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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums, insbesondere für das Drucken wasserlöslicher Farben auf Kunststofffolien.
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Hintergrund der Erfindung
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Für das Bedrucken von Kunststofffolien haben sich neben den druckformgebundenen Druckverfahren (insbesondere Flexodruck, Tiefdruck und Offsetdruck) mittlerweile zunehmend auch Digitaldruckverfahren etabliert, bei denen die Druckfarbe ohne Druckform - beispielsweise im Tintenstrahl-Verfahren (Inkjet-Verfahren) - auf die Folie aufgebracht wird. In allen Druckverfahren können auch wasserlösliche Druckfarben eingesetzt werden, wie es insbesondere beim Bedrucken von Lebensmittelverpackungen vorteilhaft ist.
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Kunststofffolien, zum Beispiel aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), haben grundsätzlich eine unpolare Eigenschaft, was das Bedrucken mit wasserlöslicher und daher polarer Farbe erschwert. Gegebenenfalls kann die Haftung und Trocknung wasserlöslicher Tinte durch ein dem Bedrucken vorangehendes Aufbringen einer Vermittlungsschicht (sogenannter „Primer“) auf die Folienoberfläche verbessert werden. Selbst mit Primer ist allerdings häufig eine recht aufwendige nachträgliche Endtrocknung der wasserbasierten Tinte notwendig, die mittels Verdunstung oder Konvektion die vorhandenen flüchtigen Bestandteile aus der Tinte und/oder dem Primer entfernt. In manchen Anwendungen wird der Trocknungsprozess durch eine Zwischentrocknung (sogenanntes „Pinning“) während des Druckvorgangs unterstützt, bei welcher üblicherweise Konvektionstrocknungsverfahren oder UV-Trocknungsverfahren eingesetzt werden. Mit den bekannten Verfahren ist die Trocknung wasserbasierter Tinten auf Kunststofffolien jedoch operativ und zeitlich aufwendig und gelingt dennoch oft nur unvollständig.
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Es besteht daher Bedarf nach einem System und Verfahren, welches eine effizientere und schnellere Trocknung eines Druckmediums ermöglicht.
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Überblick über die Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch ein System zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen.
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Ein erfindungsgemäßes System zum Zwischentrocknen eines Druckmediums umfasst eine erste Zwischentrocknungseinheit, welche einer ersten Druckeinheit nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der ersten Druckeinheit abgegebene erste Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums zumindest teilweise anzutrocknen. Das System umfasst ferner eine zweite Zwischentrocknungseinheit, welche einer zweiten Druckeinheit, die von der ersten Druckeinheit verschieden ist, nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der zweiten Druckeinheit abgegebene zweite Druckflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmediums zumindest teilweise anzutrocknen.
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Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass sich mit mehreren Zwischentrocknungseinheiten, welche jeweils entsprechenden Druckeinheiten operativ zugeordnet und räumlich nachgeordnet sein können, in vielen praktischen Anwendungen eine effizientere und vollständigere Zwischentrocknung wasserbasierter Tinten auf nichtsaugenden Oberflächen, wie beispielsweise unpolaren Kunststofffolien, erreichen lässt. Zudem kann ein Zwischentrocknen mit einer Mehrzahl von Zwischentrocknungseinheiten, welche den entsprechenden Druckeinheiten jeweils nachgeordnet sind, wirkungsvoll ein Verlaufen von sukzessiv aufgetragenen Druckfarben ineinander verhindern und auf diese Weise das Druckergebnis qualitativ verbessern.
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Unter Zwischentrocknen oder Antrocknen im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann eine lediglich teilweise Durchtrocknung der applizierten Druckflüssigkeit verstanden werden. Insbesondere kann ein solches Zwischentrocknen oder Antrocknen beispielsweise zu einer erhöhten Viskosität (Gelbildung) der Druckflüssigkeit oder zu einer Hautbildung der Tropfen der Druckflüssigkeit führen, welche die Fixierung der Tropfen der Druckflüssigkeit auf dem Druckmedium verbessern können. Dadurch kann auch ein nachträgliches Applizieren weiterer Tropfen, beispielsweise einer Druckflüssigkeit einer anderen Farbe, verbessert werden und insbesondere ein Verlaufen der Tropfen ineinander (sogenanntes „Color Bleeding“) verringert werden.
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In einer Ausführungsform ist jeder Druckeinheit, insbesondere jeder Druckeinheit einer jeden Druckfarbe, eine entsprechende Zwischentrocknungseinheit operativ zugeordnet und räumlich nachgeordnet.
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In einer Ausführungsform ist die erste Zwischentrocknungseinheit der ersten Druckeinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums nachgeordnet.
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Entsprechend kann die zweite Zwischentrocknungseinheit der zweiten Druckeinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums nachgeordnet sein.
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Die relative Bewegungsrichtung kann sich auf eine Transportrichtung des Druckmediums bezüglich der (raumfesten) ersten bzw. zweiten Zwischentrocknungseinheit beziehen.
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In anderen Ausführungsformen ist die erste bzw. zweite Zwischentrocknungseinheit gegenüber dem Druckmedium verfahrbar, und die relative Bewegungsrichtung kann sich auf eine Verfahrrichtung der ersten bzw. zweiten Zwischentrocknungseinheit relativ zu dem Druckmedium beziehen, wobei das Druckmedium insbesondere raumfest bzw. stationär sein kann.
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In einer Ausführungsform sind die erste Zwischentrocknungseinheit und die zweite Zwischentrocknungseinheit in Reihe entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums angeordnet.
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Insbesondere können die erste Druckeinheit, die erste Zwischentrocknungseinheit, die zweite Druckeinheit und die zweite Zwischentrocknungseinheit in dieser Reihenfolge in Reihe entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform ist die erste Zwischentrocknungseinheit zwischen der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angeordnet, insbesondere unmittelbar zwischen der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angeordnet.
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Die erste Zwischentrocknungseinheit kann entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums zwischen der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Zwischentrocknungseinheit einer dritten Druckeinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums vorgeordnet.
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Ein erfindungsgemäßes System zum Zwischentrocknen kann jede beliebige Anzahl von Zwischentrocknungseinheiten umfassen, die jeweils entsprechenden Druckeinheiten nachgeordnet sind.
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Im Rahmen der Offenbarung können eine Vielzahl unterschiedlicher Druckflüssigkeiten eingesetzt werden, sofern sie zum Bedrucken einer gegebenen Substanz geeignet sind. Insbesondere kann die Druckflüssigkeit eine wasserlösliche Tinte umfassen oder sein.
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Die erste Druckflüssigkeit kann eine Druckflüssigkeit einer ersten Farbe umfassen oder sein. Die zweite Druckflüssigkeit kann eine Druckflüssigkeit einer zweiten Farbe umfassen oder sein, die sich von der ersten Farbe unterscheidet. Eine von der dritten Druckeinheit abgegebene dritte Druckflüssigkeit kann eine Druckflüssigkeit einer dritten Farbe umfassen oder sein, die sich von der ersten Farbe und der zweiten Farbe unterscheidet.
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Im Rahmen der Offenbarung kann eine Druckeinheit jede apparative Vorrichtung bezeichnen, welche zum Abgeben bzw. Applizieren einer Druckflüssigkeit auf ein Druckmedium eingerichtet ist.
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In einer Ausführungsform umfasst die erste Druckeinheit und/oder die zweite Druckeinheit und/oder die dritte Druckeinheit eine Tintenstrahldruckeinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Druckflüssigkeit im Tintenstrahl-Verfahren abzugeben.
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In anderen Ausführungsformen umfasst die erste Druckeinheit und/oder die zweite Druckeinheit und/oder die dritte Druckeinheit eine druckformgebundene Druckeinheit, insbesondere eine Flexodruckeinheit und/oder eine Tiefdruckeinheit und/oder eine Offsetdruckeinheit.
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Das System kann in einigen Ausführungsformen insbesondere die erste Druckeinheit und/oder die zweite Druckeinheit und/oder die dritte Druckeinheit umfassen.
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Im Rahmen der Offenbarung kann ein Druckmedium einen jeglichen bedruckbaren Träger bzw. ein jegliches bedruckbares Substrat umfassen.
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Beispielsweise kann das Druckmedium einen Kunststoff umfassen. Das Druckmedium kann alternativ oder zusätzlich auch Papier und/oder Pappe und/oder Metall umfassen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Druckmedium eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, zum Beispiel eine im Blasverfahren extrudierte Kunststofffolie.
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Die Folie kann beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyethylen (PE) und/oder Polyethylen geringer Dichte („Low Density Polyethylen“, LDP) und/oder biaxial orientiertes Polypropylen („Biaxially Oriented Polypropylen“, BOPP) umfassen.
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Das Zwischentrocknen kann jedweden Prozess umfassen, welcher dazu geeignet ist, die von der entsprechenden Druckeinheit abgegebene, auf die Oberfläche des Druckmediums applizierte Druckflüssigkeit zumindest teilweise anzutrocknen.
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In einer Ausführungsform umfasst die erste Zwischentrocknungseinheit und/oder die zweite Zwischentrocknungseinheit eine Infrarot-Zwischentrocknungseinheit, die selektiv Infrarotstrahlung auf die Oberfläche des Druckmediums abgeben kann, und/oder eine Nahinfrarot-Zwischentrocknungseinheit, die selektiv Nahinfrarotstrahlung auf die Oberfläche des Druckmediums abgeben kann
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Als Infrarotstrahlung können elektromagnetische Wellen im Spektralbereich zwischen dem sichtbaren Licht und der längerwelligen Terahertzstrahlung verstanden werden.
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Infrarotstrahlung kann beispielsweise eine Wellenlänge von mindestens 700 nm, vorzugsweise von mindestens 800 nm aufweisen. In einer Ausführungsform umfasst Infrarotstrahlung eine Wellenlänge von höchstens 1 mm, insbesondere von höchstens 0,5 mm.
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Als Nahinfrarotstrahlung im Sinne der Offenbarung kann der Teilbereich der Infrarotstrahlung in der Nähe des sichtbaren Lichts verstanden werden. In einer Ausführungsform umfasst Nahinfrarotstrahlung eine Wellenlänge von mindestens 700 nm, vorzugsweise von mindestens 800 nm. Nahinfrarotstrahlung kann eine Wellenlänge von höchstens 3000 nm umfassen, insbesondere von höchstens 2500 nm.
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Die erste Zwischentrocknungseinheit und/oder die zweite Zwischentrocknungseinheit kann insbesondere zumindest ein längliches Infrarot-Emitterelement und/oder ein längliches Nahinfrarot-Emitterelement umfassen, welche dazu eingerichtet sind, entsprechende Infrarotstrahlung bzw. Nahinfrarotstrahlung auf das Druckmedium zu emittieren.
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Die entsprechenden Emitterelemente können beispielsweise Quartz-Emitterelemente umfassen.
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Das längliche Infrarot-Emitterelement oder Nahinfrarot-Emitterelement kann beispielsweise quer zu einer relativen Bewegungsrichtung der ersten bzw. zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums angeordnet sein.
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In anderen Ausführungsformen kann das längliche Infrarot-Emitterelement oder Nahinfrarot-Emitterelement entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten bzw. zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums angeordnet sein.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Zwischentrocknungseinheit und/oder die zweite Zwischentrocknungseinheit alternativ oder zusätzlich eine Hochfrequenz-Zwischentrocknungseinheit oder eine Mikrowellen-Zwischentrocknungseinheit.
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Eine Hochfrequenz-Zwischentrocknungseinheit kann dazu eingerichtet sein, hochfrequente elektromagnetische Wellen in Richtung auf das Druckmedium zu emittieren.
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In einer Ausführungsform umfasst die Hochfrequenzstrahlung Frequenzen von mindestens 9 kHz.
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Die Hochfrequenzstrahlung kann Frequenzen von höchstens 10 THz umfassen, insbesondere von höchstens 1 THz.
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Die Hochfrequenzstrahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, kann elektromagnetische Strahlung mit Frequenzen von mindestens 1 GHz umfassen, insbesondere von mindestens 10 GHz.
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In einer Ausführungsform umfasst die Hochfrequenzstrahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, Frequenzen von höchstens 300 GHz, insbesondere von höchstens 100 GHz.
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In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine erste Wärmeeinheit, welche zum selektiven Erwärmen des Druckmediums im Bereich der ersten Zwischentrocknungseinheit eingerichtet ist, und/oder eine zweite Wärmeeinheit, welche zum selektiven Erwärmen des Druckmediums im Bereich der zweiten Zwischentrocknungseinheit eingerichtet ist.
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Die kombinierte Anwendung einer Zwischentrocknung sowie eines temperierten Bahntransports kann die Effizienz des Trocknungsverfahrens insgesamt verbessern. Insbesondere kann auf diese Weise der mit den Zwischentrocknungseinheiten verbundene Energieeintrag reduziert und auf diese Weise eine insgesamt schonendere Trocknung erreicht werden, besonders für dünne und empfindliche Kunststofffolien.
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In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine erste Kühleinheit, welche dazu eingerichtet ist, die erste Druckeinheit zu kühlen, und/oder eine zweite Kühleinheit, welche dazu eingerichtet ist, die zweite Druckeinheit zu kühlen.
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Eine Zwischentrocknung bei gleichzeitiger selektiver Kühlung der Druckeinheit kann die Druckstabilität und Druckqualität zusätzlich verbessern, insbesondere das unerwünschte Wetting an einer Düsenplatte einer Tintenstrahl-Druckeinheit reduzieren.
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In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine Endtrocknungseinheit, welche der zweiten Zwischentrocknungseinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums nachgeordnet ist.
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Die Endtrocknungseinheit kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die erste Druckflüssigkeit und die zweite Druckflüssigkeit im Anschluss an das Bedrucken auf der Oberfläche des Druckmediums auszutrocknen bzw. durchzutrocknen.
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Die Endtrocknungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Druckflüssigkeit mittels Konvektion und/oder Infrarotstrahlung und/oder Nahinfrarotstrahlung auszutrocknen bzw. durchzutrocknen.
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In einer Ausführungsform umfasst das System eine Steuerungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die erste Zwischentrocknungseinheit und/oder die zweite Zwischentrocknungseinheit in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder von Druckdaten der ersten Druckeinheit und/oder der zweiten Druckeinheit selektiv anzusteuern.
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Die Druckparameter können beispielsweise eine Druckgeschwindigkeit und/oder einen Typ einer Druckflüssigkeit und/oder einen Typ eines Druckmediums umfassen.
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Die Druckdaten können beispielsweise digitale Druckdaten umfassen, insbesondere TIFF-Daten („Tagged Image File Format“) oder PPF-Daten („Print Production Format“) oder PDF-Daten („Portable Document Format“).
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Insbesondere kann die Steuerungseinheit dazu eingerichtet sein, eine Trocknungsleistung der ersten Zwischentrocknungseinheit und/oder der zweiten Zwischentrocknungseinheit in Abhängigkeit von den Druckparametern und/oder den Druckdaten der ersten Druckeinheit und/oder der zweiten Druckeinheit selbsttätig anzupassen.
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Auf diese Weise kann der Energieeintrag auf das Druckmedium selektiv an die Druckparameter und/oder die Druckdaten angepasst werden, um eine übermäßige thermische Belastung empfindlicher Druckmedien, beispielsweise dünner Kunststofffolien, zu verhindern.
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Die Anpassung kann dabei sowohl innerhalb einer Gruppe aus einer Druckeinheit und einer zugehörigen Zwischentrocknungseinheit erfolgen als auch über mehrere Gruppen hinweg, so dass beispielsweise die Trocknungsleistung der zweiten Zwischentrocknungseinheit an die Druckparameter und/oder Druckdaten der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angepasst wird.
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In einer Ausführungsform ist eine Steuerungseinheit dazu eingerichtet, eine Trocknungsleistung der zweiten Zwischentrocknungseinheit an eine Trocknungsleistung der ersten Zwischentrocknungseinheit selbsttätig anzupassen und/oder eine Trocknungsleistung der ersten Zwischentrocknungseinheit an eine Trocknungsleistung der zweiten Zwischentrocknungseinheit selbsttätig anzupassen.
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Durch Anpassung der Trocknungsleistungen mehrerer Zwischentrocknungseinheiten aneinander lässt sich eine insgesamt vollständigere und effizientere Zwischentrocknung der Druckflüssigkeit erreichen. Gleichzeitig lässt sich der Druckdurchsatz steigern, weil die Zwischentrocknung zumindest teilweise an nachfolgende Zwischentrocknungseinheiten delegiert werden kann.
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Insbesondere kann die selbsttätige Anpassung der Trocknungsleistung der ersten und/oder der zweiten Zwischentrocknungseinheit mit der jeweiligen Anpassung der Trocknungsleistung in Abhängigkeit von den Druckparametern und/oder den Druckdaten kombiniert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann eine Trocknungsleistung der ersten Zwischentrocknungseinheit und/oder der zweiten Zwischentrocknungseinheit räumlich variiert und/oder zeitlich variiert angepasst werden.
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Eine räumlich variierte Anpassung kann eine Variation der Trocknungsleistung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Positionen auf dem Druckmedium umfassen. Insbesondere kann sich die Trocknungsleistung an einer zweiten Position auf dem Druckmedium von der Trocknungsleistung an einer ersten Position auf dem Druckmediums, welche sich von der zweiten Position unterscheidet, unterscheiden.
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In einer zeitlich variierten Anpassung kann sich die Trocknungsleistung zu einem zweiten Zeitpunkt von der Trocknungsleistung zu einem ersten Zeitpunkt, welcher sich von dem zweiten Zeitpunkt unterscheidet, unterscheiden.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums mit einem ersten Zwischentrocknen einer von einer ersten Druckeinheit abgegebenen ersten Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums und einem zweiten Zwischentrocknen einer von einer zweiten Druckeinheit nach dem ersten Zwischentrocknen abgegebenen zweiten Druckflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmediums.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich das Abgeben der ersten Druckflüssigkeit auf die Oberfläche des Druckmediums vor dem ersten Zwischentrocknen und/oder das Abgeben der zweiten Druckflüssigkeit auf die Oberfläche des Druckmediums nach dem ersten Zwischentrocknen.
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Beispielsweise können die erste Druckflüssigkeit und/oder die zweite Druckflüssigkeit im Tintenstrahl-Druckverfahren abgegeben werden.
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Das erste Zwischentrocknen und/oder das zweite Zwischentrocknen kann ein selektives Bestrahlen der Oberfläche des Druckmediums mit Infrarot-Strahlung oder mit Nahinfrarot-Strahlung umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich ein selektives Erwärmen des Druckmediums vor und/oder während des ersten Zwischentrocknens und/oder vor und/oder während des zweiten Zwischentrocknens.
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Das Verfahren kann zusätzlich ein selektives Kühlen der ersten Druckeinheit und/oder der zweiten Druckeinheit umfassen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich ein Endtrocknen der ersten Druckflüssigkeit und der zweiten Druckflüssigkeit nach dem zweiten Zwischentrocknen.
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Das erste Zwischentrocknen und/oder das zweite Zwischentrocknen kann selektiv in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder von Druckdaten der ersten Druckeinheit und/oder der zweiten Druckeinheit erfolgen.
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Insbesondere kann das erste Zwischentrocknen und/oder das zweite Zwischentrocknen ein selbsttätiges Anpassen einer Trocknungsleistung in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder von Druckdaten der ersten Druckeinheit und/oder der zweiten Druckeinheit umfassen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein selbsttätiges Anpassen einer Trocknungsleistung des zweiten Zwischentrocknens an eine Trocknungsleistung des ersten Zwischentrocknens und/oder ein selbsttätiges Anpassen einer Trocknungsleistung des ersten Zwischentrocknens an eine Trocknungsleistung des zweiten Zwischentrocknens.
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Das selbsttätige Anpassen kann insbesondere ein räumliches und/oder ein zeitliches Anpassen umfassen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein rechnerlesbares Programm oder auf ein rechnerlesbares Programm-Produkt, welches rechnerlesbare Instruktionen umfasst, wobei die rechnerlesbaren Instruktionen dazu eingerichtet sind, ein Verfahren mit einem oder allen der vorgenannten Merkmale auszuführen.
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Figurenliste
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Die Eigenschaften und zahlreichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich am besten verstehen aus einer Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß einer Ausführungsform zeigt;
- 2 eine schematische Darstellung eines Systems zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt; und
- 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß einer Ausführungsform zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen werden nachfolgend beschrieben für das Beispiel einer Zwischentrocknung für das Bedrucken einer Kunststofffolie im Digitaldruck-Tintenstrahlverfahren, insbesondere einer Kunststofffolie für Lebensmittelverpackungen. Das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren können allerdings für eine Vielzahl unterschiedlicher Druckmedien und unterschiedlicher Druckverfahren Verwendung finden.
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1 zeigt ein System 10 zum Zwischentrocknen eines Druckmediums 12, beispielsweise einer Kunststofffolie, in einer schematischen Seitenansicht. Das System 10 umfasst mehrere Druckeinheiten 14a bis 14d, welche entlang einer Transportrichtung T der Kunststofffolie 12 (in 1 von links nach rechts) in Reihe angeordnet sind, sowie mehrere Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d, welche den Druckeinheiten 14a bis 14d funktional zugeordnet und jeweils entlang der Transportrichtung T nachgeordnet sind. Die Kunststofffolie 12 wird also in der gezeigten Ausführungsform entlang der Transportrichtung T nacheinander entlang der ersten Druckeinheit 14a, der ersten Zwischentrocknungseinheit 16a, der zweiten Druckeinheit 14b, der zweiten Zwischentrocknungseinheit 16b, der dritten Druckeinheit 14c, der dritten Zwischentrocknungseinheit 16c, der vierten Druckeinheit 14d und der vierten Zwischentrocknungseinheit 16d bewegt.
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Die Kunststofffolie 12 kann beispielsweise in einer Blasextrusionsvorrichtung (nicht gezeigt) hergestellt worden sein, welche dem System 10 bzw. der ersten Druckeinheit 14a vorgeschaltet ist. Zusätzlich kann dem System 10 bzw. der ersten Druckeinheit 14a optional auch eine Primer-Einheit (nicht gezeigt) zum Aufbringen einer Primer-Schicht auf die Kunststofffolie 12 vorgelagert sein.
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In der gezeigten Ausführungsform der 1 sind die Druckeinheiten 14a bis 14d Tintenstrahl-Druckeinheiten, welche jeweils eine Mehrzahl von Druckköpfen 18a bis 18d umfassen, die dazu eingerichtet sind, jeweils eine Druckflüssigkeit als Tröpfchen auf die Oberfläche der Kunststofffolie 12 zu emittieren. Insbesondere kann jede der Druckeinheiten 14a bis 14d eine Druckflüssigkeit einer anderen Farbe emittieren, zum Beispiel je einer der vier Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, um auf diese Weise durch Überlagerung auf der Kunststofffolie 12 Schrift und/oder Grafiken beliebiger Farbgebung zusammenzusetzen. Die Druckköpfe 18a bis 18d der Druckeinheiten 14a bis 14d können jeweils in Reihen orthogonal zu der Transportrichtung T angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform sind die von den Druckeinheiten 14a bis 14d emittierten Druckflüssigkeiten wasserlösliche Tinten, wie sie beispielsweise für die Verpackung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Auf nichtsaugenden, unpolaren Kunststoffoberflächen haften und trocknen solche wasserlöslichen Tinten ohne zusätzliche Maßnahmen kaum oder nur mäßig, sodass sich Verschmierungen und unsaubere Farbverläufe ergeben können.
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Das erfindungsgemäße System 10 ist daher mit Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d ausgerüstet, welche die von der jeweils zugeordneten Druckeinheit 14a bis 14d, der sie entlang der Transportrichtung T nachgeordnet sind, abgegebenen und auf die Oberfläche der Kunststofffolie 12 applizierten Druckflüssigkeiten zwischentrocknen, sodass sich die Viskosität der Tröpfchen der Druckflüssigkeit durch Gelbildung erhöht und sich die Haftung der Tröpfchen auf der Oberfläche der Kunststofffolie 12 verbessert. Insbesondere kann auf diese Weise wirkungsvoll verhindert werden, dass Flüssigkeitströpfchen unterschiedlicher Farbe aufgrund mangelhafter Haftung und/oder Trocknung ineinanderlaufen (sog. „Color Bleeding“). Dabei wird durch die Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d im allgemeinen keine vollständige Durchtrocknung der Druckflüssigkeiten auf der Kunststofffolie 12 erreicht, sondern lediglich eine für eine Gelbildung oder Hautbildung der Flüssigkeitströpfchen ausreichende Fixierung.
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In der Darstellung der 1 umfassen die Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d jeweils mehrere Infrarot-Emittereinheiten 20a bis 20d, welche dazu eingerichtet sind, die Oberfläche der Kunststofffolie 12 selektiv mit Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 800 nm bis 2.500 nm zu bestrahlen, um auf diese Weise die auf die Oberfläche der Kunststofffolie 12 applizierte Druckflüssigkeit selektiv zu erwärmen und auf der Kunststofffolie 12 zu fixieren. Dieser Wellenlängenbereich wird gelegentlich als Nahinfrarotbereich bezeichnet, weil er dem sichtbaren Lichtspektrum benachbart ist.
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Beispielsweise kann jede der Infrarot-Emittereinheiten 20a bis 20d eine oder mehrere Quartzröhren umfassen, die entlang einer Richtung orthogonal zu der Transportrichtung T („cross track“) angeordnet sind.
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Die Konfiguration der 1, bei der jeder der Druckeinheiten 14a bis 14d zumindest eine Zwischentrocknungseinheit 16a bis 16d nachgeordnet ist, erlaubt es, die von den Druckeinheiten 14a bis 14d abgegebenen Druckflüssigkeiten mittels gezielter Infrarotbestrahlung selektiv zwischenzutrocknen bzw. anzutrocknen. Das Druckergebnis lässt sich auf diese Weise wirkungsvoll verbessern. Zudem bewirkt eine Aufteilung der Zwischentrocknung auf mehrere Zwischentrocknungseinheiten 14a bis 14d eine gleichmäßigere Verteilung der eingebrachten thermischen Energie und lokal einen verminderten thermischen Energieeintrag auf die Kunststofffolie 12. Die Kunststofffolie 12 wird dadurch schonender getrocknet - ein Vorteil insbesondere für empfindliche, dünne Kunststofffolien 12.
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In anderen Ausführungsformen kann die Zwischentrocknung auf anderen Trocknungseffekten beruhen, beispielsweise mithilfe von Hochfrequenzstrahlung oder Mikrowellenstrahlung erfolgen.
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In der Darstellung der 1 umfasst das System 10 vier Druckeinheiten 14a bis 14d entsprechend den vier Grundfarben im CMYK-Farbsystem und vier zugehörige und jeweils nachgeordnete Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d. Darin liegt jedoch lediglich ein Beispiel. In anderen Ausführungsformen kann das System 10 eine größere oder eine kleinere Anzahl von Druckeinheiten und/oder Zwischentrocknungseinheiten aufweisen. Zudem muss die Anzahl der Zwischentrocknungseinheiten nicht notwendigerweise mit der Anzahl der Druckeinheiten übereinstimmen. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen einzelnen Druckeinheiten 14a bis 14d oder allen Druckeinheiten 14a bis 14d jeweils mehrere Zwischentrocknungseinheiten nachgeordnet sein.
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Auch müssen die Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d den entsprechenden Druckeinheiten 14a bis 14d nicht notwendigerweise direkt oder unmittelbar nachgeordnet sein. So können zwischen einer Druckeinheit 14a bis 14d und ihrer jeweils nachgeordneten Zwischentrocknungseinheit 16a bis 16d beispielsweise weitere Komponenten oder Einheiten der Druckumgebung angeordnet sein.
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1 zeigt eine Konfiguration, in welcher die Druckeinheiten 14a bis 14d und die Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d räumlich stationär sind und sich die Kunststofffolie 12 entlang der Druckeinheiten 14a bis 14d und der jeweils räumlich nachgeordneten Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d entlang der Transportrichtung T bewegt. In anderen Ausführungsformen kann jedoch auch das Druckmedium ortsfest sein, und die Druckeinheiten 14a bis 14d und die Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d bewegen sich entlang des Druckmediums in einer Richtung entgegengesetzt zu der in 1 gezeigten Transportrichtung T.
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2 zeigt ein System 10' zum Zwischentrocknen eines Druckmediums, welches dem vorangehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen System 10 grundsätzlich ähnlich ist, und einander entsprechende Elemente tragen dieselben Bezugszeichen.
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Jedoch umfasst das System 10' zusätzlich mehrere Wärmeeinheiten 22a bis 22d, welche zum selektiven Erwärmen der Kunststofffolie 12 im Bereich der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d eingerichtet sind. Beispielsweise kann jede der Wärmeeinheiten 22a bis 22d einer entsprechenden Zwischentrocknungseinheit 16a bis 16d bezüglich der Kunststofffolie 12 diametral gegenüber liegen und die Kunststofffolie 12 vortemperieren, um auf diese Weise den Trocknungseffekt zu unterstützen. Die Wärmeeinheiten 22a bis 22d können beispielsweise Konvektions-Wärmeeinheiten sein.
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Eine solche Kombination von Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d mit einem mittels der Wärmeeinheiten 22a bis 22d vortemperierten Bahntransport kann eine deutliche Erhöhung der Trocknungseffizienz bei einem merklich reduzierten Energieeintrag der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d und damit eine insgesamt schonendere Trocknung bewirken, die ihrerseits größere Trocknungsbaulängen ermöglicht.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann jede der Druckeinheiten 14a bis 14d zudem auch eine entsprechende integrierte Kühleinheit 24a bis 24d umfassen, welche dazu eingerichtet ist, die Druckköpfe 18a bis 18d der Druckeinheiten 14a bis 14d zu kühlen. Dadurch wird die Druckstabilität erhöht, insbesondere ein Wetting der Druckdüsen reduziert und in Verbindung mit der lokalen Erwärmung durch die Wärmeeinheiten 22a bis 22d unterhalb der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d die Druckstabilität und das Druckergebnis qualitativ verbessert. Der üblicherweise unerwünschte Einfluss einer Erwärmung der Druckköpfe 18a bis 18d auf die Öffnungszeit der Druckdüsen wird damit ebenfalls reduziert.
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Das in 2 gezeigte System 10' umfasst auch eine Endtrocknungseinheit 26, welche allen Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d entlang der Transportrichtung T nachgeordnet ist und welche dazu eingerichtet ist, die von den Druckeinheiten 14a bis 14d abgegebenen Druckflüssigkeiten auf der Oberfläche der Kunststofffolie 12 vollständig auszutrocknen bzw. durchzutrocknen, zum Beispiel mittels Konvektion, welche durch Verdunstung die noch vorhandenen flüchtigen Bestandteile aus den Druckflüssigkeiten bzw. dem gegebenenfalls vorhandenen Primer entfernt.
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Das System 10' der 2 umfasst ferner eine Steuerungseinheit 28, welche kommunikativ mit den Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d gekoppelt ist, beispielsweise über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Verbindung Daten mit den Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d austauscht. Die Steuerungseinheit 28 kann zudem auch kommunikativ mit den Druckeinheiten 14a bis 14d gekoppelt sein.
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Die Steuerungseinheit 28 kann dazu eingerichtet sein, eine Trocknungsleistung der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d in Abhängigkeit von den Druckparametern und/oder den Druckdaten selektiv und selbsttätig räumlich und/oder zeitlich zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung in Abhängigkeit von Informationen, welche sich auf den Typ der Druckflüssigkeit und/oder des Druckmediums sowie auf die Druckgeschwindigkeit beziehen, erfolgen. Zudem kann die Trocknungsleistung selbsttätig an das aktuelle Druckbild angepasst und insbesondere der Energieeintrag auf die Kunststofffolie 12 auf die jeweils für die entsprechende Druckflüssigkeit und das aktuelle Druckbild relevanten oder räumlich naheliegenden Bereiche beschränkt werden.
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Die Steuerungseinheit 28 kann die Trocknungsleistungen der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d auch übergreifend anpassen und räumlich und/oder zeitlich koordinieren. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 28 die Trocknungsleistung der letzten Zwischentrocknungseinheit 16d räumlich und/oder zeitlich an die Trocknungsleistungen der vorgeordneten Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16c anpassen. Diese Anpassung der Trocknungsleistungen der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d untereinander kann alternativ oder zusätzlich zu einer Anpassung der jeweiligen Trocknungsleistungen an die Druckparameter und/oder Druckdaten erfolgen.
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Die thermische Belastung der Kunststofffolie 12 lässt sich auf diese Weise wirkungsvoll reduzieren. Ein Vorteil ergibt sich insbesondere für dünne oder empfindliche Kunststofffolien 12.
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In Abhängigkeit von den Druckdaten, beispielsweise TIFF-Daten („Tagged Image File Format“) oder cip3-Daten bzw. cip4-Daten („Internationale Cooperation for the Integration of Processes in Prepress, Press and Postpress Organization“) oder PDF-Daten („Portable Document Format“), können die Quartz-Emitterelemente der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d einzeln oder blockweise angesteuert werden und so die Trocknungsleistung lokal und von Druckauftrag zu Druckauftrag bzw. Eindruck zu Eindruck angepasst werden. In Verbindung mit quer zur Transportrichtung T („cross track“) angeordneten Quartz-Emitterelementen ergibt sich ein besonderer Vorteil einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung der Trocknungsleistung.
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Insbesondere kann die Trocknungsleistung auch zyklisch innerhalb eines Eindrucks räumlich und/oder zeitlich angepasst werden.
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Die cip3-Daten bzw. cip4-Daten haben gegenüber TIFF-Daten den Vorteil einer geringeren Datenmenge und einer bereits in Zonen und Farbauszügen geteilten Information, sodass die Ansteuerung der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis 16d unmittelbar aus dem Renderer und mit besonders kurzer Reaktionszeit bzw. hohen Schaltleistungen erfolgen kann.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß einer Ausführungsform.
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In einem ersten Schritt S10 wird eine von einer ersten Druckeinheit abgegebene erste Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums zwischengetrocknet.
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In einem sich an den ersten Schritt S10 anschließenden zweiten Schritt S12 wird eine von einer zweiten Druckeinheit nach dem ersten Zwischentrocknen abgegebene zweite Druckflüssigkeit, beispielsweise eine Druckflüssigkeit einer anderen Zusammensetzung und/oder Farbe, auf der Oberfläche des Druckmediums zwischengetrocknet.
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Die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen und der Zeichnungen dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und der damit erzielten Vorteile und soll die Erfindung nicht beschränken; der Schutzumfang ergibt sich aus den anliegenden Ansprüchen.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- System zum Zwischentrocknen
- 12
- Druckmedium, Kunststofffolie
- 14a, 14b, 14c, 14d
- Druckeinheiten
- 16a, 16b, 16c, 16d
- Zwischentrocknungseinheiten
- 18a, 18b, 18c, 18d
- Druckköpfe der Druckeinheiten 14a, 14b, 14c, 14d
- 20a, 20b, 20c, 20d
- Infrarot-Emittereinheiten
- 22a, 22b, 22c, 22d
- Wärmeeinheiten
- 24a, 24b, 24c, 24d
- Kühleinheiten der Druckeinheiten 14a, 14b, 14c, 14d
- 26
- Endtrocknungseinheit
- 28
- Steuerungseinheit
