DE19938447B4

DE19938447B4 - Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE19938447B4
Application number: DE19938447A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schultheis; Michael Zimmer
Original assignee: Schott AG
Current assignee: ZIMMER, MICHAEL, 66133 SAARBRUECKEN, DE; Schott AG
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-14
Also published as: EP1210230B1; EP1210230A1; DE19938447A1; DE50004098D1; CA2381577A1; ATE251993T1; WO2001012445A1; US6745684B1; ES2208411T3; AU6837500A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckverfahren, mit wenigstens einer Übertragungswalze, die auf ihrer Walzenoberfläche mit einem Beschichtungsmaterial, beispielsweise einem Toner, beaufschlagt wird, wobei das Beschichtungsmaterial von der Übertragungswalze mittelbar oder unmittelbar auf eine Trägerfläche eines Übertragungselementes aufgebracht wird, und wobei das Beschichtungsmaterial von dem Übertragungselement zumindest teilweise auf ein zu beschichtendes Werkstück aufgebracht wird. Um mit einem solchen Verfahren auch dreidimensional im Raum gewölbte Flächen auf einfache Weise beschichten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Übertragungselement ein Dehnelement aufweist, das die Trägerfläche bildet, und daß die Trägerfläche mittels einer Dehnvorrichtung in Flächenrichtung gedehnt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung mit wenigstens einer Übertragungwalze, die auf ihrer Walzenoberfläche zumindest teilweise mit Beschichtungsmaterial beaufschlagbar ist, wobei das Beschichtungsmaterial mittelbar oder unmittelbar auf eine Trägerfläche eines als endlos umlaufendes Band ausgebildeten Übertragungselementes aufbringbar ist.

Eine solche Druckvorrichtung ist aus der EP 0 727 778 A1 bekannt. Diese Druckvorrichtung weist als Übertragungsvorrichtung ein endlos umlaufendes Band auf. Das Band ist mit einer Silikonbeschichtung versehen. Im Bereich der Übertragung des Toners zum Werkstück wird das Band mittels einer Walze an das Werkstück angedrückt.

Eine ähnlich arbeitende Druckvorrichtung ist auch aus der EP 0 834 784 A1 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen ist es nachteilig, dass eine Beschichtung von 3-D-Flächen nicht möglich ist.

Die EP 0 495 111 A1 zeigt eine Druckvorrichtung, die zur Bedruckung von 3-D-Objekten verwendet wird. Hierbei wird als Übertragungselement ein Band verwendet. Das Band ist als Vielschichtband aufgebaut und kann eine Metallage beinhalten. Das Band wird über ein zu bedruckendes Substrat gelegt. Dieses Substrat muss luftdurchlässig sein. Das Substrat ist auf eine ebenfalls luftdurchlässige Verteilerplatte aufgelegt. Unterhalb der Verteilerplatte ist eine Vakuumkammer angeordnet, die mittels einer Pumpe evakuiert werden kann. Bei der Evakuierung wird das Band auf das Substrat aufgesaugt. Dann kann eine Übertragung der auf dem Band aufgebrachten Beschichtung auf das Substrat erfolgen.

Anschließend wird das Vakuum gelöst und das Band wieder von dem Substrat abgehoben.

Bei dieser Anordnung lässt sich eine Beschichtung von dreidimensional gewölbten Formen, beispielsweise von Schüsseln, nicht durchführen, da sich das Band dabei falten würde. Ebenso können mit der beschriebenen Anordnung nur luftdurchlässige Substrate bedruckt werden. Für die Bedruckung von beispielsweise Glasschüsseln ist die Anordnung nicht geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der dreidimensional im Raum gewölbte Flächen auf einfache Weise bedruckt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß ist es vorgesehen, dass das Übertragungselement ein die Druckstelle bildendes Dehnelement aufweist, das somit auch die Trägerfläche bildet. Die Trägerfläche ist mittels einer Dehnvorrichtung dehnbar. Die Dehnvorrichtung weist einen Stempel auf, der eine Stempelfläche besitzt. Die Stempelfläche ist an die zu bedruckende Druckfläche des Werkstückes angepasst ausgebildet. Der Stempel wird auf die der Beschichtungsseite des Übertragungselementes abgewandte Rückseite derart aufgebracht, dass die Trägerfläche des Dehnelementes aus ihrer gestreckten Ausgangslage mittels des Stempfels auf die Druckfläche aufgepresst ist.

Es ist also vorgesehen, dass die Trägerfläche dehnbar ausgebildet ist. Infolge der Dehnbarkeit der Trägerfläche können auch komplex gewölbte dreidimensionale Formen bedruckt werden, ohne dass sich dabei das Dehnelement faltet oder verwirft. Die Dehnung der Trägerfläche erfolgt mittels eines Stempels, der hierzu eine Stempelfläche aufweist. Die Stempelfläche ist an die zu bedruckende Druckfläche des Werkstückes angepasst ausgebildet. Der Stempel wirkt somit auf die der Beschichtungsseite des Übertragungselementes abgewandten Seite ein. Damit kann die Trägerfläche des Dehnelementes aus ihrer gestreckten Ausgangslage mittels des Stempels heraus bewegt werden. Auf diese Weise lassen sich jegliche Arten von Substraten, insbesondere auch luftundurchlässige Elemente wie beispielsweise Gläser oder Keramiken, bedrucken.

Insbesondere eignet sich das Druckverfahren bzw. die Druckvorrichtung zum Bedrucken von aus der Ebene heraus verformten Glas-, Glaskeramik-, Keramik- oder Kunststoff-Werkstücken. Insbesondere 3D-verformte Teile aus oben genannten Werkstoffen lassen sich derzeit nicht ohne Weiteres mit den bisher üblichen Siebdrucktechniken kostengünstig bedrucken. Mit dem Druckverfahren bzw. der Druckvorrichtung lassen sich 3D-verformte Glasscheiben, z. B. gewölbte Backofenfrontscheiben, Glas-Bedienpanel, Möbelglastüren oder gewölbtes Architekturglas, 3D-verformte Glaskeramik-Kochflächen mit beispielweise tieferliegenden Kochbereichen oder aus der Ebene heraus verformte, höher liegende Bedienbereiche, sowie gewölbte Glaskeramik-Kaminsichtscheiben, 3D-verformte Keramikteile, beispielsweise Geschirrteile, wie Teller und Schüsseln und 3D-verformte Kunststoffoberflächen bedrucken.

Das Endlosband ermöglicht eine fortlaufende, wirtschaftliche Beschichtung von Werkstücken. Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, daß das Übertragungselement als Gummiband ausgebildet ist.

Die Druckvorrichtung kann beispielsweise dergestalt sein, daß die Dehnvorrichtung einen Stempel aufweist, daß der Stempel eine Stempelfläche aufweist, die an die zu bedruckende Druckfläche des Werkstückes angepaßt ausgebildet ist, und daß die Trägerfläche des Dehnelementes aus ihrer gestreckten Ausgangslage mittels des Stempels auf die Druckfläche aufpreßbar ist. Hierbei dehnt der Stempel das Dehnelement. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Trägerfläche des Dehnelementes unter Zuhilfenahme von Druckluft oder unter Vakuumeinfluß auf das Werkstück aufgedrückt wird.

Um eine Beschädigung von empfindlichen Werkstücken, insbesondere von sprödbrüchigen Glas-, Glaskeramik- oder Keramik-Werkstücken während des Druckvorgangs zu verhindern, kann es vorgesehen sein, daß die Stempelfläche des Stempels von einem elastischen, nachgiebigen Material gebildet ist.

Damit zwischen zwei Druckvorgängen kein Beschichtungsmaterial verschleppt wird, ist es vorgesehen, daß dem Übertragungselement eine Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist, mittels der die Trägerfläche des Dehnelementes nach Beendigung des Druckvorgangs reinigbar ist.

Denkbar ist es auch, daß die Trägerfläche des Dehnelementes mit einer Silikonbeschichtung versehen ist oder von einem Silikongummi gebildet ist. Eine solche Oberflächengestaltung verhindert, daß nach dem Druckvorgang Be-schichtungsmaterial an der Trägerfläche haften bleibt.

Wenn der Druckvorrichtung fortlaufend, beispielsweise von einem Förderband, Werkstücke zugeführt werden, dann kann das Druckverfahren derart konzipiert sein, daß das als Endlosband umlaufende Übertragungselement an der Dehnvorrichtung vorbeigeführt wird, und daß das Endlosband während der Dehnung der Trägerfläche und der Durchführung des Druckvorganges angehalten wird. Gleichzeitig mit der Taktung des Endlosbandes muß auch das Förderband angehalten werden.

Ein kontinuierlicher Fertigungsprozeß läßt sich dann erreichen, wenn vorgesehen ist, daß das als Endlosband umlaufende Übertragungselement an der Dehnvorichtung vorbeiführbar ist, daß während der Dehnung der Trägerfläche und der Durchführung des Druckvorganges die Dehnvorrichtung und gleichzeitig das Werkstück mit dem Endlosband mitgeführt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnvorrichtung eine Korona zugeordnet ist, die die Über tragung des Beschichtungsmaterials auf die zu bedruckende Druckfläche des Werkstückes bewirkt oder unterstützt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Druckvorrichtung, der von einer Transportvorrichtung 10 fortlaufend Werkstücke 11 zugeführt werden. Die Werkstücke 11 sind vorliegend als Teller ausgebildet, die eine nach oben weisende Druckfläche 12 aufweisen. Diese Druckfläche 12 gilt es mit der nachstehend näher beschriebenen Druckvorrichtung zu bedrucken. Ohne Beschränkung auf die Allgemeinheit kann es sich bei den Werkstücken 11 auch um andere, bereits zuvor beschriebene Werkstücke aus Glas, Glaskeramik oder Kunststoff handeln.
Die Druckvorrichtung weist eine erste Übertragungswalze 24 auf, die in bekannter Weise elektrostatisch aufgeladen und dann mit Tonerteilchen 27 eines Toners 26 beschichtet werden kann. Der Toner 26 ist in einem Vorratsbehälter 25 gehalten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Vorratsbehälter 25 schwarz gefärbter Toner 26 bevorratet. Neben der Übertragungswalze 24 sind noch drei weitere Übertragungswalzen 28 vorgesehen. Diesen Übertragungswalzen 28 sind weitere Vorratsbehälter 29 zugeordnet. In den einzelnen Vorratsbehältern 29 sind farbige Toner eingefüllt. Die Übertragungswalzen 28 können mit diesem farbigen Tonern beschichtet werden.
Unterhalb der Übertragungswalzen 24 und 28 ist eine Übertragungsvorrichtung 20 angeordnet. Die Übertragungsvorrichtung 20 weist ein als Dehnelement 22 ausgebildetes Endlosband auf. Dieses Endlosband 22 ist vorliegend als Gummiband ausgestaltet. Das Gummiband 22 ist über zwei zueinander beabstandet gehaltene Transportwalzen 21 umgelenkt. Die linke der beiden Transportwalzen 21 ist dabei von einem, in der Zeichnung nicht dargestellten Motor angetrieben. Dementsprechend bildet das Gummiband einen oberen auflaufenden Trum 22.2 und einen unteren ablaufenden Trum 22.1. Der linken Transportwalze 21 ist auch eine Spanneinheit 40 zugeordnet. Mittels dieser Spanneinheit 40 kann das Gummiband 22 vorgespannt werden.
Der rechten Transportwalze 21 ist eine Reinigungsvorrichtung 23 zugeordnet, deren Funktionsweise nachstehend noch erläutert wird.
Zwischen den beiden Transportwalzen 21 und zwischen dem auflaufenden und dem ablaufenden Trum 22.2 und 22.1 ist eine Dehnvorrichtung 30 angeordnet. Die Dehnvorrichtung 30 weist einen Antrieb 31 auf, der einen Stößel 32 linear verfährt. Der Stößel 32 trägt an seinem, dem Antrieb 31 abgewandten Ende einen Stempel 33. Der Stempel 33 besitzt eine nach unten gewandte Stempelfläche 34. Die Stempelfläche 34 ist auf die Druckfläche 12 des Werkstückes 11 angepaßt ausgebildet und entsprechend gekrümmt.
Während des Betriebes der Druckvorrichtung wird die Übertragungswalze 24 mit den Tonerteilchen 27 beschichtet. Gegebenfalls werden auch die Übertragungswalzen 28 mit farbigen Tonerteilchen beschichtet. Die Übertragungswalzen 24 und 28 drehen sich im Uhrzeigersinn. Die Transportwalzen 21 hingegen drehen sich gegen den Uhrzeigersinn. Dementsprechend wird der auflaufende Trum 22.2 von rechts nach links an den Übertragungswalzen 24 und 28 vorbeigeführt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Gummibandes 22 und der Ober fläche der Übertragungswalzen 24 und 28 ist aufeinander abgestimmt. Zur Übertragung der Farbpartikel 27 werden Koronen 35 verwendet. Diese übertragen die Farbpartikel 27 auf den auflaufenden Trum 22.2 des Gummibandes 22. Die Farbpartikel 27 werden auf dem Gummiband 22 an der linken Transportwalze 21 vorbeitransportiert und gelangen dann in den Bereich des ablaufenden Trummes 22.1. Wenn die Farbpartikel 27, die beispielsweise ein Motiv gestalten, unterhalb der Dehnvorrichtung 30 angelangt sind, wird die Transportwalze 21 gestoppt. Dann kann der Stempel 33 in Richtung auf die Werkstücke 11 mittels des Antriebes 31 verfahren werden. Dabei dehnt sich das Gummiband 22 und legt sich an die Stempelfläche 34 an. Der Stempel 33 drückt dann das Gummiband 22 auf die Druckfläche 12 auf. Vorteilhafterweise kann der Stempel 33 gleichzeitig auch mit einer Heizvorrichtung versehen sein, die eine Fixierung der Farbpartikel 27 auf der Werkstückoberfläche erreicht.
Nach Beendigung der Übertragung der Farbpartikel 27 wird der Stempel 33 wieder in seine obere Ausgangsstellung zurückgefahren. Das Gummiband 22 kann dann weiter gedreht werden, wozu die Transportwalze 21 gedreht wird. Gleichzeitig fährt auch die Transportvorrichtung 10 und stellt das nächste Werkstück 11 unter die Dehnvorrichtung 30. Das mit dem Druck 13 versehene Werkstück 11 wird aus dem Wirkungsbereich der Druckvorrichtung heraustransportiert.
Um zu verhindern, daß Tonerteilchen 27, die nicht auf das Werkstück 11 übertragen wurden und dementsprechend noch an dem Gummiband 22 anhaften, verschleppt werden, wird die Reinigungsvorrichtung 23 eingesetzt. Die Reinigungsvorrichtung 23 kann beispielweise eine beheizte Walze sein, die auf dem Gummiband 22 abrollt. Der beheizten Walze ist ihrerseits wieder eine Bürste zugeordnet, die die Tonerteilchen 27 abnimmt. Um ein Verschleppen von Tonerteilchen 27 sicher zu verhindern, kann das Gummiband 22 auch an seiner Trägerfläche mit einer Silikonbeschichtung versehen sein. Denkbar ist es auch, eine Schicht aus Silikongummi auf das Gummiband 22 aufzubringen.

Claims

Druckvorrichtung mit wenigstens einer Übertragungwalze, die auf ihrer Walzenoberfläche zumindest teilweise mit Beschichtungsmaterial beaufschlagbar ist, wobei das Beschichtungsmaterial mittelbar oder unmittelbar auf eine Trägerfläche eines als endlos umlaufendes Band ausgebildeten Übertragungselementes aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement entlang seiner Längserstreckung zumindest bereichsweise mit die Druckstellen bildenden, allseitig dehnbaren Dehnelementen (22) bestückt ist oder insgesamt selbst als allseitig dehnbares Dehnelement (22) ausgebildet ist, dass das Dehnelement (22) die Trägerfläche bildet, und dass die Trägerfläche mittels einer Dehnvorrichtung (30) im Bereich zwischen zwei Transportwalzen (211 dreidimensional dehnbar ist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnvorrichtung (30) einen Stempel (33) aufweist, dass der Stempel (33) eine Stempelfläche (34) aufweist, die an die zu bedruckende Druckfläche (12) des Werkstückes (11) angepasst ausgebildet ist und dass der Stempel (33) auf die der Beschichtungsseite des Übertragungselementes abgewandten Rückseite einwirkt, wobei die Trägerfläche des Dehnelementes (22) aus ihrer gestreckten Ausgangslage mittels des Stempels (33) auf die Druckfläche (12) aufpressbar ist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement als Gummiband ausgebildet ist.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelfläche (34) des Stempels (33) von einem elastischen, nachgiebigen Material gebildet ist.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Übertragungselement eine Reinigungsvorrichtung (28) zugeordnet ist, mittels der die Trägerfläche des Dehnelementes (22) nach Beendigung des Druckvorganges reinigbar ist.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfläche des Dehnelementes (22) mit einer Silikonbeschichtung versehen ist oder von einem Silikongummi gebildet ist.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das als Endlosband umlaufende Übertragungselement (20) an der Dehnvorrichtung (30) vorbeiführbar ist, dass während der Dehnung der Trägerfläche und der Durchführung des Druckvorganges die Dehnvorrichtung (30) und gleichzeitig das Werkstück (11) mit dem Endlosband mitgeführt werden.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Toner ist.