenversorgungseinheiten verbunden, die jeden der Direktdruckköpfe 5 A–5 E mit einer Drucktinte versorgen. Beispielsweise werden die Direktdruckköpfe 5 A–5 E mit den Farben Weiß, Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz versorgt. Die einzelnen Druckbilder ergeben anschließend zusammen einen mehrfarbigen Direktdruck. Anschließend werden die Behälter 2 mit der Aushärteeinrichtung 9 ausgehärtet und mit dem Auslaufstern 12 an das Verteilerkarussell 10 zurückgegeben. Das Verteilerkarussell 10 bzw. jede 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 entsprechender Primer-Stationen 8, Direktdruckköpfen 5 und Aushärteeinrichtungen 9 als Satelliten angeordnet sind. Ebenso ist denkbar, dass die Ein- und Auslaufsterne 11, 12 das Karussell 3 mit einer linearen Transporteinrichtung verbinden. Ebenso kann anstelle des Karussells 3 eine lineare Transporteinrichtung vorgesehen sein.
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Zu sehen ist weiter, dass die Direktdruckköpfe 5 A–5 E stationär an der Transporteinrichtung 3 angeordnet sind. Hierzu sind an der Maschinenbahn entsprechende Halterungen für die Direktdruckköpfe 5 A–5 D vorgesehen (hier nicht dargestellt). Beim Bedrucken werden die Behälter 2 jeweils an einem der Direktdruckköpfe 5 A–5 E zu stehen gebracht, mittels der Behälteraufnahmen 4 gedreht und dabei von den Direktdruckköpfen 5 A–5 D bedruckt. Dabei kann die gesamte Behälteroberfläche bedruckt werden. Denkbar ist, dass Formbehälter mit nicht-rotationssymmetrischer Oberfläche alternativ oder zusätzlich beim Drucken mit der Transporteinrichtung 3 weitertransportiert werden (hier nicht dargestellt). Ferner ist denkbar, dass die Direktdruckköpfe 5 A–5 E mittels einer Verfahreinheit mit den Behältern 2 wenigstens abschnittsweise entlang der Behältertransportbahn bewegt werden.
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Des Weiteren ist die Steuereinrichtung 13 gezeigt, die die gesamte Behälterbehandlungsmaschine 1 und die Direktdruckköpfe 5 A–5 E steuert. Dazu ist die Steuereinrichtung 13 über hier nicht dargestellte Steuerleitungen mit den einzelnen Komponenten verbunden. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele des Direktdruckverfahrens werden mittels der Steuereinrichtung 13 in Verbindung mit den Direktdruckköpfen 5 A–5 E und optional über die Drehung der Behälteraufnahmen 4 durchgeführt. Ebenso kann die Steuereinrichtung 13 über weitere Steuerleitungen mit den Aktuatoren 6 der Ausführungsbeispiele der 2, 4–5 verbunden sein, um den Versatz D zu steuern.
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In der 2 ist eine Druckstation der Behälterbehandlungsmaschine 1 aus der 1 in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Diese führt gerade das Direktdruckverfahren nach einer der nachfolgenden Ausführungsbeispiele bzw. der Ansprüche 1–11 aus. Da die zuvor beschriebenen Direktdruckköpfe 5 A–5 E bzw. deren Druckstationen im Wesentlichen baugleich sind und sich lediglich über die Farbe der zugeführten Drucktinte unterscheiden, gilt der Aufbau der Druckstation nach der 2 sowie die nachfolgend beschriebenen Direktdruckverfahren für alle Direktdruckköpfe 5 A–5 E der vorangegangenen 1 gleichermaßen.
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Zu sehen ist, dass der Behälter 2 in der Behälteraufnahme 4 aufgenommen ist und über einen Direktantrieb 7 um seine Achse A gedreht wird. Ebenso ist denkbar, dass die Behälteraufnahme 4 bzw. der Behälter 2 über eine Steuerkurve oder ein zentrales Getriebe gedreht wird. Dies ist für die Erfindung selbst nicht relevant.
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Bei der Drehung wird auf den Behälter 2 mittels der Druckdüsen 54 des Direktdruckkopfs 5 das Druckbild 2a in einer Druckfarbe aufgebracht. Der Direktdruckkopf 5 ist mit einer Düsenplatte 51 ausgebildet, in dem die Druckdüsen 54 in wenigstens einer Düsenreihe angeordnet sind, beispielsweise zwei oder noch mehr sind denkbar. Die Druckdüsen 54 sind mit Piezo- oder Thermoelementen ausgebildet, die einzelne Tintentropfen 52 auf den Behälter 2 abschießen. Durch die Menge bzw. Größe der Tintentröpfchen 52 kann der Grauwert des jeweiligen Druckbilds gesteuert werden. Zu sehen ist auch, dass das Druckbild 2a nicht die volle Höhe der Druckbreite des Direktdruckkopfs 5 ausfüllt.
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Des Weiteren ist zu sehen, dass der Direktdruckkopf 5 über einen Aktuator 6 in der Richtung H verfahren werden kann. Die Verfahrrichtung H ist hier im Wesentlichen parallel zur Achse A des Behälters 2. Die Funktion des Aktuators 6 wird nachfolgend anhand der 4 genauer erläutert.
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Durch das Drehen des Behälters 2 um seine Achse A und die lineare Anordnung der Druckdüsen 54 kann das Druckbild 2a auf dem Behälter 2 flächig erzeugt werden. Dieses ist zunächst monochromatisch und wird erst durch die Bedruckung mit mehreren verschiedenen Druckfarben zu einem mehrfarbigen Direktdruck. Hierzu sind die mehreren Direktdruckköpfe 5 A–5 E in der 1 vorgesehen.
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Alternativ oder zusätzlich zur Ausführung der Druckstation in der 2 ist denkbar, dass der Behälter 2 zu mehreren in vertikaler Richtung (in Richtung der Behälterlängsachse) übereinander angeordneten Direktdruckköpfen mit unterschiedlichen Druckfarben verfahren wird, beispielsweise mit einer Hubstation zum Anheben und Absenken der Behälteraufnahme 4. Alternativ oder zusätzlich können Direktdruckköpfe mit unterschiedlichen Druckfarben auch in Umfangsrichtung um den Behälter 2 angeordnet sein, wobei der Behälter 2 mit der Behälteraufnahme 4 um seine Längsachse gedreht wird und die unterschiedlichen Druckfarben von mehreren Seiten her aufgedruckt werden. Desweiteren kann die Druckstation oder mehrere derartiger Druckstationen an der Transporteinrichtung 3 mitlaufend angeordnet sein.
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Nachfolgend beschriebene Direktdruckdruckverfahren können sowohl mit einem einzelnen Direktdruckkopf 5 als auch mit allen Direktdruckköpfen 5 A–5 E der 1 einzeln oder in beliebigen Kombinationen oder gemeinsam durchgeführt werden.
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In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Direktdruckverfahrens in einer Illustration dargestellt. Zu sehen ist eine Gegenüberstellung des Direktdruckkopfs 5 zum Behälter 2 bzw. zum dort aufgedruckten Druckbild 2a. Der Direktdruckkopf 5 ist lediglich zur besseren Illustration in einer Draufsicht auf die Düsenplatte 51 gezeigt (gilt gleichermaßen für die 4 und 5), allerdings befindet er sich im Betrieb typischerweise in einer Anordnung wie in der 2, wobei die Düsenplatte 51 zur Abgabe der Tintentropfen 52 in Richtung des Behälters 2 zeigt. Die Düsenplatte 51 umfasst die beiden Düsenreihen 53a und 53b mit den Druckdüsen 54. Die beiden Düsenreihen 53a und 53b weisen in Längsrichtung zueinander einen Versatz auf, der der Hälfte des Abstands zweier benachbarter Druckdüsen 54 in der Düsenreihe 53a entspricht. Die Düsenreihen 53a und 53b haben den gleichen Düsenabstand.
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Der in der 3 dargestellte Behälter 2 gehört einer Teilgruppe einer Vielzahl gleichartiger Behälter an, die mit der Behälterbehandlungsmaschine 1 aus der 1 bedruckt werden. Das Druckbild 2a erstreckt sich auf dem Behälter 2 zwischen einem unteren Rand 2c und einem oberen Rand 2b. Daraus ergibt sich die Druckhöhe G. Der untere Rand 2c befindet sich mit einem Abstand C oberhalb des Behälterbodens 2d.
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Da das Druckbild 2a eine kleinere Druckhöhe G als die Länge der Düsenreihen 53a bzw. 53b aufweist, wird bei der Bedruckung einer ersten Teilgruppe der Behälter 2 lediglich Druckfarbe aus der Düsengruppe 55 abgegeben. Diese entspricht ihrer Länge nach der Druckhöhe G und umfasst die Druckdüsen 54 der beiden Düsenreihen 53a, 53b innerhalb dieser Höhe.
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Der Behältertyp des Behälters 2, eine Vorlage für das Druckbild 2a und die gewünschte Position, also die Höhe C, sind in der Steuereinrichtung 13 der Behälterbehandlungsmaschine 1 (1), hinterlegt. Da dort ebenfalls die Position des Direktdruckkopfs 5 abgespeichert ist, kann hieraus die Größe A berechnet werden, die den Abstand zwischen dem Behälterboden 2d und dem unteren Ende 56 der Düsenreihen 53a, 53b kennzeichnet.
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Die gerade aktive Düsengruppe 55 weist den Offset B gegenüber dem Ende 56 der Düsenreihe 53a, 53b auf, das nicht genau mit dem unteren Rand 2c des Druckbilds 2a korrespondiert. Für eine besonders hohe Auflösung sind innerhalb der Druckhöhe G alle Druckdüsen 54 beider Düsenreihen 53a, 53b aktiv. Die im Bereich E und B liegenden Druckdüsen oberhalb der Düsengruppe 55 sind zunächst nicht aktiv. Dies gilt alles für die Bedruckung einer ersten Teilgruppe der Behälter 2.
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Für eine zweite Teilgruppe der Behälter 2 wird der Offset B' etwas größer als der Offset B gewählt, so dass die zweite Düsengruppe 55' insgesamt höher oder auch tiefer liegt. Hierdurch verschiebt sich bei der hier nicht dargestellten Bedruckung der weiteren Teilgruppe das Druckbild 2a auf dem Behälter 2 etwas nach oben. Allerdings ist dies durch den Konsumenten ohne einen konkreten Vergleich beider Teilgruppen nicht wahrnehmbar. Beim Drucken ist dieses Verfahren vorteilhaft, da gegenüber der Düsengruppe 55 am oberen Rand der Düsengruppe 55' weitere Druckdüsen 54 aktiviert sind. Folglich entsteht so zusätzlich durch diese Druckdüsen ein regelmäßiger Tintenfluss und sie können dadurch weniger leicht verstopfen.
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Desweiteren können noch weitere Teilgruppen durch unterschiedliche Offsetwerte bedruckt werden, die insbesondere innerhalb eines Bereichs ausgewählt werden, der keine durch den entsprechenden Versatz des Direktdrucks bedingten Qualitätseinbußen gewährleistet.
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Denkbar ist, dass der Offset B mit einer Zick-Zack-Kurve oder Sägezahnkurve zwischen Extrempunkten soweit eingestellt wird, dass alle Druckdüsen 54 des Direktdruckkopfs 5 zyklisch aktiviert werden. Ebenso ist denkbar, dass der Offset B statistisch, also zufällig, verändert wird.
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Darüber hinaus ist denkbar, dass die verschiedenen Düsengruppen 55 und damit der Offset B dadurch bestimmt werden, dass aus dem Druckbild die Tintenmenge jeder Druckdüse 54 für einen Druckvorgang ermittelt wird. Dies geschieht über eine Integration der Bildzeilen des Druckbilds 2a oder einer Druckvorlage. Die Werte des Offsets B werden nun so eingestellt, dass eine Mindestmenge an Drucktinte für alle Teilgruppen der Behälter 2 garantiert ist. Ebenso ist denkbar, dass die jeweils aktivierten Düsengruppen ermittelt werden, dass für alle Druckdüsen 54 die über mehrere Druckvorgänge gemittelte Tintenmenge gleichmäßig ist. Dadurch werden die Druckdüsen 54 besonders gleichmäßig beansprucht.
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Denkbar ist auch, dass das Druckbild 2a mit einer geringeren Druckauflösung gedruckt wird als es der Abstand der Düsen 54 in den Düsenreihen 53a, 53b erlaubt. Beispielsweise kann das Druckbild 2a mit der Hälfte der möglichen Druckauflösung gedruckt werden. Dies bedeutet, dass für eine erste Teilgruppe der Behälter 2 lediglich die Druckdüsen 54 innerhalb der Düsenreihe 53a aktiviert werden. Bei einer zweiten Teilgruppe der Behälter 2 werden die parallel dazu angeordneten Druckdüsen 54 der anderen Düsenreihe 53b innerhalb der Druckhöhe G aktiviert. Dadurch versetzt sich zwar das Druckbild 2a um den halben Abstand zweier benachbarter Druckdüsen 54 einer Düsenreihe 53a, jedoch ist dies durch den Konsumenten kaum wahrnehmbar. Dies ist besonders günstig, da die Druckdüsen 54 beider Düsenreihen 53a, 53b trotz verminderter Druckauflösung beansprucht werden.
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In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Direktdruckverfahrens in einer Illustration dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem vorangegangen Ausführungsbeispiel in der 3 lediglich dadurch, dass der Direktdruckkopf 5 zusätzlich mit dem Aktuator 6 in der Richtung H verfahren wird. Zuvor beschriebene Merkmale sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel in beliebiger Kombination möglich.
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Zu sehen ist, dass bei der Bedruckung der zuvor beschriebenen ersten Teilgruppe der Behälter 2 die aktivierte Düsengruppe 55 den Offset B zum Ende 56 der Düsenreihen 53a und 53b aufweist. Zusätzlich ist der Direktdruckkopf 5 von einem Referenzpunkt P0 durch den Aktuator 6 um einen Versatz D nach unten verfahren. Dadurch, dass der Offset B und der Versatz D den gleichen Betrag aufweisen, wird eine Verschiebung des Druckbilds 2a auf dem Behälter 2 kompensiert. Wird nun ein entsprechend größerer oder kleinerer Offset B gewählt so wird der Direktdruckkopf 5 um den entsprechenden Versatz D entgegengesetzt verfahren, so dass sich das Druckbild 2a immer in der gleichen Höhe C auf dem Behälter 2 gegenüber dem Behälterboden 2d befindet. Dadurch ist es möglich, ohne eine weitere Beeinflussung der Produktdarstellung alle Druckdüsen 54 der Düsenreihen 53a, 53b für die Bedruckung des Behälters 2 zu verwenden. Diese werden so regelmäßig aktiviert und beansprucht. Dadurch wird ein minimaler Tintenfluss durch alle Druckdüsen 54 gewährleistet und angehärtete Tintenreste werden regelmäßig ausgespült. Folglich müssen die Druckdüsen 54 nicht mehr so oft gereinigt werden und Düsenausfälle werden ohne eine Beeinflussung der Produktion verhindert. Ebenso ist denkbar, dass für die Höhe C des Druckbilds auf dem Behälter 2 ein Toleranzbereich festgelegt wird, der eine genügend hohe Qualität garantiert. Dadurch kann der Aktuator 6 mit einer geringeren Genauigkeit arbeiten als dies durch die Auflösung des Direktdruckkopfs 5 möglich wäre.
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In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Direktdruckverfahrens in einer Illustration dargestellt. Dieses unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen in den 3 und 4 lediglich dadurch, dass für eine größere Druckhöhe zwei versetzt angeordnete Direktdruckköpfe 50a, 50b zur Bedruckung eines Behälters 2 eingesetzt werden. Zuvor beschriebene Merkmale sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel in beliebiger Kombination möglich.
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Zu sehen ist, dass das Direktdruckmodul 50 für eine Druckfarbe zwei Direktdruckköpfe 50a, 50b umfasst, die zueinander einen Versatz in Richtung der Druckhöhe G des Druckbilds 2 aufweisen und sich im Bereich F überlappen. Da die Direktdruckköpfe 50a und 50b jeweils einem Direktdruckkopf 5 der vorangegangenen Ausführungsbeispiele entsprechen, wird die mögliche Druckhöhe des Druckbilds 2a annähernd verdoppelt. Allerdings werden die Direktdruckköpfe 50a und 50b so gesteuert, dass der Überlappbereich 2e des Druckbilds 2a von beiden mit jeweils der Hälfte der erforderlichen Tintenmenge bedruckt wird (Stitching).
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Des Weiteren ist zu sehen, dass die Direktdruckköpfe 50a, 50b jeweils zwei Düsenreihen 53aa, 53ab bzw. 53ba, 53bb aufweisen. Wie zuvor in Bezug auf einen einzelnen Direktdruckkopf 5 beschrieben, sind auch hier die Düsenreihen 53aa, 53ab bzw. 53ba, 53bb eines Direktdruckkopfs 50a oder 50b jeweils versetzt zueinander angeordnet, um die Auflösung zu erhöhen.
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Die beiden in Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Direktdruckverfahren können hier nun auch gleichermaßen mit dem gesamten Direktdruckmodul 50 durchgeführt werden, um die für das Druckbild 2a aktivierte Düsengruppe 55 mittels des Offsets B für jede Behälterteilgruppe zu verschieben. Hierdurch werden die Druckdüsen am oberen Rand des Direktdruckkopfs 50a bzw. am unteren Rand des Direktdruckkopfs 50b regelmäßig aktiviert, wodurch Tintenreste ausgespült werden.
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Denkbar ist, dass zusätzlich das gesamte Direktdruckmodul 50 über den Aktuator 6 in Richtung der Düsenreihen 53aa, 53ab bzw. 53ba, 53bb verschoben wird, um den Offset B zu kompensieren. Dadurch bleibt das Druckbild 2a auf dem Behälter 2 immer in der gleichen Höhe gegenüber dem Behälterboden. Dies ist besonders Vorteilhaft, da unabhängig von der Höhe des Druckbilds 2a alle Druckdüsen 54 des Direktdruckmoduls 50 gleichermaßen zyklisch aktiviert werden.
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Denkbar ist auch, dass bei einer Auflösungsverminderung des Druckbilds 2a für unterschiedliche Teilgruppen der Behälter 2 auch unterschiedliche Düsenreihen aktiviert werden oder in einer Düsenreihe alternierend angeordnete Druckdüsen.
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Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind oder auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
