DE19726159A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Übertragungsdruck auf unebenen Flächen - Google Patents

Description

Übertragungsdruck ist hier die Übertragung einer Druckfarbe oder eines Druckbildes von einem Träger auf einen neuen Träger. Synonym kann von Transferdruck gesprochen werden. Der abgebende Träger sei Transferfolie, der empfangende Träger sei hier Objekt genannt.

Die Aufgabenstellung lautet, auf einzelnen Objekten aus verschiedenartigen Materialien und mit vorzugsweise unebenen Oberflächen ein kontraststarkes Druckbild aufzubringen.

Es gibt bereits eine Vielzahl von Druck- bzw. Prägetechniken, die auf die Bedruckung größerer Serien gleichartiger Objekte mit gleichartigen Druckbildern abzielen. Diese Verfahren, wie beispielsweise Siebdruck oder Tampondruck, eignen sich aber nur bedingt für die Herstellung kleiner und kleinster Stückzahlen mit individuellen Druckbildern, da sie die vorangehende Herstellung eines stofflichen Druckvorbildes in Form eines Drucksiebes, einer Druckplatte oder eines Prägestempels voraussetzen.

Für das Bedrucken bzw. das Markieren von einzelnen Objekten wird zunehmend Strahlung aus Laserstrahlquellen eingesetzt, da ein Laserstrahl ohne körperliche Berührung auf das Werkstück wirken kann und deshalb recht tolerant gegenüber Unebenheiten der zu markierenden Oberflächen sein kann. Drucken mittels Laserstrahl bedarf keines stofflichen Druckvorbildes. Der Laserstrahl wird - in der Regel computergesteuert - wie ein Werkzeug über die zu kennzeichnende Fläche geführt und hinterläßt dabei durch seine Energiewirkung eine Spur.

Das dabei letztlich erzeugte Druckergebnis ist allerdings abhängig von der Fähigkeit des Materials bzw. seiner Oberfläche, bei Beaufschlagung mit der Energie des Laserstrahls einen bleibenden Kontrasteffekt zu zeigen.

Dieses funktioniert insbesondere bei mehrschichtigen Oberflächen, bei denen durch die Energie des Laserstrahls z. B. eine gegenüber dem Grundmaterial andersfarbige Deckschicht abgetragen werden kann. Dieses Verfahren ist aber bei vielen Objekten aus homogenem Werkstoff weniger geeignet, bei denen im Material keine Kontrastwirkung unter dem Laserstrahl erfolgt, sondern bei denen der Laserstrahl nur dadurch eine Kontrastwirkung erzeugen kann, daß das von ihm erreichte Material geradezu verbrannt bzw. verzundert wird, und sich insofern von den umgebenden nicht verzunderten oder verbrannten Teilen farblich abhebt.

Hier nun gibt es auch Materialien, die auch bei starker Verzunderung keinen starken Kontrasteffekt zeigen. Oder es gibt auch Materialien, die im Zuge der starken Verbrennung und Verzunderung chemisch so verändert werden, daß sie bzw. ihre stofflichen Eigenschaften nachhaltig geschädigt wurden oder aber dabei schädliche Inhaltsstoffe an die Umgebung abgeben. Als Beispiel sei hier der Werkstoff Polyvinylchlorid (PVC) genannt, der bei Verbrennung chemisch zerfällt und ein säurebildendes Gas freisetzt.

PVC ist daher für herkömmliche Lasermarkierungen nicht oder nur sehr eingeschränkt geeignet.

Die hier beschriebene Erfindung zeigt nun eine technische Lösung auf, wie auch einzelne Objekte mit vorzugsweise unebenen zu bedruckenden Oberflächen aus solchen schwierigeren Materialien zuverlässig und kontraststark mit Hilfe von fokussierter Energiestrahlung markiert und bedruckt werden können. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung eignet sich aber natürlich auch für viele weniger problematische Objekte bzw. Werkstoffe, insbesondere dort, wo eine starke Farbkontrastwirkung aus einer Energiestrahlung allein nicht erreicht werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drucksystem bestehend aus einem Laser-Strahlgerät, einer Transferfolie, einem zu bedruckenden Objekt und einer Anlage zum Absaugen von Luft (Vakuumerzeuger).

Bei dem hier beschriebenen Druckverfahren werden Teile einer Farbstoffschicht von einer Transferfolie unter flächigem Druck und räumlich gesteuerter Energiezufuhrung auf eine Objektoberfläche übertragen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert:

Fig. 1 zeigt in einer räumlichen Darstellung den prinzipiellen Aufbau der Transferdruckvorrichtung. Das zu bedruckende Objekt (1) ist in einer für seine Kontur geeignete Aufnahme (2) plaziert. Objekt (1) und Aufnahme (2) werden mit einer Transferfolie (4) bedeckt, wobei die farbstoffhaltige Schicht dem Objekt zugekehrt ist. Über die Vakuumkanäle (3) wird die Luft, die sich zwischen der Transferfolie (4), dem Objekt und der Aufnahme (2) befindet, mittels eines Vakuumerzeugers (nicht gezeigt) entfernt. Dies hat zur Folge, daß sich die Transferfolie (4) unter dem Atmosphärendruck flächig fest auf die gewölbte Oberfläche des Objektes legt. Das Lasermodul (7) zur Erzeugung des Laserstrahl es (6) ist mittels einer Vorrichtung (8) so befestigt, daß das Lasermoduls (7) innerhalb eines Koordinatensystemes in X- und Y-Richtung verfahren werden kann. Hierdurch wird eine zweidimensionale Relativbewegung des Laserstrahls über die Oberfläche möglich. Diese wird so gesteuert, daß sich daraus sinnvolle Darstellungen wie ein Schriftzug (5) oder, allgemeiner, eine Grafik zusammensetzen.

Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt die Position des Laserstrahles, der Transferfolie und des zu bedruckenden Körpers.

Der Laserstrahl (6) bestrahlt jeweils nur in einem - fortwandernden - Wirkpunkt das Schichtenpaket Transferfolie (10), deren anhaftende Farbschicht (9) und Objektmaterial (1). Die Energiestrahlung ist in ihrer Charakteristik so gewählt, daß sie im Wirkpunkt von dem Schichtenpaket oder Teilen davon absorbiert und in Prozeßwärme umgesetzt wird. Im bzw. unter dem Wirkpunkt treffen so Druck (aus dem Atmosphärendruck über der Transferfolie) und Prozeßwärme in solcher Weise zusammen, daß zumindest Teile der Farbschicht und Objektmaterial dort eine innige Verbindung eingehen. Nach dem Weiterwandern des Wirkpunktes des Laserstrahls kühlt die Verbindung ab und bleibt dauerhaft erhalten. Sie bleibt insbesondere erhalten, wenn die Transferfolie später vom Objekt abgehoben wird. (1) Die Energiewirkung im Wirkpunkt bleibt vorzugsweise so begrenzt, daß eine unerwünschte thermische schädliche Veränderung der Oberfläche oder des Materials des Objektes vermieden wird.

Etwaige unvermeidliche Ausgasungen des Materials bzw. der Farbschicht unter der Wärmewirkung werden über die Vakuumabsaugung abgeführt und können dort gezielt gefiltert werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung und Verfahren für das Bedrucken von Objekten und Oberflächen mit Hilfe von farbstoffhaltiger Transferfolie und Energiestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferfolie durch Atmosphärendruck flächig auf die Objektoberfläche gedrückt wird und daß ein einzelner gebündelter Energiestrahl gesteuert darüber hinweggeführt wird, so daß es im Bereich des jeweiligen Wirkpunktes des Energiestrahls zu einer innigen Verbindung von Farbstoffen der Transferfolie mit dem Werkstoff der Objektoberfläche kommt, der nach Entfernen der Energiestrahlung, des Atmosphärendruckes und der Transferfolie erhalten bleibt.

2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch näher gekennzeichnet, daß es sich bei der Energiestrahlung um eine Strahlung aus einer Laserstrahlquelle (Laserstrahlung) handelt.

3. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Transferfolie im wesentlichen aus einer Trägerschicht und einer Farbstoffschicht besteht.

4. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht der Transferfolie den Energiestrahl überwiegend selbst absorbiert und in Wärme umwandelt, die sie an die darunterliegenden Schichten leitet.

5. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiestrahlung und das Material der Trägerschicht der Transferfolie so aufeinander abgestimmt sind, daß die Trägerschicht den Energiestrahl selbst gar nicht oder nur zum kleineren Teil absorbiert, so daß die Absorption des Energiestrahls hauptsächlich im Bereich der Farbstoffschicht erfolgt.

6. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiestrahlung, die Trägerschicht und die Farbstoffschicht der Transferfolie so aufeinander abgestimmt sind, daß die Absorption des Laserstrahls hauptsächlich im Material der Oberfläche des Objektes erfolgt.

7. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferfolie aus einem homogenen farbstoffhaltigen Material besteht.