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Die Erfindung betrifft eine digitale Druckvorrichtung mit einer sich über die Breite des zu bedruckenden Substrats erstreckenden elektrischen Heizung.
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Tintenstrahldrucker sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Verarbeiten die im Bürobereich genutzten Tintenstrahldrucker zumeist nur Papierformate bis zu DIN A 4, so werden in der Werbung digitale Druckvorrichtungen für Großformate mit einer Druckbreite von bis zu 6 Metern genutzt.
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Entsprechend dem Einsatzzweck des zu bedruckenden Substrats, unterschiedlichste Papiersorten, Folien, Textilien oder dergleichen, werden entsprechend geeignete Tinten für den Druck verwendet.
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Für die Außenwerbung werden zumeist auf Lösungsmitteln basierende Tinten verwendet, da diese häufig UV- und wetterbeständig sowie kratzunempfindlich sind und somit derartige Drucke ohne weitere Bearbeitung auch in einem Außenbereich Verwendung finden können.
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Für einen Lösungsmittelaustrag sind die digitalen Druckvorrichtungen häufig mit einer Heizung ausgestattet, die eine stufenlose Temperaturregelung zwischen der Raumtemperatur und etwa 60°C ermöglicht. Diese Heizung besteht zumeist aus einem einfachen Widerstandsdraht, der jedoch über seine wirksame Länge, entsprechend der maximalen Breite eines zu bedruckenden Substrats, eine unterschiedliche Temperaturverteilung aufweist.
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Solches kann für ein Ausdünsten von Lösungsmitteln zwar hingenommen werden, jedoch ist eine solche Heizung nicht geeignet, die Oberfläche eines Substrats für das Bedrucken mit umweltfreundlichen, auf Wasser basierenden Tinten ausreichend zu erwärmen. Für ein Bedrucken mit derartigen Tinten muss die Oberfläche des Substrats gleichmäßig während des Druckvorgangs auf ca. 55°C bis 60°C erwärmt sein, damit ein von einem Druckkopf auf die Oberfläche des Substrats gefallener Tropfen sofort abtrocknen und exakt verhaften kann.
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Vor diesem technischen Hintergrund mach die Erfindung es sich zur Aufgabe, eine Heizung für die in Rede stehenden Druckvorrichtungen zur Verfügung zu stellen, die über die gesamte Breite eines zu bedruckenden Substrats dieses gleichmäßig auf Temperaturen von bis zu bspw. 60°C erwärmen kann.
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Gelöst wird diese technische Problematik bei einer digitalen Druckvorrichtung mit einer sich über die Breite des zu bedruckenden Substrats erstreckenden elektrischen Heizung gem. des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen, dass die Heizung wenigstens einen auf eine temperaturstabile, elektrisch isolierende Trägerfolie aufgebrachten elektrischen Heizdraht aus einem Leitlack aufweist.
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Die Heizung für eine digitale Druckvorrichtung nach der Erfindung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Zunächst kann sie ausgesprochen flach bauend ausgebildet sein, womit sich auch die Möglichkeit ergibt, ggf. vorhandene Druckvorrichtungen ohne Heizung noch mit einer solchen nachzurüsten oder eine vorhandene Heizvorrichtung zu ersetzen.
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Insbesondere erlaubt es jedoch die Verwendung eines Leitlackes, die Geometrie des Heizdrahts auf der Trägerfolie derart zu gestalten, dass über die gesamte Breite des zu bedruckenden Substrats eine gleichmäßige Wärmeabgabe und damit auch eine gleichmäßige Erwärmung insbesondere der Oberfläche des Substrats erfolgt.
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Eine solche Erwärmung erfolgt zumeist von der Unterseite des Substrats, so dass es zweckmäßig sein kann, dass die Trägerfolie beidseitig mit Heizdrähten versehen ist. Eine deutliche Vergrößerung der von der Heizung abgegebenen Wärmemenge ist hierdurch möglich.
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In weiterer konstruktiver Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Leitlack von einer temperaturleitfähigen Kleberschicht und einer weiteren temperaturstabilen, elektrisch isolierenden Abdeckfolie überdeckt ist.
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Neben der Erhöhung der mechanischen Stabilität wird so eine gleichmäßige Wärmeverteilung der von dem oder den Heizdrähten an die Umgebung abgegebenen Wärme erreicht.
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Eine weitere Möglichkeit, über die Breite des Substrats eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen, bietet die Möglichkeit, dass zu den Seitenrändern der Trägerfolie hin, quer zu der Transportrichtung des Substrats, die Heizdrahtdichte zunimmt. Dabei kann daran gedacht sein, bei einem vorgesehenen Heizdraht diesen mäanderförmig aufzubringen, wobei die lichte Weite der Mäander hin zu den Seitenrändern abnimmt. Werden mehrere Heizdrähte vorgesehen, beispielsweise parabelartig sich von einem Seitenrand hin zur Mitte der Trägerfolie erstreckend, nehmen die Abstände der Scheitel zur Mitte hin zu.
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Solche durchaus komplexe Geometrien bei der Ausbildung eines bzw. mehrerer Heizdrähte ist wenig problematisch, wenn weiter vorgesehen wird, dass der Leitlack auf die Trägerfolie aufgedruckt ist, beispielsweise in einem an sich üblichen Siebdruckverfahren. Andere Beschichtungsverfahren sind gleichwohl möglich.
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In weiterer konstruktiver Ausgestaltung ist vorgesehen, dass für die Heizung eine Umhausung aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist, beispielsweise aus einem Metall. Solche Heizungen sind insbesondere auch für ein Nachrüsten vorhandener Druckvorrichtungen bzw. einen Austausch vorhandener Heizungen bei entsprechenden Druckvorrichtungen geeignet.
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Im Vergleich zu herkömmlichen Heizungen von Druckvorrichtungen ist die Wärmeabgabe der Heizung für eine Druckvorrichtung nach der Erfindung deutlich höher. Entsprechenden thermischen Belastungen müssen die Folien und der Leitlack genügen. So werden bevorzugt Folien aus einem Polycarbonat oder einem temperaturstabilisierten Polyester verwendet, die bis etwa 150°C temperaturstabil sind. Entsprechend wird als Leitlack ein Leitsilber einem Kupferleitlack oder einem reinen Graphitleitlack vorgezogen, da Leitsilber bis etwa 110°C temperaturbeständig ist. Hierbei können weiter Mischungen von PTF (Polymer Thick Film)-pasten wie Mischungen von Silber- und Graphitleitlacken insbesondere für eine Anpassung des elektrischen Widerstands eines Heizdrahts noch hilfreich sein.
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Insbesondere die geringe Bauhöhe der Heizung einer Druckvorrichtung nach der Erfindung erlaubt es, das Substrat zwischen zwei Heizungen hindurchzuführen, womit dieses vergleichbar schnell die gewünschten Oberflächentemperatur erreicht. Entsprechend gering kann die Tiefe der Heizung, in Transportrichtung des Substrats, gehalten werden.
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Insbesondere ist hierbei daran gedacht, dass eine Heizung über einer Vakuumleiste angeordnet ist, die, in Transportrichtung, vor dem Druckkopf für eine ebene Anlage des Substrates auf einer Führung dient.
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Ist die Umhausung einer solchen Heizung unterseitig als Gleitschiene ausgebildet, so wird eine homogene Durchwärmung des Substrats durch einen direkten und flächigen Kontakt von oben unterstützt. Darüber hinaus wird durch ein Niederdrücken des Substrats insbesondere auf die Vakuumleiste eine Beulenbildung des Substrats bei der Erwärmung weitgehend unterbunden. Eine solche Beulenbildung erfolgt bei üblichen Druckpapieren schon ab ca. 40°C. Hierdurch kommt es häufig zu einem Kontakt des Substrats mit dem Druckkopf, der in einem Abstand von etwa 0,5 mm bis 1,5 mm über dem Substrat angeordnet ist. Die Folge ist ein unsauberes Druckbild, das nicht hingenommen werden kann.
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Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der, stark überhöht und schematisch, lediglich Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 einen Schnitt durch eine Heizung einer Druckvorrichtung nach der Erfindung,
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2 eine Draufsicht ohne Abdeckfolie und Kleberschicht,
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3 eine Seitenansicht einer Druckvorrichtung,
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4 eine Variante und
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5 eine Frontansicht einer Druckvorrichtung nach 3.
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1 zeigt schematisch und in der Darstellung insbesondere der Materialstärke stark überhöht einen Ausschnitt einer Heizung 1 einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 2 gem. den 3 bis 5.
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Auf einer temperaturstabilen, elektrisch isolierenden Trägerfolie 3, beispielsweise aus einem Polycarbonat, ist vorzugsweise in einer Drucktechnik ein Leitlack 4 aufgebracht, durch den bei entsprechender Beschaltung ein oder mehrere Heizdrähte ausgebildet werden, vgl. 2. Überdeckt wird der Leitlack 4 von einer Kleberschicht 5, zweckmäßigerweise wärmeleitend, und einer durch die Kleberschicht 5 mit der Trägerfolie 3 und dem Leitlack 4 verbundenen Abdeckfolie 6, ebenfalls temperaturstabil und elektrisch nicht leitend, bspw. wiederum eine Polycarbonatfolie, die ggf. auch selbstklebend und damit auch die Kleberschicht 5 ausbildend vorgesehen sein kann.
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Reicht die von dem Heizdraht auf der Oberseite der Trägerfolie 3 entwickelte Wärme nicht aus, kann ggf. auch unterseitig die Trägerfolie 3 mit einem Leitlack bedruckt werden und durch eine Kleberschicht und eine Abdeckfolie versiegelt sein.
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Die Draufsicht gem. 2 zeigt in der linken Bildhälfte einen Mäander 12 ausbildenden Heizdraht 7 aus einem beispielsweise aufgedruckten Leitlack. Hin zu dem Seitenrand 8, quer zu der Transportrichtung 10 des zu bedruckenden Substrats 11, nimmt die Heizdrahtdichte zu, in dem die Weite w der Mäander 12 nach außen hin sugsessive verringert wird. Der ungleichmäßigen Wärmeabstrahlung des Heizdrahts 7 über seine Länge wird damit Rechnung getragen.
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In der rechten Bildhälfte der 2 sind parabelförmige Heizdrähte 13 wiedergegeben, deren Scheitelpunkte 14 zu dem Seitenrand 9 hin immer enger zusammenrücken und damit die Heizdrahtdichte erhöhen. Solche Heizdrähte 13 können vielfach parallel oder in Reihe als ein einziger, stromdurchflossener Heizdraht geschaltet sein.
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Die Anordnung derartiger Heizungen an einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtungen zeigen die 3 bis 5.
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Bei der sehr vereinfacht und nur schematisch wiedergegebenen Druckvorrichtung 2 wird das zu bedruckende Substrat 11 von einer angedeuteten Führung 15 in Transportrichtung 10 unter einem Druckkopf 16 hindurchgeführt. Eine Andruckrolle 17 hält das Substrat 11 flach auf der Führung 15 oder dient bspw. mit einer unteren Gegenrolle für einen Substratvorschub.
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Bauartbedingt ist unterhalb der Führung 15 eine in einem wärmeleitfähigen Gehäuse 18 angeordnete Heizung 19 gem. 1 angeordnet, beispielsweise dort verklebt, verschraubt oder dergleichen. Die Heizfläche der Heizung 19 beginnt, sofern bauartbedingt möglich, zweckmäßigerweise deutlich vor und endet deutlich hinter dem Druckkopf 16, so dass die Oberfläche 20 des Substrats 11 die für den Druck benötigte Temperatur erreicht, die auch ein Abtrocknen der Tinte sicherstellt.
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Sollte diese Temperatur je nach Substratart nicht erreicht werden, kann eine zweite Heizung 21, hier ebenfalls vor dem Druckkopf 16 angeordnet, die dem Substrat 11 zugeführte Wärme deutlich noch erhöhen.
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Ein unterschiedliches Schalten der beiden Heizungen 19,21 ermöglicht darüber hinaus eine optimale Wärmezufuhr an ein Substrat. Dabei kann die Heizung 21 auch ohne Wärmeabgabe grundsätzlich als Andruckleiste genutzt werden.
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4 zeigt eine Variante einer Druckvorrichtung 22 nach der Erfindung, die über eine Vakuumleiste 23 verfügt, die mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Eine Vielzahl von Durchbrechungen 24 in der Führung 25 sorgen für ein planes Anliegen des Substrats 26.
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Oberhalb dieser Vakuumleiste 23 ist eine Heizung 27 angeordnet, deren Umhausung 28 unterseitig als Gleitschiene 29 ausgebildet ist. Eine Beulenbildung des Substrats 26 wird so durch ein Niederhalten desselben gegen die Führung 25 bei einer Erwärmung weitgehend ausgeschlossen.
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Die Frontansicht der Druckvorrichtung 30 gem. 5 zeigt zwei Heizungen 31, 32, zwischen denen das von der Andruckrolle 33 auf einer Führung 34 niedergehaltene Substrat 35 hindurchgeführt wird. Die Heizungen 31, 32 erstrecken sich über die gesamte Breite des mittels des Druckkopfs 36 zu bedruckenden Substrats 33.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizung
- 2
- Druckvorrichtung
- 3
- Trägerfolie
- 4
- Leitlack
- 5
- Kleberschicht
- 6
- Abdeckfolie
- 7
- Heizdraht
- 8
- Seitenrand
- 9
- Seitenrand
- 10
- Transportrichtung
- 11
- Substrat
- 12
- Mäander
- 13
- Heizdraht
- 14
- Scheitelpunkt
- 15
- Führung
- 16
- Druckkopf
- 17
- Andruckrolle
- 18
- Umhausung
- 19
- Heizung
- 20
- Oberfläche
- 21
- Heizung
- 22
- Druckvorrichtung
- 23
- Vakuumleiste
- 24
- Durchbrechung
- 25
- Führung
- 26
- Substrat
- 27
- Heizung
- 28
- Umhausung
- 29
- Gleitschiene
- 30
- Druckvorrichtung
- 31
- Heizung
- 32
- Heizung
- 33
- Andruckrolle
- 34
- Führung
- 35
- Substrat
- 36
- Druckkopf
- w
- Weite
