DE60225534T2

DE60225534T2 - Verfahren und vorrichtung für direktzylinderdrucker

Info

Publication number: DE60225534T2
Application number: DE60225534T
Authority: DE
Inventors: Stephen L. Franklin Lakes ARONEO; Jon Medford ROSENFELD
Original assignee: Impress Systems Billerica; Impress Systems
Current assignee: Impress Systems Billerica; Impress Systems
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2022-01-12
Also published as: CN1496307A; DE60225534D1; US6570600B2; CN100333906C; EP1363778A1; WO2002057080A1; US20020097315A1; JP2004520965A; EP1363778A4; EP1363778B1; ATE388823T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Personalisierung oder Verzierung von im Allgemeinen zylindrischen Substraten, und genauer gesagt auf das digitale Thermaldrucken und Anlegen von Bildern darauf auf Wunsch.
HINTERGRUNDINFORMATION
Die Drucksysteme von Interesse drucken eine alphanumerische Information, Entwürfe und/oder Logos auf eine Vielzahl von zylindrischen Objekten, wie beispielsweise Stifte, Bleistifte, Kosmetikelemente, medizinische Vorrichtungen (beispielsweise Injektionsspritzen-Zylinder), usw. Demgemäß erfordern diese Systeme, dass die gekrümmte Außenoberfläche von dem zylindrischen Objekt über alle Zeitpunkte des Druckens hinweg mit einem Druckmechanismus in Kontakt steht.
Bei Systemen aus dem Stand der Technik werden mehrere Verfahren dazu verwendet, um auf zylindrischen Substraten zu drucken. Diese Verfahren enthalten einen Siebdruck, ein Heißprägen und einen Tampondruck. Nachteilhafterweise erfordern diese Druckverfahren Durchläufe von mehreren Einheiten, um ökonomisch zu sein, da jede dieser Techniken ein zugewiesenes Druckwerkzeug erfordert, wie beispielsweise eine Schablone, ein Stempel oder ein Klischee. Diese Werkzeuge, welche auf die bestimmte Information oder den zu druckenden Entwurf beschränkt sind, fügen wesentliche Kosten hinzu. Zusätzlich sind die Tinten, Stempel und Chemikalien, welche bei herkömmlichen Prozessen verwendet werden, umweltgefährlich, welches zusätzliche Kosten der Entsorgung hinzufügt.
Ein Siebdruck beinhaltet beispielsweise die Verwendung von einer Matrize und einer Auftrageinrichtung. Typischerweise wird das zylindrische Substrat mit der Matrize in einen Drehkontakt gebracht, während eine Quetschwalze oder eine weitere Vorrichtung eine Druckerschwärze über die gegenüberliegende Seite von der Matrize drückt. Obwohl dieses Druckverfahren ein adäquates Bild erzeugt, erfordert jede Änderung im Entwurf eine Austausch-Matrize. Heißpräge-Zylinderdrucksysteme erzeugen einen hochqualitativen Ausdruck mittels eines gekrümmten erwärmten Stempels, welcher einen spezifizierten Entwurf trägt. Der erwärmte Stempel drückt eine pigmentierte oder metallische Folie gegen die Außenoberfläche von dem zylindrischen Objekt, so dass ein Ausdruck auf Bereichen ausgebildet wird, bei welchen der erwärmte Stempel mit der Folie in Kontakt tritt. Jegliche Änderung im Entwurf erfordert genauso einen Ersatz-Stempel.
Es ist daher eine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System zum Erzeugen und Anlegen von Bildern auf einem im Allgemeinen zylindrischen Substrat bereitzustellen, welche dazu angepasst sind, Kleinauflagen von unterschiedlichen Bildern ökonomisch zu drucken.
UMRISS DER ERFINDUNG
Um das Vorhergehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile von der vorliegenden Erfindung zu erzielen, ist ein digital gesteuertes Thermaldrucksystem bereitgestellt, welches eine digitale Druckmaschine verwendet, um ausgewählte Bilder auf einem zylindrischen Substrat unter Verwendung von einer Thermalfolie zu erzeugen und zu drucken. Die digitale Technologie erlaubt es, dass jedes angelegte Bild einmalig ist und auf Wunsch gedruckt wird.
Die Erfindung enthält ein System und eine Einrichtung zur Drehlagerung und zum Vorschieben von einem zylindrischen Substrat, und eine Zuführung von einer Thermalfolie in synchroner Zusammenarbeit mit einer Druckabtastung. In bestimmten Ausführungsformen von der Erfindung wird die Thermalfolie dazu verwendet, um das zu druckende zylindrische Substrat vorzuschieben und zu umdrehen. In zusätzlichen Ausführungsformen werden die Thermalfolie und das Substrat synchron unabhängig unter Verwendung von einer Vielzahl von Vorschubmitteln vorgeschoben.
Die Erfindung macht eine Verwendung von einzelnen Thermalfolien, welche zum Anlegen durch eine digitale Druckmaschine entworfen sind. Insbesondere enthalten die Thermalfolien einen Filmträger, welcher einer Störung, wenn er dem Drucken unterworfen wird, und relativ hohen Temperaturen in Zusammenhang mit dem digitalen Thermaldruckprozess widersteht. Genauer gesagt, enthalten diese Thermalfolien eine Rückbeschichtung, welche mit dem Druckkopf in Kontakt tritt. Die Rückbeschichtung enthält einen Schmierstoff, welcher die Zugkraft von einem Thermaldruckkopf reduziert, wodurch somit verhindert wird, dass die Thermalfolien während des Druckens an dem Thermaldruckkopf haften.
Die Thermalfolien, welche durch das erfindungsgemäße System verwendet werden, enthalten ferner eine Oberbeschichtung, welche einer Störung widersteht, wenn sie den erhöhten Temperaturen (welche 400 Grad F erreichen) in Zusammenhang mit dem digitalen Überführungsprozess unterworfen wird. Die Thermalfolie enthält vorzugsweise ebenfalls ein schnell wirkendes, jedoch aggressiv thermisch aktiviertes Haftmittel (von der Größe der Beschichtung), welches die Bildüberführung von der Folie auf ein Substrat erleichtert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, bei denen:
1 eine Teilschaubild-Seitenansicht von einem Zylinderdrucksystem gemäß der Erfindung anzeigt;
2 eine Teilschaubild-Seitenansicht von einem Zylinderdrucksystem anzeigt, welches ein alternatives Verfahren zum synchronen Vorschieben von einem Substrat mit einem Druckmedium hat;
3 eine Teilschaubild-Vorderansicht von dem Thermaldruckkopf von 1 anzeigt;
4 eine vergrößerte Teilansicht von dem Thermaldruckkopf von 1 anzeigt;
5 eine vergrößerte Draufsicht von einem Abschnitt von dem Thermaldruckkopf von 1 anzeigt;
6 eine Schaubild-Schnittansicht von einer Thermalfolie gemäß der vorliegenden Erfindung anzeigt;
7 eine Teilschaubild-Seitenansicht von einem Zylinderdrucksystem anzeigt, welches einen zweischrittigen Druckprozess verwendet;
8 eine Teilschaubild-Seitenansicht von einem Zylinderdrucksystem anzeigt, welches ein automatisches Substrat-Zuführsystem hat;
9 eine Perspektivansicht von einem Folienkern anzeigt, welcher gemäß der Erfindung aufgebaut ist; und
10 eine Befestigungsvorrichtung zur Verwendung mit dem Folienkern von 9 anzeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG VON EINER DARSTELLHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf 1 enthält ein Zylinderdrucksystem 10 einen Mikroprozessor 12, eine Thermaldruckkopf-Anordnung 14, eine Substratbett-Anordnung 16 und eine Thermalfolien-Anordnung 18 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Mikroprozessor 12 steuert den Druckprozess und erzeugt eine zu druckende ausgewählte Form.
Die Thermalfolien-Anordnung 18 enthält eine Zuführung von einer Thermalfolie 20, welche von einer Zuführrolle 22 zugeführt wird und auf einer Aufnahmerolle 24 aufgenommen wird. Ein Zuführmechanismus 26 wird vorzugsweise durch einen Motor 30 (beispielsweise ein Servomotor oder ein Schrittmotor) angetrieben, welcher Steuersignale auf einer Leitung 32 von dem Mikroprozessor 12 empfängt, und welcher den Vorschub von der Thermalfolie 20 genau steuert. Der Vorschubmechanismus 26 treibt die Aufnahmerolle 24 unter Verwendung von einem Riemen, einem Getriebe oder einem weiteren ähnlichen Mittel an, welche wiederum die Thermalfolie 20 vorschiebt.
Während des Druckprozesses stellt der Mikroprozessor 12 Steuersignale auf Leitungen 42 und 44 bereit, welche der Thermaldruckkopf-Anordnung 14, welche einen Thermaldruckkopf 46 und einen Druckmechanismus 48 (beispielsweise ein pneumatisches Stellglied) enthält, anweisen, auf die Thermalfolie 20 sowohl eine Wärme als auch einen Druck anzu legen. Die Kombination aus Wärme und einem abwärtsgerichteten Druck bewirkt, dass sich Abschnitte von der Folie 20 ablösen und auf dem zylindrischen Substrat 50 anheften. Ein Paar von Führungsstäben 34, 36 unterstützen dabei, die Thermalfolie 20 während des Folien-Vorschubs und Druckens korrekt gespannt und zur Druckkopf-Anordnung 14 ausgerichtet beizubehalten. Die Führungsstäbe 34, 36 dienen ferner zur Erzeugung eines konstanten Medienpfades und zur Reduzierung einer Folien-Zerknitterung und – Faltenbildung. Der Betrieb des Druckens wird im Folgenden mit Bezug auf 3 bis 5 detaillierter beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Substratbett-Anordnung 16 ein Paar von Halterollen 54, 56. Die Halterollen 54, 56 sind vorzugsweise gummibeschichtet, um eine adäquate Reibung zum Antreiben des zylindrischen Substrats 50 zu ermöglichen, während eine gewisse Kompression ermöglicht wird, um zu druckende gekrümmte oder andererseits nicht perfekt zylindrische Substrate auszurichten. Die Bett-Anordnung 16 enthält ferner einen optionalen Vorschubmechanismus 40 zum Antreiben von einer Halterolle 56, welche wiederum das zylindrische Substrat 50 während des Druckprozesses umdreht. Es können Substrate mit einem unterschiedlichen Durchmesser verwendet werden, indem der Spalt zwischen dem Druckkopf 46 und der Bett-Anordnung 16 eingestellt wird. Die Substratbett-Anordnung 16 kann ferner ein Einstellmittel enthalten, um die Substratbett-Anordnung 16 in einer Richtung senkrecht zum Pfad von der Thermalfolie 20 neu zu positionieren. Dies ermöglicht es, dass ein Bild auf unterschiedlichen Abschnitten von einem Substrat 50 gedruckt wird.
In dieser Ausführungsform ist der Motor 30 betriebsmäßig sowohl mit dem Vorschubmechanismus 40 als auch dem Vorschubmechanismus 26 verbunden, so dass der Motor 30 die Thermalfolie 20 durch die Umdrehung des zylindrischen Substrats 50 während des Druckens synchron vorschieben kann. Ein separater Motor (nicht gezeigt), welcher durch den Mikroprozessor 12 gesteuert wird, kann ebenfalls dazu verwendet werden, um den Vorschubmechanismus 50 separat anzutreiben. Der Vorschubmechanismus 40 ist optional, weil das Zylinderdrucksystem 10 eine Reibkraft zwischen der Thermalfolie 20 und dem Substrat 50, welche erzeugt wird, wenn die Thermalfolie hinter dem Substrat 50 vorgeschoben wird, verwenden kann, um die Thermalfolie 20 mit dem Substrat 50 synchron vorzuschieben.
2 zeigt ein alternatives Verfahren zum Vorschieben der Thermalfolie 20 an. Diese Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung verwendet eine motorgetriebene Bör delrolle 70, welche die Thermalfolie 20 durch Reibung antreibt. Die Bördelrolle 70 wird durch einen Vorschubmechanismus 72 gesteuert, welcher durch den Motor 30 angetrieben wird. Wie oben beschrieben, empfängt der Motor 30 Steuersignale 80 vom Mikroprozessor 12. Der Vorschubmechanismus 72 verwendet ein Riemen- oder Getriebe-System zum Antreiben der Bördelrolle 70.
In dieser Ausführungsform ist die Thermalfolie 20 teilweise um eine Außenoberfläche 74 von der Bördelrolle 70 gewickelt, und wird durch ein Paar von Führungsstäben 82, 84 gegen die Außenoberfläche 74 gehalten. Wenn die Bördelrolle 70 vorgeschoben wird, schiebt eine Reibung zwischen der Thermalfolie 20 und der Außenoberfläche 74 die Thermalfolie 20 vor. Eine Zugspannung wird durch die Größe der Umwicklung von der Thermalfolie 20 auf der Bördelrolle 70 bestimmt. Die Führungsstäbe 82, 84 können eingestellt werden, um die Größe der Umwicklung auf der Bördelrolle 70 zu bestimmen.
Ein Schlupf, welcher in der Thermalfolie 20 zwischen der Bördelrolle 70 und der Aufnahmerolle 24 erzeugt wird, wird durch einen Vorschubmechanismus 90 gesteuert, welcher mit der Aufnahmerolle 24 verbunden ist. Der Vorschubmechanismus 90 wird vorzugsweise durch den Motor 30 angetrieben. Die Aufnahmerolle 24 kann ferner eine Rutschkupplung (nicht gezeigt) oder eine weitere ähnliche Vorrichtung enthalten, so dass die Aufnahmerolle 24 mit Bezug auf die Vorschubrate von der Thermalfolie 20 übersteuert werden kann. Wie oben beschrieben, kann ein optionaler Vorschubmechanismus 40 zum Antreiben der Halterolle 56 und Umdrehen eines zylindrischen Substrats 50 ebenfalls in dieser Ausführungsform enthalten sein. Andererseits kann die Reibung zwischen der Thermalfolie 20 und dem Substrat 50 alles sein, welches erforderlich ist, um die Thermalfolie 20 und das Substrat 50 mit dem Druckkopf 46 synchron vorzuschieben.
Bezug nehmend auf 3 bis 5 ist der Druckkopf 46 vorzugsweise ein rechteckiger, nahezu rechteckiger oder konvexer Thermaldruckkopf, welcher eine Mehrzahl von beabstandeten, linear angeordneten Heizelementen 100 enthält. Die Heizelemente 100 sind senkrecht zur Bewegungsrichtung D des Substrats 50 und der Thermalfolie 20 angeordnet gezeigt. Der Mikroprozessor 12 stellt dem Druckkopf 46 eine Mehrzahl von Steuersignalen auf der Leitung 42 bereit, welche bestimmte der einzelnen Heizelemente 100, welche benötigt sind, um eine gewünschte bedruckte Form zu erzeugen, ein-(und aus-)schalten.
Eine Druckkopf-Glasierung (Abdeckung) 102, vorzugsweise aus Glas, bedeckt die Heizelemente 100, und befördert, wenn die Heizelemente eingeschaltet werden, effizient eine Wärme von den Heizelementen 100 auf die Thermalfolie 20. Wenn die Heizelemente 100 ausgeschaltet werden, führt ein Kopf-Keramiksubstrat 104 wirksam die Wärme ab, um eine ungewünschte Wärmeüberführung zu vermeiden. Wenn das Substrat 50 unterhalb des Druckkopfes 46 vorgeschoben wird, wird die Kombination aus Wärme und Druck, welche von den selektiv erwärmten Heizelementen 100 und dem Druckmechanismus 48 der Thermalfolie 20 zugeführt wird, die Folie 20 thermisch ändern, wodurch auf das Substrat 50 auf eine Zeilenweise eine ausgewählte Form überführt wird. Es ist wichtig zu erwähnen, dass bei den obigen und folgenden Systemen das Substrat 50 und die Thermalfolie 20 bei jeder Druckzeile (Abtastung) synchron vorgeschoben werden sollten, um Bildartefakte zu verhindern, welche durch gestreckte Bilder, Fehler oder Anhaftung verursacht werden.
Bezug nehmend nun auf 6 enthält die Thermalfolie 20 einen Filmträger 110, welcher vorzugsweise nicht verspannt, wenn er den relativ hohen Temperaturen und Drücken in Zusammenhang mit dem digitalen Thermaldruck unterworfen wird. Die Folie 20 enthält ferner eine thermisch widerstandsfähige Rückbeschichtung 112, welche an der Oberfläche von dem Filmträger 110 anhaftet. Die Rückbeschichtung 112 enthält ein Schmiermittel, welches den Zug des Druckkopfes 40 reduziert, wenn er über die Thermalfolie 20 passiert, und enthält ferner ein Füllmaterial, welches die Oberfläche von dem Filmträger 110 glättet. Die Rückbeschichtung 112 kann ebenfalls ein antistatisches Mittel enthalten, welches eine elektrostatische Entladung zwischen dem Thermaldruckkopf 40 und der Thermalfolie 20 reduziert.
Mittels Beispiel kann die Thermalfolie 20 einige oder alle der folgenden Schichten enthalten, welche dem Filmträger 110 angebracht sind, nämlich eine thermisch aktivierte lockere, jedoch saubere Ablösebeschichtung 114 (welche Wachs oder Kunstharze enthalten kann), eine Hochtemperatur-Oberbeschichtung 116, eine Aluminiumschicht 118 (in metallischen Folien), eine Vorbereitungsbeschichtung 120 und eine schnell wirkende, jedoch aggressive, thermisch aktivierte Faserschlichtung (engl. sizing) oder ein Klebemittel 122.
Die Reihenfolge, bei welcher die Schichten der Thermalfolie 20 auf den Filmträger 110 angelegt sind, ist wichtig. Beispielsweise erfordert die Rückbeschichtung 112 eine Wärmehärtung, und es ist somit wichtig, dass die Schicht so früh wie möglich auf den Filmträger 110 beim Folien-Herstellungsprozess angelegt wird. Andererseits kann die Wärme, welche zum Aushärten der Rückbeschichtung 112 verwendet wird, die Eigenschaften von den weiteren Schichten von der Thermalfolie 20 ändern. Die Ablösebeschichtung 114 und die thermisch aktivierte Faserschlichtung oder das Klebemittel 122 sind auf eine Erwärmung besonders empfindlich und können die Thermalfolie 20 flockig oder locker erstellen.
Vorzugsweise hat der Filmträger 20 eine Dicke von weniger als 0,5 mm, jedoch kann ein Film mit einer größeren Dicke verwendet werden. Beispielsweise ermöglicht ein 0,3 mm dicker Film eine verbesserte Wärmeüberführung zwischen dem Druckkopf 46 und der Thermalfolie 20, und erlaubt somit schnellere Verweilzeiten und erhöhte Druckgeschwindigkeiten des Zylinderdrucksystems 10 als Filme größerer Dicke. Zusätzlich erlaubt eine Abnahme in der Dicke des Filmträgers 110 kühlere Temperaturen des Druckkopfes 46, weil weniger Wärme erforderlich ist, um ein Bild von der Thermalfolie 20 auf ein Substrat zu überführen. Ferner unterstützen niedrigere Druckkopftemperaturen einen Schutz der Thermalfolie 20 gegen eine Rissbildung.
7 zeigt ein alternatives Verfahren der Überführung von einem Bild von der Thermalfolie 20 auf das zylindrische Substrat 50 an. Diese Ausführungsform verwendet einen zweischrittigen Überführungsprozess, bei welchem ein Bild in einem ersten Schritt auf der Thermalfolie 20 erzeugt wird, und bei welchem das Bild in einem zweiten Schritt auf das Substrat 50 überführt wird. Während des ersten Druckschrittes wird ein Bild unter Verwendung der Thermaldruck-Anordnung 14 durch Anlegen von Wärme auf die Thermalfolie 20 erzeugt, jedoch, anstelle dass ein Bild direkt auf das Substrat 50 gedruckt wird, wird ein Negativbild auf einem Wegwerfmedium 130 (beispielsweise ein Film oder ein Papier) unter Verwendung von einer Schreibwalzen-Anordnung 132 gedruckt, wodurch das auf dem Substrat 50 zu druckende Bild auf der Thermalfolie 20 zurückbehalten belassen wird.
Die Schreibwalzen-Anordnung 132 enthält eine Schreibwalze 134 und einen optionalen Vorschubmechanismus 136. Das Wegwerfmedium 130 wird von einer Zuführrolle 140 zugeführt und auf einer Aufnahmerolle 142 auf nahezu die gleiche Art und Weise aufgenommen, bei welcher die Thermalfolie 20 zugeführt und aufgenommen wird. Das Wegwerfmedium 130 wird vorzugsweise mit der Thermalfolie 20 und der Schreibwalze 134 synchron vorgeschoben. Die Schreibwalze 134 kann ähnlich dem Substrat 50 in den oben beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung der Reibung von entweder dem Wegwerfmedium 130 oder dem Vorschubmechanismus 136 umdreht werden. In einem ersten Druckschritt erwärmt und überführt der Druckkopf 46 selektiv die Abschnitte von der Folie, welche nicht in dem Bild enthalten sind, welches auf das Substrat 50 zu überführen ist, auf das Wegwerfmedium 133. Demgemäß werden alle diese Abschnitte, welche nicht Teil des Bildes sind, auf das Wegwerfmedium gedruckt.
In dem zweiten Druckschritt wird jener Teil von der Thermalfolie 20, welcher das zu überführende Bild enthält, vorgeschoben, bis er mit der Oberfläche von dem Substrat 50 in Kontakt ist. Wenn der Bildabschnitt von der Thermalfolie 20 der Oberfläche von dem Substrat 50 begegnet, wird das Bild durch eine erwärmte Gummistempelvorrichtung 150 auf das Substrat 50 überführt. Die erwärmte Gummistempelvorrichtung 150 ist mit einer flachen Oberfläche 152 gezeigt, jedoch kann eine gekrümmte oder verformbare Oberfläche verwendet werden, wodurch die Überführung von Bildern auf konische oder weitere, nicht perfekt zylindrisch geformte Substrate unterstützt wird. Ein Druckmechanismus 154, wie beispielsweise eine pneumatische Stellgliedvorrichtung, welcher durch Signale 156 gesteuert wird, welche vom Mikroprozessor 12 empfangen werden, legt einen Druck auf die Thermalfolie 20 dort an, wo die Thermalfolie 20 mit dem Substrat 50 in Kontakt ist. Ähnlich wird die Temperatur der erwärmten Gummistempelvorrichtung 150 durch Signale 158 gesteuert, welche vom Mikroprozessor 12 empfangen werden.
Ein Paar von Halterollen 156, 158 halten das Substrat 50. Ein optionaler Vorschubmechanismus (nicht gezeigt) zum Antreiben von einer der Halterollen 156, 158 kann ebenfalls verwendet werden, um bei der Umdrehung des zylindrischen Substrates 50 während des Druckprozesses zu unterstützen. Obwohl in dieser Ausführungsform gezeigt ist, dass die Thermalfolie 20 durch einen Vorschubmechanismus 160 vorgeschoben wird, kann eine Bördeltyprolle, wie beispielsweise jene, wie oben beschrieben (nicht gezeigt), oder ein weiteres Vorschubmittel verwendet werden, um die Thermalfolie 20 mit dem Substrat 50 synchron vorzuschieben.
8 zeigt ein Zylinderdrucksystem 170 an, welches einen Substrat-Zuführmechanismus 172 hat, welcher dazu in der Lage ist, dem Drucksystem 170 eine Mehrzahl von zylindrischen Substraten 50 zuzuführen. Das Zylinderdrucksystem 170 enthält einen Mikroprozessor 12, eine Thermaldruckkopf-Anordnung 14 und eine Thermalfolien-Anordnung 18 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen. Das Zylinderdrucksystem 170 enthält ferner ein Substrat-Vorschubsystem 174, welches einen Fördermechanismus 176 und einen Substrat-Positionierungsmechanismus 178 enthält.
In dem Substrat-Zuführmechanismus 172 wird eine Mehrzahl der Substrate 50 von einem Zubringer (nicht gezeigt) auf den Fördermechanismus 176 zugeführt, welcher periodisch stoppen muss, um dem Druckbetrieb nachzugeben. Während der Förderer-Verweilzeit wird das zu druckende Substrat 50 aus dem Förderer-Mechanismus entnommen, indem der Mechanismus 178 derart positioniert wird, um mit dem Druckkopf 46 in Kontakt zu treten. Der Positionierungsmechanismus 178 enthält ferner ein Paar von Rollen 180, 182, auf welchen das Substrat 50 frei rollen kann. Beim Kontakt mit dem Druckkopf 46 wird die Thermalfolie 20 unter Verwendung von einer Bördelrolle 70 vorgeschoben, und ein durch den Mikroprozessor 12 erzeugtes Bild wird auf das Substrat 50 gedruckt.
Es ist zu erwähnen, dass der Substrat-Zuführmechanismus 172 und der Substrat-Vorschubmechanismus 174 lediglich beispielhaft sind. Es ist vorgesehen, dass jegliches bekannte Verfahren zum Zuführen und Positionieren von einem Substrat verwendet werden kann, um eine Mehrzahl von Substraten zum Drucken zuzuführen. Zusätzlich können jegliche der oben beschriebenen Verfahren zum Zuführen der Thermalfolie 20 oder Umdrehen des Substrats 50 durch jene Verfahren, wie in 8 angezeigt, ersetzen werden.
Bezug nehmend nun auf 9 und 10 werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Befestigen der Entnahmerolle 24 (1) an das Drucksystem erläutert. Diese Technik kann jedoch ebenfalls zum Befestigen der Zuführrolle 22 (1) verwendet werden. Wie in 9 gezeigt, enthält ein hohler Thermalfolien-Kern 180, um welchen die Thermalfolie 20 (nicht gezeigt) gewickelt ist, einen Eisenring 182, welcher an einem Ende befestigt ist. Eine Befestigungsvorrichtung 184 zum drehbaren Befestigen des Folien-Kerns 180 enthält eine Kernspindel 186, über welche der Thermalfolien-Kern 180 gleitbar in Eingriff steht. Die Befestigungsvorrichtung 184 enthält ferner eine Welle 188, welche mit dem Drucksystem verbunden ist und durch dieses drehbar gesteuert wird (beispielsweise über den Vorschub-Mechanismus 26).
Der Thermalfolien-Kern 180 ist gleitbar mit der Befestigungsvorrichtung 184 unter Verwendung von einer Folge von Magneten 190a, 190b verbunden, welche vorzugsweise durch eine glatte Abdeckung 192 (beispielsweise aus Kunststoff) abgedeckt sind. Die Magnete 190a, 190b, welche eine Folge von Magneten oder ein einzelner Magnet (beispielsweise ein Magnetring) sein können, haften entnehmbar an dem Eisenring 182 an. Wenn die Welle 188 umdreht wird, wird sich der Thermalfolien-Kern 180 in Einklang mit der Befestigungsvorrichtung 184 umdrehen, bis die Spannung in der Thermalfolie 20 die Magnetkraft zwischen den Magneten 190a, 190b und dem Eisenring 182 übersteigt, welches bewirken wird, dass der Folien-Kern 180 rutscht und eine Umdrehung mit Bezug auf die Befestigungsvorrichtung 184 beendet.
Dieses Verfahren zum Anbringen des Folien-Kerns 180 an die Befestigungsvorrichtung 184 ermöglicht es, dass die Befestigungsvorrichtung 184 ohne eine Beschädigung von der Thermalfolie 20 übersteuert wird. Mittels Beispiel, wenn die Thermalfolie 20 über das Drucksystem durch die Bördelrolle 70 (2) vorgeschoben wird, wird die Spannung in der Thermalfolie 20 zwischen der Bördelrolle 70 und der Aufnahmerolle 24 zeitweilig reduziert. Wenn die Spannung in der Thermalfolie 20 zu dem Punkt hin reduziert wird, bei welchem die Magnetkraft zwischen den Magneten 190a, 190b und dem Eisenring 182 abermals die Spannung in der Thermalfolie 20 übersteigt, wird die übersteuerte Befestigungsvorrichtung 184 bewirken, dass sich der Folien-Kern 180 umdreht, um den Durchhang in der Thermalfolie 20 einzusammeln. Sobald der Durchhang in der Thermalfolie 20 eingesammelt ist, wird die Spannung der Thermalfolie 20 abermals zunehmen, bis die Spannung die Magnetkraft zwischen den Magneten 190a, 190b und dem Eisenring 182 übersteigt, welches bewirken wird, dass der Folien-Kern 180 mit Bezug auf die Befestigungsvorrichtung 184 rutscht. Die Spannungsgröße der Thermalfolie 20, welche bewirken wird, dass der Folien-Kern 180 rutscht, kann eingestellt werden, indem die Stärke von den Magneten 190a, 190b variiert wird.
Wie zuvor beschrieben, kann dieses Verfahren zum Befestigen von einem Folien-Kern gleichzeitig oder ausschließlich der Befestigung von der Zuführrolle 22 verwendet werden. In dieser Ausführungsform wirkt die Magnetkraft zwischen den Magneten 190a, 190b und dem Eisenring 182 als ein Unterbrechungsmechanismus für die Zuführrolle 22. Wenn beispielsweise die Thermalfolie 20 über das Drucksystem durch irgendeines der oben beschriebenen Verfahren vorgeschoben wird, wird die Spannung in der Thermalfolie 20 zwischen dem Vorschubmechanismus und der Zuführrolle 22 zunehmen. Wenn diese Spannung die Magnetkraft zwischen den Magneten 190a, 190b und dem Eisenring 182 übersteigt, wobei in diesem Fall die Zuführrolle 22 zurückgehalten wird, wird eine Menge von der Thermalfolie 20 ausgegeben.
Zusätzlich erlaubt dieses Verfahren zum Befestigen des Thermalfolien-Kerns 180, dass die Zuführung der Thermalfolie 20 einfach geändert oder ersetzt wird, da der Thermal-Kern 180 ohne Schwierigkeiten zur Kernspindel 186 rutschen kann, und kann eine neue Zuführung der Thermalfolie an ihrer Stelle befestigt werden. Außerdem werden weitere ähnliche Kern-Befestigungssysteme in Betracht gezogen, bei welchen eine Magnetkraft durch Magnete erzeugt wird, welche selber Teil des Kerns sind, und welche an einer Eisenbefestigungsvorrichtung anhaften werden.
Das Vorhergehende war eine detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen von der Erfindung. Es können verschiedene Modifikationen und Hinzufügungen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang von der Erfindung abzuweichen.

Claims

Drucksystem (10, 170) zum Drucken eines Bildes auf die Außenoberfläche von einem starren, unebenen Substrat, welches enthält: – eine digitale Druckmaschine (14, 46), welche eine Kontaktoberfläche und eine Mehrzahl von einzeln beheizbaren Heizelementen (100) hat, wobei die digitale Druckmaschine (14, 46) selektiv eine Wärme an ein oder mehrere aus der Mehrzahl von einzeln beheizbaren Heizelementen (100) erzeugt; – eine thermische Folie (20), wobei die thermische Folie (20) im Betrieb zwischen der Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) und der Außenoberfläche von dem starren, unebenen Substrat (50) positioniert ist; – einen Druckmechanismus (48) zum Anlegen eines Druckes zwischen der Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) und der Außenoberfläche von dem Substrat (50); und – ein Mittel (16) zum Umdrehen der Außenoberfläche von dem starren, unebenen Substrat (50) mit Bezug auf die Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) während des Druckens, wobei das Mittel (16) die Außenoberfläche synchron zu dem Vorschub von der thermischen Folie (20) umdreht.
System (10, 170) nach Anspruch 1, bei welchem die Heizelemente (100) im Betrieb derart positioniert sind, um die Wärme auf unterschiedliche Abschnitte von der Kontaktoberfläche zu übertragen.
System (10, 170) nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner einen Mikroprozessor (12) enthält.
System (10, 170) nach Anspruch 3, bei welchem der Mikroprozessor (12) im Betrieb mit der digitalen Druckmaschine (14, 46) verbunden ist, um ein oder mehrere der Heizelemente (100) selektiv zu steuern.
System (10, 170) nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem der Mikroprozessor (12) im Betrieb derart mit dem Druckmechanismus (48) verbunden ist, so dass der Mikroprozessor (12) den relativen Druck zwischen der Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) und der Oberfläche von dem Substrat (50) steuert.
System (10, 170) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Mittel (16) zum Umdrehen der Außenoberfläche von dem starren, unebenen Substrat (50) mit Bezug auf die Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) während des Druckens ein Vorschieben von der thermischen Folie (20) enthält, so dass eine Reibkraft zwischen der thermischen Folie (20) und dem Substrat (50) das Substrat (50) umdreht.
System (10, 170) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches ferner ein Paar von zylindrischen Halterollen (54, 56) zur Drehlagerung des starren, unebenen Substrats (50) enthält.
System (10, 170) nach Anspruch 7, bei welchem das Mittel (16) zum Umdrehen der Außenoberfläche von dem starren, unebenen Substrat (50) mit Bezug auf die Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) während des Druckens ein Antreiben von einer der zylindrischen Halterollen (54, 56) enthält.
System (10, 170) nach Anspruch 6, bei welchem die thermische Folie (20) unter Verwendung von einer Rollenantrieb-Rolle (70) vorgeschoben wird.
System (10, 170) nach Anspruch 6, bei welchem die thermische Folie (20) unter Verwendung eines gesteuerten Motors (30) und einer Schleifkupplung vorgeschoben wird.
System (10, 170) nach Anspruch 1, bei welchem die thermische Folie (20) unter Verwendung eines Rollenantrieb-Mechanismus (70, 82, 84) vorgeschoben wird, um welchen die thermische Folie (20) teilweise gewickelt ist.
System (10, 170) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Bild zum Drucken eine ausgewählte Form hat, welche personalisiert ist.
System (10, 170) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem das Bild zum Drucken eine ausgewählte Form hat, welche eine serielle Reihenfolge hat.
System (10, 170) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die digitale Druckmaschine (14, 46) ferner einen thermischen Druckkopf (46) enthält, und die Außenoberfläche synchron zu einer Abtastung des Druckkopfes (46) umdreht wird.
System (10, 170) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem die digitale Druckmaschine (14, 46) ferner einen laserbasierten Druckkopf (46) enthält, und die Außenoberfläche synchron zu einer Taktung des Druckkopfes (46) umdreht wird.
System (10, 170) nach Anspruch 3, bei welchem das Mittel (16) zum Umdrehen der Außenoberfläche des starren, unebenen Substrats (50) mit Bezug auf die Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) während des Druckens durch den Mikroprozessor (12) gesteuert ist.
System (10, 170) nach Anspruch 1, bei welchem das Mittel (16) zum Umdrehen der Außenoberfläche von dem starren, unebenen Substrat (50) mit Bezug auf die Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) während des Druckens, das starre, unebene Substrat (50) ebenfalls synchron zu der Zeitsteuerung von der Steuerung der selektiven Erwärmung von den Heizelementen (100) umdreht.
Drucksystem (10, 170) zum Drucken eines Bildes auf die Außenoberfläche von einem zylindrischen Substrat (50), welches enthält: – eine digitale Druckmaschine (14, 46) zum selektiven Erzeugen von einer Wärme an ein oder mehrere aus einer Mehrzahl von einzeln beheizbaren Heizelementen (100); – eine Kontaktoberfläche, welche im Betrieb mit Bezug auf die Heizelemente (100) derart positioniert ist, so dass die Wärme durch die Kontaktoberfläche übertragen werden kann; – eine Walzenrolle (134); – ein Mittel (136) zum Umdrehen der Walzenrolle (134) mit Bezug auf die Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) während des Druckens; – eine thermische Folie (20), wobei die thermische Folie (20) im Betrieb zwischen der Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine (14, 46) und der Walzenrolle (134) positioniert ist; – ein Wegwerf-Medium (130), wobei das Wegwerf-Medium (130) im Betrieb zwischen der thermischen Folie (20) und der Walzenrolle (134) positioniert ist; – einen Druckmechanismus (154) zum Anlegen eines Druckes zwischen der Kontaktoberfläche von der digitalen Druckmaschine und der Walzenrolle; – einen Mikroprozessor (12), welcher im Betrieb mit der digitalen Druckmaschine verbunden ist, um ein oder mehrere der Heizelemente (100) selektiv zu steuern; – eine beheizbare Pressvorrichtung (150), wobei die thermische Folie (20) im Betrieb zwischen der beheizbaren Pressvorrichtung (150) und dem zylindrischen Substrat (50) positioniert ist; und – ein Mittel zum Umdrehen des zylindrischen Substrats mit Bezug auf die beheizbare Pressvorrichtung während des Druckens, wobei das Mittel das Substrat synchron zu dem Vorschieben von der thermischen Folie umdreht.
Verfahren zum Übertragen von einer ausgewählten Form auf die Außenoberfläche von einem zylindrischen Substrat (50), welches die Schritte enthält: – Bereitstellen von einer thermischen Folie (20); – Anbringen von der Außenoberfläche von dem zylindrischen Substrat (50) in Kontakt mit einer ersten Oberfläche von der thermischen Folie (20); – Anlegen von Wärme und Druck auf eine zweite Oberfläche von der thermischen Folie (20) unter Verwendung einer digitalen Druckmaschine (14, 46), welche eine Wärme auf ein oder mehrere aus einer Mehrzahl von einzeln beheizbaren Heizelementen (100) selektiv erzeugt, um zu bewirken, dass ein ausgewählter Abschnitt von der thermischen Folie (20) an der Außenoberfläche von dem zylindrischen Substrat (50) mit einem spezifischen Muster anhaftet; und – synchrones Umdrehen des zylindrischen Substrats (50) und Vorschieben der thermischen Folie mit Bezug auf die digitale Druckmaschine (14, 46) während des Druckens.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem der Schritt des Umdrehens des zylindrischen Substrats (50) ebenfalls den Schritt eines Umdrehens des starren, unebenen Substrats (50), ebenfalls synchron zu der Taktung von der Steuerung von der selektiven Erwärmung von den Heizelementen (100), enthält.