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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Druckmaschinen
oder Drucker, einschließlich
Tintenstrahldrucker und insbesondere auf eine derartige Druckmaschine
oder einen derartigen Drucker, welcher Unterbaugruppen für erfolgreiches
Drucken von gestapelten Normalbogensubstraten und schweren, gestapelten
Kartonsubstraten einschließt.
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Flüssigtintendrucker,
von dem Typ, welcher häufig
entweder als Typ mit kontinuierlichem Strom oder als Tropfen-auf-Anforderung
bezeichnet wird, wie etwa piezoelektrische, akustische, auf phasenänderndem
Wachs basierende oder thermische Drucker, weisen mindestens einen
Druckkopf auf, von welchem Tintentropfen zu einem Aufzeichnungsblatt geleitet
werden. Innerhalb des Druckkopfes ist die Tinte in einer Vielzahl
von Kanälen
vorhanden. Für
einen Druckkopf nach dem Schema Tropfen-auf-Anforderung verursachen Leistungspulse,
dass Tintentropfen aus Öffnungen
oder Düsen
am Ende der Kanäle,
wie erforderlich, ausgestoßen
werden.
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Bei
einem thermischen Tintenstrahldrucker werden die Leistungspulse üblicherweise
durch das Ausbilden und Wachstum von Dampfblasen auf Heizelementen
oder Widerständen
erzeugt, die in einem jeweiligen Kanal angeordnet sind und welche
individuell adressierbar sind, um die Tinte in den Kanälen zu erhitzen
und zu verdampfen. Wenn über
einen ausgewählten
Widerstand eine Spannung angewendet wird, wächst eine Dampfblase in dem
zugeordneten Kanal und stößt die darin
befindliche Tinte anfänglich
aus der Kanalöffnung
aus, wodurch ein Tropfen ausgebildet wird, welcher sich in einer
Richtung weg von der Kanalöffnung
zu dem Aufzeichnungsmedium hin bewegt, wobei beim Auftreffen auf
das Aufzeichnungsmedium ein Punkt oder Fleck aus Tinte abgelagert
wird. Nachfolgend auf das Zusammenfallen der Dampfblase wird der
Kanal durch Kapillarwirkung wieder aufgefüllt, was wiederum Tinte von
einem Vorratsbehälter
für flüssige Tinte
zieht. Der Betrieb von thermischen Tintenstrahldruckern ist beispielsweise
in US-Patent Nr. 4,849,774 beschrieben.
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Der
Tintenstrahldruckkopf kann entweder in einem Drucker von Wagentyp,
einem Drucker vom Typ eines Feldes mit teilweiser Breite oder einem Drucker
vom Seitenbreitentyp eingesetzt werden. Der Drucker vom Wagentyp
weist typischerweise einen relativ kleinen Druckkopf auf, welcher
die Tintenkanäle
und Düsen
enthält.
Der Druckkopf kann abdichtend an einer entsorgbaren Tintenvorratskassette
angebracht sein und die kombinierte Baugruppe aus Druckkopf und
Kassette wird an den Wagen angebracht, welcher sich hin und her
bewegt, um einen Streifen aus Information (gleich der Länge einer
Spalte von Düsen)
zu einer Zeit auf einem abgestützten, feststehenden
Aufzeichnungsmedium, wie etwa Papier oder ein Transparent zu drucken.
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Nachdem
der Streifen gedruckt wurde, wird das Papier schrittweise um einen
Abstand weiter gerückt,
welcher gleich zu der Höhe
des gedruckten Streifens oder eines Abschnitts desselben ist, so dass
der nächste
gedruckte Streifen angrenzend oder überlappend mit demselben ist.
Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die gesamte Seite gedruckt ist. Im
Gegensatz dazu schließt
ein Drucker von Seitenbreite einen feststehenden Druckkopf ein,
welcher eine ausreichende Länge
aufweist, um über
die Breite oder Länge
eines vorgelegten Blattes des Aufzeichnungsmediums zu einer Zeit
zu drucken. Das vorgelegte Aufzeichnungsmedium wird kontinuierlich an
dem Druckkopf von Seitenbreite in einer Richtung im Wesentlichen
senkrecht zu der Druckkopflänge und
mit einer konstanten oder variierenden Geschwindigkeit während des
Druckprozesses bewegt.
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In
beiden Fällen
wird das Blatt auf einer Heizungs- und Abstützungsbaugruppe abgestützt und geheizt.
Die Baugruppe schließt
eine Platte und eine Heizeinrichtung ein, um den gedruckten Streifen
zu trocknen und zu vermeiden, dass derselbe in einen nachfolgenden
Streifen verläuft.
Typischerweise besteht die blattunterstützende Platte aus einer flachen Oberfläche oder
aus einer rotierenden hohlen Trommel, welche in jedem Fall eine
Rückfläche und
eine Vorderfläche
aufweist, welche einen Bereich aufweist, welcher groß genug
ist, ein Blatt von Legalgröße abzustützen, wobei
Randbereiche übriggelassen werden.
Im Fall einer Platte in Form einer rotierenden hohlen Trommel wird
Wärme beispielsweise
durch einen Strahlungsheizer oder eine Heizeinrichtung, welche innerhalb
des Hohlraums der Trommel aufgebaut ist, erzeugt.
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Weil
Drucker vom Walzentyp, wie etwa Tintenstrahldrucker, üblicherweise
eine Trommelfläche mit
erheblicher Krümmung
aufweisen, gestalten sie das Drucken auf schwerem gestapeltem Karton schwierig,
und, wenn möglich,
neigen sie dazu, unerwünschte
Wellungen in dem schweren gestapelten Kartonsubstrat zu erzeugen.
Daher besteht ein Bedarf für
einen derartigen Drucker, welcher Unterbaugruppen einschließt, die
es ermöglichen,
erfolgreich auf gestapeltem Normalpapier und schweren, gestapelten
Kartonsubstraten zu drucken.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Druckmaschine zum Drucken auf Normalbogensubstraten
und auf Kartonsubstraten bereitgestellt, wobei diese einschließt: ein
drehbares Trommelelement mit einer äußeren Oberfläche zum
Berühren
der Normalbogensubstrate und der Kartonsubstrate; einen ersten Weg
zum Bewegen der und Drucken auf die Normalbogensubstrate, wobei
der erste Weg einen gebogenen Abschnitt, welcher durch die äußere Oberfläche des
drehbaren Trommelelementes festgelegt ist, und eine erste Druckstation
einschließt;
und einen zweiten Weg zum Bewegen der und Drucken auf die Kartonsubstrate,
wobei der zweite Weg im Wesentlichen gerade ist und eine zweite
Druckstation einschließt,
welche von der ersten Druckstation getrennt ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
der nachfolgend aufgeführten
eingehenden Beschreibung wird auf die folgenden Zeichnungen Bezug
genommen:
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1 veranschaulicht
eine schematische Seitenansicht einer Druckmaschine vom Trommeltyp der
vorliegenden Erfindung zum erfolgreichen Drucken von gestapelten
Normalpapiersubstraten und schweren, gestapelten Kartonsubstraten,
und zeigt Unterbaugruppen desselben in der Position zum Drucken
von Normalpapiersubstraten, und
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2 veranschaulicht
die Maschine der 1 und zeigt die Unterbaugruppen
derselben in der Position zum Drucken aufgestapelten Kartonsubstraten.
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Eingehende
Beschreibung der Erfindung
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Mit
nachfolgendem Bezug auf die 1 bis 2 wird
eine Druckmaschine vom Trommeltyp oder ein Drucker, wie etwa ein
Vielfarben-Tintenstrahldrucker, schematisch als 10 veranschaulicht. Die
Außenhülle oder
das Gehäuse
und dazugehörige Stützkomponenten
der Druckmaschine 10 sind der Klarheit Willen weggelassen.
Wie gezeigt, schließt die
Druckmaschine oder der Drucker 10 eine rotierbare zylindrische
Trommel 12 als Träger
für Normalbogensubstrate 16 während des
Druckens ein. Das rotierbare Trommelelement 12 schließt eine
Heizeinrichtung 14 zum Heizen der Tintenbilder ein, welche auf
den Normalbogensubstraten, welche auf einer gekrümmten äußeren Oberfläche 20 des
Trommelelements 12 getragen werden, aufgedruckt sind. Ein Normalbogensubstrat 16,
wie etwa ein 20#-Papierblatt oder ein Transparent wird, wenn es
der Trommel 12 zugeleitet wird, auf der äußeren Oberfläche 20 der Trommel 12 angeordnet,
wobei mindestens die Führungskante
desselben die Oberfläche 20 berührt.
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Typischerweise
wird das Blatt auf der Trommel 12 entweder durch Anwendung
eines Vakuums durch Bohrungen in der Trommel (nicht gezeigt) oder durch
andere Maßnahmen
zum Halten des Blattes auf der Trommel, beispielsweise elektrostatische Maßnahmen,
festgehalten. Wenn die Trommel 12 mit einem Normalbogensubstrat 16,
welches darauf festgehalten wird, rotiert, bewegt dieselbe im Betrieb
das Normalbogensubstrat 16 mit derselben mit. Wie weiterhin
gezeigt, schließt
die Druckmaschine 10 eine Ausgabeschale 22 zum
Empfang von gedruckten Substraten und eine Eingabequelle 24 zum
Vorhalten und Versorgen mit entweder Normalbogensubstraten oder
Kartonsubstraten ein.
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Wie
in 1 gezeigt, schließt die Druckmaschine 10 wesentlicherweise
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen ersten Weg 27 zum Fortbewegen von Normalbogensubstraten 16 ein.
Der erste Weg 27 schließt einen gebogenen Abschnitt 29 und eine
erste Druckstation 31 ein. Der gekrümmte Abschnitt 29 wird
durch die äußere Oberfläche 20 des rotierbaren
Trommelelements 12 festgelegt und die Druckstation 31 liegt
entlang des ersten Weges 27 und innerhalb des gebogenen
Abschnitts 29, wie gezeigt.
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Wie
in 2 gezeigt, schließt die Druckmaschine ebenso
wesentlicherweise einen zweiten Weg 34 ein zum Fortbewegen
von Kartonsubstraten 36. Der zweite Weg 34 ist
im Wesentlichen gerade und schließt eine zweite Druckstation 41 ein,
welche getrennt und unterschiedlich von der ersten Druckstation 31 ist.
Vorzugsweise ist die zweite Druckstation 41 ungefähr 90° von der
ersten Druckstation 31 angeordnet. Der im Wesentlichen
gerade zweite Weg 34 legt einen alternativen und relativ
geraden Substratweg fest, um eine wirksame Druckqualität zu ermöglichen,
beispielsweise auf schweren Kartonsubstraten 36, wie etwa
Briefumschlägen
oder Deckkartons.
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Die
Druckmaschine 10 der vorliegenden Erfindung schließt vorzugsweise
einen drehbar angebrachten Druckkopf 42 ein, welcher eine
erste Position (1) zum Drucken auf Normalbogensubstraten 16 an
einer ersten Druckstation 31 und eine zweite Position (2)
aufweist zum Drucken von Kartonsubstraten 36 an der zweiten
Druckstation 41. Wie weiterhin gezeigt, kann die Druckmaschine 10 ebenso
einen weiteren Druckkopf 44 einschließen für zusätzliches Bedrucken von Normalbogensubstraten, welche
auf der Oberfläche 20 getragen
werden.
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Wie
bekannt, können
die Druckköpfe 42, 44 aus
mehreren Felder von teilweiser Breite ausgebildet sein, von denen
jedes mit Drucktinte derselben oder unterschiedlicher Farben gefüllt oder
beladen wird, und welche aneinander angrenzen. Jeder der Druckköpfe 42 und 44 schließt mehrere
hundert oder mehr Kanäle
und Düsen
ein, welche im Betrieb sequentiell aktiviert werden können. Im
Betrieb kann ein Feld von teilweiser Breite, wenn dasselbe mit Tinte geladen
oder gefüllt
ist, von einem Rand zu dem anderen Rand des Substrates 16 zum
Drucken auf dem Substrat bewegt werden. Die Felder teilweiser Breite werden
jeweils, wenn gefüllt
mit Tinte, Tinte von einer der Farben enthalten, beispielsweise
cyan, magenta oder gelb für
Farbdrucken. Ein weiteres Feld von teilweiser Breite, oder der drehbare
Druckkopf 42 wird daher schwarze Tinte enthalten, insbesondere
wenn für
das Drucken von grafischen Darstellungen benötigt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der drehbare Druckkopf 42 vorzugsweise ein
Feld von voller Breite oder ein seitenbreiter Druckkopf, welcher
mit schwarzer Drucktinte gefüllt
oder geladen ist. Daher weist der Druckkopf 42 eine Länge auf, welche
ausreichend für
das Drucken über
die gesamte Breite (oder Länge)
eines Substrates während
eines einzigen Durchlaufs des Substrates unter dem Druckkopf ist.
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In
jedem Fall enthält
eine Vorderseite oder ein nach vorne ausgerichteter Rand von jedem Druckkopf 42, 44 Öffnungen
oder Düsen,
welche flüssige
Tropfen ausstoßen,
wobei die Öffnungen oder
Düsen im
Betrieb Tintentropfen entlang einer Trajektorie ausstoßen, welche
im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche eines Substrates ist, auf das
derselbe druckt. Wie bekannt, enthält jeder Druckkopf Heizelemente
und gedruckte Schaltplatinen (nicht gezeigt). Die gedruckten Schaltplatinen enthalten
Schaltungen, welche erforderlich sind, um die einzelnen Heizelemente
in den Druckkopfeinheiten anzuschließen und dieselben zu veranlassen, Flüssigkeitstropfen
(z.B. Tinte) aus den Düsen
auszustoßen.
Die Daten, welche erforderlich sind, die einzelnen Heizelemente
zu betreiben, werden durch eine Standard-Druckerschnittstelle (nicht
gezeigt) geliefert, welche modifiziert und/oder gepuffert ist, beispielsweise
ein elektronisches Steueruntersystem (ESS) 46, welches
ebenso andere Aspekte und Funktionen der Druckmaschine 10 steuert.
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Wie
weiterhin in den 1 und 2 gezeigt,
schließt
die Druckmaschine 10 der vorliegenden Erfindung ein gelenkartiges
Greifwalzenelement 50 ein, welches drehbar um beispielsweise
eine Achse 52 ist. Das Greifwalzenelement 50 weist
daher eine erste Position (2) auf,
in welcher dasselbe eine Antriebsspalte 54 mit der äußeren Oberfläche 20 des
rotierbaren Trommelelements 12 bildet zum Antreiben und
Bewegen von Kartonsubstraten 26 zu der zweiten Druckstation 41 hin.
Es ist anzumerken, dass die Eingabequelle 24 als 24' (2)
gezeigt ist, wenn dieselbe mit schweren Kartonsubstraten geladen
ist. Eine drehbare Umlenkbaugruppe 56 ist vorzugsweise
gemeinsam an dem Greifwalzenelement 50 angebracht und bildet
wahlweise einen Abschnitt des ersten Weges 27 (1)
aus, wenn das Greifwalzenelement 50 von der rotierbaren
Trommel 12 beabstandet ist. Die drehbare Umlenkbaugruppe 56 bildet
ebenso wahlweise einen Abschnitt des zweiten Weges 34 (2)
aus, wenn das Greifwalzenelement 50 in Antriebsspaltenkontakt
mit der rotierbaren Trommel 12 steht. Durch die Platten,
welche die Umlenkbaugruppe 56 bilden, werden geeignete Öffnungen
bereitgestellt, um einen derartigen Antriebsspaltenkontakt zu ermöglichen.
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Die
gezeigte Druckmaschine 10 schließt ebenso eine Vorwelleinrichtung 60 ein,
welche einen Teil des ersten Weges 27 bildet, und welche
stromaufwärts
von dem gekrümmten
Abschnitt 29 in Bezug auf eine Richtung der Substratbewegung
angeordnet ist, um eine Wellung in ein Normalbogensubstrat einzubringen,
welches auf der gekrümmten
Oberfläche 20 entlang
des ersten Weges getragen werden soll.
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Gemäß 1 wird
im Betrieb ein Normalbogensubstrat 16 von der Quelle 24 entlang
der Umlenkbaugruppe 56, wie in 1 gezeigt,
(die Umlenkbaugruppe 56 ist um einen Winkel gekippt, wobei
das Greifwalzenelement von der Trommel 12 beabstandet ist)
in die Vorwelleinrichtung 60 gefördert. Von der Vorwelleinrichtung 60 wird
das Normalbogensubstrat nach oben durch ein Tor 62 in abstützende Berührung mit
der äußeren Oberfläche 20 der
Trommel 12 gefördert.
Der Druckkopf 42 befindet sich, wie gezeigt, in dessen
erster Position zum Drucken von schwarzen Flüssigtintenbildern, beispielsweise
auf das Substrat 16 bei der ersten Druckstation 31 auf der
Trommel 12. Zusätzliches
Drucken, beispielsweise unter Verwendung von Tinten in cyan, magenta und
gelb, kann durch die Verwendung des zweiten Druckkopfes 44 erreicht
werden. Das Substrat 16 wird, sobald dasselbe auf der Oberfläche 20 während des
Druckens getragen wird, erhitzt und die darauf gedruckten Tintenbilder
werden durch die Wärme von
der Heizeinrichtung 14 getrocknet. Nachfolgend wird das
bedruckte Normalbogensubstrat von der Oberfläche 20 beispielsweise
durch ein Abstreifelement 64 getrennt und zu einer zweiten
Ausgabeschale 66 geleitet. Das bedruckte Normalbogensubstrat kann
ebenso zu der Ausgabeschale 22 geleitet werden durch Bewegen
mit der Oberfläche 20 und
durch das Tor 62. Die Position des Druckkopfes 42 und
die übrigen
Funktionen und Aspekte der Maschine 10 werden mittels eines
elektronischen Steueruntersystems (ESS) 46 gesteuert.
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Alternativ
dazu wird, wie in 2 gezeigt, ein schweres Kartonsubstrat 36 von
der Quelle 24' entlang
der Umlenkbaugruppe 56, wie in 2 gezeigt, (in
im Wesentlichen horizontaler und gerader Orientierung, wobei das
Greifwalzenelement in Spaltenkontakt mit der Trommel 12 steht)
in Berührung
innerhalb einer Spalte 58 mit der äußeren Oberfläche 20 der
Trommel 12 gefördert.
Das Substrat 36 wird daraufhin durch das Tor 62 und
in im Wesentlichen horizontaler Richtung beispielsweise durch die
Substratförderspaltenwalzen 68,
durch die zweite Druckstation 41 und zu den Förderwalzen 70 mit
Randeingriff gefördert.
Wie gezeigt, befindet sich der Druckkopf 42 in seiner zweiten
Position zum Drucken von Bildern mit schwarzer Flüssigtinte,
beispielsweise auf die Substrate 36 an der zweiten Druckstation 41. Nachfolgend
wird das bedruckte Kartonsubstrat 36 durch die Förderwalzen 70 mit
Randeingriff gefördert und
zu der ersten Ausgabeschale 22 geleitet. Die Förderwalzen
mit Randeingriff können
Sternräder
auf der bedruckten Seite des Substrates umfassen, um eine Bildabsetzung
zu vermeiden. Die Trocknung kann durch Bereitstellen eines Heizelementes
(nicht gezeigt) zwischen der zweiten Druckstation 41 und der
Ausgabespalte oder durch Vermindern der Druckgeschwindigkeit verbessert
werden. Die Position des Druckkopfes 42 und die übrigen Funktionen und
Aspekte der Maschine 10 während dieses Förderns und
Druckens werden durch das elektronische Steueruntersystem (ESS) 46 gesteuert.
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Mit
weiterem Bezug auf die 1 und 2 schließt die Druckmaschine 10 weiterhin
eine Wartungsstation ein, welche ein Kappenelement 72 umfasst
zum Abdecken des Druckkopfes 42 während Leerlaufperioden des
Druckkopfes und ein Rinnenelement 74 zur Aufnahme von Abfalltinte,
welche von dem Druckkopf beispielsweise zwischen aufeinanderfolgenden
Substraten abgegeben wird.
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In
Zusammenfassung wurde hier eine Druckmaschine vom Walzentyp bereitgestellt,
welche einen bestehenden Papierweg verwendet, welcher einen Vorweller
und einen gekrümmten
Abschnitt einschließt,
welcher durch die Berührung
mit der äußeren Oberfläche einer
beheizten Trommel festgelegt ist zur Bearbeitung von Normalbogensubstraten.
Sie stellt ebenso einen alternativen, umgeleiteten und geraden Transportweg
bereit, welcher eine Berührungsspalte
mit der äußeren Oberfläche der
Trommel zur Behandlung von schweren Kartonsubstraten einschließt. Die
Maschine verwendet die Trommel, um die Substrate von unterschiedlichem
Typ anzutreiben, während
die Druckoberfläche
durch Kontakt mit der Oberfläche
der geheizten Trommel vorgeheizt wird.
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Es
ist anzumerken, dass ein alternativer Aufbau möglich ist, in welchem die Druckkopfabdeckposition
und die Position des Druckkopfes zum Drucken von Briefumschlägen dieselbe
ist. Der Abdeckmechanismus, die Rinne und die Austrittsspalte sind statt
dessen auf einem gemeinsamen Rahmen (nicht gezeigt) angebracht,
welcher sich in die gewünschte Lage
dreht. In der abgedeckten Position kann das Abdeckelement durch
eine Nocke gegen den Druckkopf angestellt werden, wenn dieser nicht
in Verwendung ist. Während
des Druckens von Kartonsubstraten wird das Abdeckelement wegbewegt
und die Rinne und die Ausgabespalte gedreht, um Drucken zu ermöglichen.
Wie ersichtlich, wurde gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Druckmaschine zum Drucken von Normalbogensubstraten
und Kartonsubstraten bereitgestellt, welche ein drehbares Trommelelement
einschließt,
welches eine äußere Oberfläche zur
Berührung
der Normalbogensubstrate und der Kartonsubstrate aufweist; ein erster
Weg zum Fortbewegen und Drucken auf Normalbogensubstraten, wobei
der erste Weg einen gebogenen Abschnitt, welcher durch die äußere Oberfläche des
rotierbaren Trommelelements festgelegt wird, und eine erste Druckstation
einschließt;
und einen zweiten Weg zum Bewegen und Drucken auf Kartonsubstraten, wobei
der zweite Weg im Wesentlichen geraden ist und eine zweite Druckstation
einschließt,
welche getrennt von der ersten Druckstation ist.