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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine mit einem Foliendirektdrucker, der dazu konfiguriert ist, eine Verpackungsfolie während des Verpackungsprozesses einer Tiefziehverpackungsmaschine oder eines Traysealers direkt zu bedrucken.
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Bei der Anwendung solcher Foliendirektdrucker hat sich als problematisch herausgestellt, dass sich die in Pigmenttinten enthaltenen Pigmentpartikel in der Tintenflüssigkeit absetzen, wenn der Foliendirektdrucker still steht. Der Foliendirektdrucker kann dann zumindest zu Beginn des Druckvorgangs, insbesondere beim Anfahren der Verpackungsmaschine oder auch nach kürzeren Ruhephasen, beispielsweise zum Zwecke von Umrüstarbeiten, nicht die gewünschte Druckqualität herstellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verpackungsmaschine hinsichtlich eines daran durchgeführten Druckvorgangs qualitativ zu verbessern und dafür auch ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Verpackungsmaschine gemäß dem Anspruch 1 sowie mittels eines Verfahrens gemäß dem unabhängigen Anspruch 10. Verbesserte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine ist in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine oder eines Traysealers ausgebildet. Erfindungsgemäß umfasst die Verpackungsmaschine mindestens ein Foliendruckermodul zum direkten Bedrucken einer Verpackungsfolie im Verpackungsprozess, wobei das Foliendruckermodul einen Tintenstrahldrucker mit einer Verfahreinheit und einem mittels der Verfahreinheit bewegbaren Druckkopf aufweist. Ferner verfügt die Verpackungsmaschine über eine Steuereinheit, die zur Ansteuerung der Verfahreinheit gemäß einem vorbestimmten Bewegungsschema ausgebildet ist, anhand dessen der Druckkopf derart bewegbar ist, dass es zu einer Aufwirbelung von Pigmentpartikeln kommt, die sich innerhalb mindestens einer am Druckkopf bevorrateten Pigmenttinte abgesetzt haben.
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Bei der Erfindung kann das vorbestimmte Bewegungsschema als eine axiale Querbewegung des Druckkopfes definiert sein, die einer eigentlichen als Teil eines Druckvorgangs zum Bedrucken der Verpackungsfolie ausgeführten axialen Querbewegung des Druckkopfes vorausgeschickt oder im Anschluss daran ansteuerbar ist, um die Aufwirbelung von Pigmentpartikeln zu ermöglichen, wenn der Druckvorgang ruht. Die jeweiligen Querbewegungen unterscheiden sich hinsichtlich deren Bahnkurven dahingehend, dass die zum Aufwirbelungs-Bewegungsschema gehörigen Querbewegungen um ein Vielfaches größere Beschleunigungen aufweisen als diejenigen Beschleunigungen, die während des eigentlichen Druckvorganges auf den Druckkopf einschließlich der daran befestigten Pigmenttinten wirken.
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Eine Tiefziehverpackungsmaschine ist dazu konfiguriert, eingangs des Verpackungsprozesses mittels einer vorgesehenen Formstation Verpackungsschalen herzustellen. Dagegen werden einem Traysealer für den Verpackungsprozess vorgefertigte Verpackungsschalen zur Verfügung gestellt.
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Als direkt bedruckbare Verpackungsfolien, insbesondere Kunststofffolien, kommen bei der Erfindung einerseits die für den Verpackungsprozess verwendete Deckelfolie und/oder andererseits die Folie in Frage, die für die verwendeten Verpackungsschalen zum Einsatz kommt.
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Eine Aufwirbelung von Pigmentpartikeln im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sich die innerhalb der Tintenflüssigkeit abgelagerten Farbpigmente homogener in der Tintenflüssigkeit verteilen. Dadurch tragen die in der Tintenflüssigkeit schwebenden Pigmentpartikel zu einer verbesserten Farbigkeit des Direktfolienaufdrucks bei. Für Industriezwecke ist die Verwendung von Pigmenttinten insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sie einen kräftigeren Farbauftrag gestatten sowie bessere Eigenschaften hinsichtlich einer Wasser- und Wischfestigkeit aufweisen. Insbesondere auf Verpackungsfolien können dadurch präzise Aufdrücke hergestellt werden.
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Einen wesentlichen Vorteil bietet die Erfindung dadurch, dass die am Druckkopf installierten Druckerpatronen vor einer Inbetriebnahme des Foliendirektdruckers nicht mehr manuell geschüttelt werden müssen, um die abgelagerten Pigmentpartikel für den Druckereinsatz mit der Tintenflüssigkeit zu vermischen.
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Gemäß einer vorteilhaften Variante ist das Bewegungsschema zumindest temporär während einer Unterbrechung eines Druckvorgangs ansteuerbar. Vorzugsweise ist dies an der Verpackungsmaschine für vorbestimmte Intervalle einstellbar.
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Vorzugsweise ist der Tintenstrahldrucker als thermischer Tintenstrahldrucker (TIJ) ausgebildet. Thermische Tintenstrahldrucker können vorteilhaft zur Herstellung präziser Druckergebnisse auf Folienverpackungen eingesetzt werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Druckkopf dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Tintenpatronen aufzunehmen, die insbesondere in einer vorbestimmten Lagerebene zumindest teilweise versetzt am Druckkopf befestigbar sind. Als Lagerebene für die Tintenpatronen kommt insbesondere zum Bedrucken eines Oberfolienmaterials eine vertikale Lagerebene in Frage, hinsichtlich welcher eine allgemeine Produktionsrichtung des Verpackungsprozesses orthogonal verläuft. Sofern die Tintenpatronen versetzt am Druckkopf gelagert sind, vorzugsweise nebeneinander in auf- oder absteigender Ausrichtung, kann ein größeres Druckfeld zum Bedrucken der Verpackungsfolie erzeugt werden.
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Vorstellbar ist es, dass die Pigmenttinte eine weiße Pigmenttinte, insbesondere eine weiße Thermal-Inkjet-Tinte ist. Weiße Pigmenttinten können insbesondere vorteilhaft zum direkten Bedrucken dunkler Verpackungsfolien eingesetzt werden. Bei weißen Pigmenttinten kommt es verstärkt und rasch zu einer Ablagerung der darin enthaltenen Pigmentpartikel, so dass dafür der erfindungsgemäße Vermischungsvorgang besonders vorteilhaft ist, um einen Aufdruck mit sehr guter Druckqualität anhaltend herstellen zu können.
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Vorzugsweise ist der Druckknopf zumindest abschnittsweise während des Ablaufs des Bewegungsschemas zur Aufwirbelung der Pigmentpartikel bis zu einer maximalen Geschwindigkeit von 1200 mm/s, einer maximalen Beschleunigung von 9000 mm/s2 und/oder bis zu einem maximalen Ruck von 90000 mm/s3 bewegbar. Anhand solcher maximalen Bewegungsparameter kann die Verfahreinheit in derartigen Bahnkurven während des Bewegungsschemas verfahren, die zu einer perfekten Vermischung abgelagerter Pigmentpartikel mit der Tintenflüssigkeit der Pigmenttinte führen. Eine vergleichbar hohe Vermischungsleistung käme durch die eigentliche Druckkopfbewegung während eines Druckvorgangs zum Bedrucken der Verpackungsfolie nicht zustande.
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Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass das Foliendruckermodul lösbar an unterschiedlichen Positionen der Verpackungsmaschine befestigbar ist. Insbesondere ist es vorstellbar, dass das Foliendruckermodul zum Bedrucken einer Oberfolie, bevor diese mit einer Unterfolie versiegelt wird, im Bereich einer Oberfolienführung befestigt ist. Andererseits ist es vorstellbar, dass das Foliendruckermodul an einer Stelle der Verpackungsmaschine befestigt ist, um die Oberseite einer bereits versiegelten Verpackung zu bedrucken. Für einen solchen Einsatz könnte das Foliendruckermodul einem an der Verpackungsmaschine durchgeführten Siegelprozess nachgelagert angeordnet sein.
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Vorzugsweise umfasst die Verfahreinheit einen quer zur Produktionsrichtung gelagerten Linearantrieb, der zur translativen Verstellbarkeit des Druckkopfes ausgelegt ist. In technischer Hinsicht lässt sich dies kostengünstig sowie in kompakter Bauweise an der Verpackungsmaschine verwirklichen.
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Für ein verbessertes Druckergebnis kann das Foliendruckermodul eine Positionierungsplatte aufweisen, entlang welcher ein zu bedruckender Folienabschnitt der Verpackungsfolie relativ zum Druckkopf flächig ausrichtbar ist. Die Positionierungsplatte kann dabei als Gegenlager den zu bedruckenden Folienabschnitt für den Druckvorgang abstützen.
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Um kontinuierlich satte Farbaufdrucke herzustellen, ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu konfiguriert, die Verfahreinheit während des Verpackungsprozesses in frei definierbaren wiederkehrenden Intervallen gemäß dem oder gemäß einem änderbaren Bewegungsschema zum Aufwirbeln der Pigmentpartikel, die Verfahreinheit automatisch vor einem Anfahren der Verpackungsmaschine aus einem Stillstandmodus heraus und/oder während eines temporären Standby-Modus der Verpackungsmaschine, beispielsweise zur Durchführung von Umrüstarbeiten, anzusteuern. Die frei definierbaren wiederkehrenden Intervalle können hinsichtlich des Verpackungsprozesses, insbesondere hinsichtlich der währenddessen stattfindenden Arbeitstakte, eingestellt werden. Beispielsweise kann das Aufwirbeln der Pigmenttinte dann stattfinden, wenn ein Folientransport stattfindet.
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Gemäß einer Variante kann ein vorbestimmter Arbeitsschritt einer an der Verpackungsmaschine ausgebildeten Arbeitsstation den Ablauf des Bewegungsschemas triggern. Als auslösender Arbeitsschritt für den Aufwirbelungsvorgang käme beispielsweise ein Siegel-, ein Vakuumier-, ein Werkzeugschließ-, ein Vereinzelungs-, ein Tiefzieh-, ein Begasungs-, ein Evakuier- und/oder ein Produktbeladungsvorgang in Frage. Damit kann der Aufwirbelungsvorgang funktional hervorragend in den laufenden Betrieb der Verpackungsmaschine integriert werden.
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Vorzugsweise läuft das Bewegungsschema zumindest temporär dann ab, wenn der eigentliche Druckvorgang unterbrochen ist. Insbesondere ist im Rahmen eines an der Verpackungsmaschine durchgeführten Aufwärmzyklusses, also vor dem eigentlichen Verpackungsprozess, automatisch und/oder manuell ein Aufwirbelungsvorgang, beispielsweise an einem Bediengerät der Verpackungsmaschine, aufrufbar. Ein automatisiert ablaufender Aufwirbelungsvorgang kann auch während eines Werkzeugwechsels an der Verpackungsmaschine stattfinden.
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Ferner betrifft die Erfindung ein automatisiertes Verfahren zum Aufwirbeln von Pigmentpartikeln mindestens einer Pigmenttinte, die in einem Druckkopf eines Foliendruckermoduls zum direkten Bedrucken einer Verpackungsfolie im Verpackungsprozess einer Verpackungsmaschine bevorratet wird, wobei eine Verfahreinheit des Foliendruckermoduls gemäß einem vorbestimmten Bewegungsschema, vorzugsweise zumindest zeitweise während einer Unterbrechung eines Druckvorgangs, angesteuert wird, wodurch sich die innerhalb der Pigmenttinte abgesetzten Pigmentpartikel aufwirbeln lassen.
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Ein solches Verfahren kann sicherstellen, dass satte Farben bereits von Beginn an während des Verpackungsprozesses und/oder bei Wiederaufnahme des Verpackungsprozesses nach einer temporären Unterbrechung direkt auf das Verpackungsfolienmaterial aufgedruckt werden können, weil sich die Pigmentpartikel gleichmäßig innerhalb der Tintenflüssigkeit verteilen.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung wird diese nun im Folgenden ausführungsgemäß anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen
- 1 eine Verpackungsmaschine in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine mit einem Foliendruckermodul zum direkten Bedrucken einer Verpackungsfolie,
- 2 die in 1 gezeigte Tiefziehverpackungsmaschine in perspektivischer Darstellung,
- 3 das Foliendruckermodul gemäß 1 in isoliert perspektivischer Darstellung,
- 4 eine schematisch dargestellte Tiefziehverpackungsmaschine, bei welcher das direkte Bedrucken einer Oberseite einer versiegelten Verpackung stattfindet,
- 5 eine Verpackungsmaschine in Form eines Traysealers mit einem Foliendruckermodul zum direkten Bedrucken einer Verpackungsfolie,
- 6 eine perspektivische Darstellung des in 5 gezeigten Traysealers,
- 7 das in 5 gezeigte Foliendruckermodul in isoliert perspektivischer Darstellung, und
- 8 ein Bewegungsschema beziehungsweise ein Abschnitt davon zur Aufwirbelung von Pigmentpartikeln innerhalb einer Pigmenttinte.
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Merkmale der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine werden in den Figuren durchgehend mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Verpackungsmaschine 1, die in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine 2 vorliegt. Die Tiefziehverpackungsmaschine 2 umfasst eine Formstation 3, die dazu ausgelegt ist, aus einer Unterfolie 4 Verpackungsmulden 5 mittels eines Tiefziehprozesses herzustellen. Entlang einer Einlegestrecke 6 können die mittels der Formstation 3 hergestellten und in einer Produktionsrichtung X weitertransportierten Verpackungsmulden 5 manuell und/oder automatisiert mit zu verpackenden Produkten P bestückt werden.
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Weiter zeigt 1, dass die Tiefziehverpackungsmaschine 2 ein Bediengerät 7 umfasst. Mittels des Bediengeräts 7 kann ein Bediener unterschiedliche Prozessparameter der Verpackungsmaschine 1, insbesondere der daran eingesetzten Arbeitsstationen, einstellen.
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Die Tiefziehverpackungsmaschine 2 umfasst ferner ein Foliendruckermodul 8. Das Foliendruckermodul 8 ist auf einem Maschinenrahmen 9 der Tiefziehverpackungsmaschine 2 gelagert. In Produktionsrichtung X betrachtet ist das Foliendruckermodul 8 einer Siegelstation 10 der Tiefziehverpackungsmaschine 2 vorangestellt angeordnet und dazu konfiguriert, eine ihr zur Verfügung gestellte Verpackungsfolie F, die gemäß 1 als Oberfolie 11 vorliegt, direkt zu bedrucken. Im Anschluss an das direkte Bedrucken der Oberfolie 11 wird diese zusammen mit den bereits mit Produkten P bestückten Verpackungsmulden 5 in die Siegelstation 10 hinein transportiert, in welcher ein Siegelprozess stattfindet, um die zur Verfügung gestellten Verpackungsmulden 5 mit der Oberfolie 11 zu verschließen. Dem Siegelprozess folgt weiter in Produktionsrichtung X betrachtet ein Vereinzelungsprozess versiegelter Verpackungen V an einer Schneidstation 12.
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2 zeigt die in 1 dargestellte Verpackungsmaschine 1 in perspektivischer Darstellung. Das Foliendruckermodul 8 ist zum direkten Bedrucken der Oberfolie 11 während eines Verpackungsprozesses einsetzbar. 2 zeigt ferner, dass das Bediengerät 7 eine Steuereinheit 13 aufweist. Die Steuereinheit 13 ist zur Ansteuerung des Foliendruckermoduls 8 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 13 zur Ansteuerung sämtlicher an der Verpackungsmaschine 1 eingesetzten Arbeitsstationen ausgebildet.
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3 zeigt das Foliendruckermodul 8 in isoliert schematischer Darstellung. Das Foliendruckermodul 8 verfügt über einen Unterbau 14, mittels welchem das Foliendruckermodul 8 auf dem Maschinenrahmen 9 der Tiefziehverpackungsmaschine 2 befestigt ist. Der Unterbau 14 verfügt über eine Puffereinheit 15 für den Druckvorgang. Die Puffereinheit 15 ist dazu konfiguriert, während des Druckvorgangs die bedruckte Verpackungsfolie F entsprechend einer an ihr durchgeführten Vorschubbewegung aufzunehmen, ohne den vorangehenden, an einen Maschinentakt gebundenen Verpackungsprozess zu beeinflussen, um insbesondere mehrzeilige und großflächige Druckbilder zu gestatten.
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Ferner verfügt das Foliendruckermodul 8 über eine Einführeinheit 16, die dazu ausgelegt ist, die dem Foliendruckermodul 8 zur Verfügung gestellte Verpackungsfolie F dem Druckvorgang zuzuführen. Das Foliendruckermodul 8 verfügt über einen Tintenstrahldrucker T. Der Tintenstrahldrucker T umfasst einen Druckkopf 18 und eine Verfahreinheit 25, die als Linearantrieb 21 ausgebildet ist. Die Verfahreinheit 25 ist zur axialen Verstellung des Druckkopfes 18 konfiguriert. Weiter zeigt 3 eine Positionierungsplatte 17, die relativ zum Druckkopf 18 gelagert ist. Die Positionierungsplatte 17 ist entlang einer Lagerebene L angeordnet, die senkrecht zur Produktionsrichtung X aufgestellt ist. Entlang der Positionierungsplatte 17 ist ein zu bedruckender Folienabschnitt M der Verpackungsfolie F relativ zum Druckkopf 18 ausgerichtet. Der Druckkopf 18 enthält eine Kartuschenaufnahme 19 für eine Vielzahl von Tintenpatronen 20. Gemäß 3 sind die Tintenpatronen 20 von rechts nach links gesehen absteigend in der Kartuschenaufnahme 19 platziert. Anhand dieser gestuften Anordnung ergibt sich ein größeres Druckfeld für den Druckkopf 18. Die Tintenpatronen 20 sind jeweils mit einer Pigmenttinte 30 befüllt.
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3 zeigt auch, dass der Linearantrieb 21 einen daran angeflanschten Elektro-Motor 22 aufweist, durch dessen Ansteuerung sich der Druckkopf 18 entlang einer Druckverstellachse Z zum Bedrucken der Verpackungsfolie F verstellen lässt. Schematisch wird in 3 auch gezeigt, dass auf der Steuereinheit 13 ein Bewegungsschema S abgespeichert ist, das automatisiert und/oder manuell mittels des Bediengeräts 7 abrufbar ist, um den Druckkopf 18 derart zu bewegen, dass es zu einer Aufwirbelung von Pigmentpartikeln kommt, die sich innerhalb der im Druckkopf 18 bevorrateten Pigmenttinte 30 abgesetzt haben.
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4 zeigt in schematischer Darstellung die Verpackungsmaschine 1 in Form der Tiefziehverpackungsmaschine 2, wobei das Foliendruckermodul 8 in Produktionsrichtung X gesehen der Siegelstation 10 nachgelagert ist und dafür eingesetzt wird, um eine Oberseite O der versiegelten Verpackungen V zu bedrucken.
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5 zeigt die Verpackungsmaschine 1 in Form eines Traysealers 22. Der Traysealer 22 ist dazu konfiguriert, vorgefertigte Verpackungsmulden 5' mittels einer Oberfolie 11' zu verschließen, um versiegelte Verpackungen V' herzustellen. Der Traysealer 22 verfügt über einen Maschinenrahmen 9', auf welchem ein Foliendruckermodul 8' positioniert ist. In Produktionsrichtung X' betrachtet ist das Foliendruckermodul 8' der Siegelstation 10' vorangestellt positioniert. Das Foliendruckermodul 8' ist zum direkten Bedrucken einer ihr als Verpackungsfolie F' zur Verfügung gestellten Oberfolie 11' ausgebildet.
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6 zeigt den in 5 dargestellten Traysealer 22 in perspektivischer Darstellung.
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7 zeigt das Foliendruckermodul 8' gemäß den 5 und 6 in isoliert perspektivischer Darstellung. Gemäß 7 verfügt das Foliendruckermodul 8' als Verstelleinheit 25' einen Linearantrieb 21' mit einem Elektro-Motor 22', der mittels der Steuereinheit 13' ansteuerbar ist und den Druckkopf 18' bewegt. Für einen Aufwirbelungsvorgang ist der Elektro-Motor 22' mittels eines Bewegungsschemas S' ansteuerbar.
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In 7 ist der Druckkopf 18' mit einer Kartuschenaufnahme 19' zur gestuften Aufnahme von Tintenpatronen ausgestattet. Ferner zeigt 7 ein Druckkopffeld 24, entsprechend welchem der Folienaufdruck durchführbar ist. Das Foliendruckermodul 8' umfasst desweiteren eine Verstelleinrichtung 26, um die Positionierung des Druckkopfes 19 in vertikaler Richtung einzustellen.
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8 zeigt ein beispielhaftes Bewegungsschema S, S' beziehungsweise einen teilweisen Ablauf davon in Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Ruckdiagrammen A, B, C. Der Druckkopf 18, 18' kann während einer Unterbrechung eines Druckvorgangs gemäß der gezeigten Bahnkurven a, b, c bewegt werden, um eine Aufwirbelung abgesetzter Pigmentpartikel in der Pigmenttinte 30 herbeizuführen.
