EP2258553A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Farbe auf einem bedruckten Substrat - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Farbe auf einem bedruckten Substrat Download PDF

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EP2258553A1
EP2258553A1 EP09162051A EP09162051A EP2258553A1 EP 2258553 A1 EP2258553 A1 EP 2258553A1 EP 09162051 A EP09162051 A EP 09162051A EP 09162051 A EP09162051 A EP 09162051A EP 2258553 A1 EP2258553 A1 EP 2258553A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
irradiation
substrate
irradiation elements
dryer according
dryer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09162051A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Riepenhoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wifag Maschinenfabrik AG
Original Assignee
Wifag Maschinenfabrik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wifag Maschinenfabrik AG filed Critical Wifag Maschinenfabrik AG
Priority to EP09162051A priority Critical patent/EP2258553A1/de
Publication of EP2258553A1 publication Critical patent/EP2258553A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/044—Drying sheets, e.g. between two printing stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/0403—Drying webs

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for drying paint on a printed substrate or a color-printed substrate with features according to the main claim.
  • a printing machine with a dryer arrangement arranged in the web travel path of the printing material web in the printing press immediately after the printing unit for drying the printing material web at least in sections in the width direction of the printing material web is disclosed.
  • the drying intensity caused by dryer units of the printing machine is adaptable, and the dryer units can also be made partially wide, side-wide or in other meaningful widths and then placed side by side or offset in the printing material web.
  • partially-wide drying units which are realized movably over the web width. In the case of several, in the running direction of the printing material behind or next to each other arranged dryer units, these can also be designed separately switchable.
  • the object of the invention is therefore, a more efficient drying of the ink bzs. To achieve the color printed substrate. This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. Features of different embodiments of the invention may be combined between different embodiments.
  • the invention relates to a dryer for drying ink on a printed substrate or on a substrate printed with the ink, namely a web or sheet of a web-fed printing press or sheet-fed press, wherein the dryer at least one irradiation device for irradiating the substrate, the plurality of irradiation elements per sheet or side of the web, and includes a control device for individually controlling the irradiation elements.
  • the applied printing method can also be an offset printing method or wet-offset printing method. According to the invention, it is also possible to use it for newspaper printing (in particular for the production of large print runs) or for printing processes in which the web speed is greater than or equal to 10 m / s ,
  • the substrate in particular provides a printing substrate or a material to be printed, which may in particular comprise a paper or a cardboard and / or a film.
  • the dryer is suitable for use in web presses or web-fed rotary presses or sheetfed presses (especially newspaper presses), but can be used in Connection with other types of printing machines are used.
  • the substrate advantageously passes through the printing machine during the printing process, ie it moves relative to it. The substrate is thus introduced into the interior of the printing press for printing.
  • the substrate is advantageously opposite the irradiation elements or is moved opposite them through the dryer or relative to the dryer.
  • a position in which substrate can be dried with respect to the irradiation elements, depending on the geometric arrangement, is also referred to below as the drying position.
  • the dryer can be designed to dry the ink with the aid of electromagnetic radiation, which can be in the ultraviolet spectral range and / or the visible spectral range, for example.
  • the irradiation device can comprise irradiation elements, which in particular have at least one light-emitting diode or LED and / or laser diode.
  • the irradiation device comprises an array or a planar arrangement of a plurality of such diodes.
  • the dryer may also be designed to dry the ink with the aid of electromagnetic radiation, which may be in the infrared spectral range, for example.
  • the irradiation device can comprise irradiation elements, which are in particular designed as heat radiators and have, for example, a heating coil or a heating wire.
  • the heat radiator may, however, also have at least one light-emitting diode or LED and / or laser diode emitting in the infrared spectral range.
  • the dryer can be designed to dry the ink with the aid of electromagnetic radiation, which may be in the microwave range, for example.
  • the irradiation device can comprise irradiation elements, which are in particular designed as microwave transmitters and have, for example, a dipole or a dipole antenna and / or an electromagnetic coil.
  • a formation for drying by means of an electron beam method for which purpose the irradiation elements can have an accelerating device for electrons.
  • drying by means of hot air irradiation is possible, for which purpose the irradiation elements can be designed as air nozzles or hot air nozzles.
  • Induction drying is also possible with the dryer according to the invention, wherein the drying takes place by means of electromagnetic radiation which inductively heats magnetic particles contained in the paint.
  • the irradiation elements as magnetic Excitation device which has, for example, an electromagnetic dipole or a dipole antenna and / or a coil and / or an electromagnet
  • a combination of the different types of drying methods and irradiation elements is also possible according to the invention.
  • the irradiation elements are advantageously punctiform irradiation elements, ie irradiation elements, which in particular have a small spatial extent, in particular in comparison to the area of the printed substrate to be dried or to its width (ie to its geometric extent extending transversely to its direction of movement in the printing machine).
  • the direction of movement of the substrate in the printing press is also referred to below as the conveying direction.
  • the irradiation elements are provided in a tight arrangement in the following conveying direction and / or transversely to the conveying direction.
  • a dense arrangement is understood in particular to mean that a plurality of, advantageously a plurality of irradiation elements per unit area of the printed substrate are arranged.
  • the unit area of the substrate is understood to be that area which reproduces the printed portion on the surface of the substrate (in particular on the printed and to be dried side of the substrate).
  • the radiation-emitting surface which is available in the irradiation device is therefore advantageously larger than the printed surface of the substrate ...
  • the irradiation elements are advantageously arranged line by line and / or in a planar manner. In the case of a line-by-line arrangement, the arrangement may also be referred to as one-dimensional, a row-by-row arrangement means in particular a linear arrangement of a single row of irradiation elements either in the conveying direction or transversely thereto.
  • the line-wise arrangement can also not be linear but additionally or alternatively curved, advantageously in a plane curvilinear.
  • the row-wise arrangement can also extend on a curved surface, for example linearly circumferentially and / or linearly axially on a cylinder jacket.
  • a planar arrangement designates in particular a two-dimensional arrangement and can also be referred to below as an array.
  • Such an array thus designates in particular a planar, in particular polygonal and / or round or by a curved line limited (but in particular rectangular limited) arrangement of the irradiation elements.
  • the irradiation elements can be arranged in a plane, but also on a curved surface.
  • the irradiation elements are arranged regularly, ie with uniform or uniform distances, in particular to their nearest neighbors.
  • At least two, preferably even more, irradiation elements are provided on a surface which, when the dryer is in operation, oppose the substrate or should dry the substrate or the ink printed on it.
  • sufficient irradiation elements are arranged on this surface to allow the entirety of an arc or a side of the substrate at once, i. H. in particular during a single drying pass or while the total area (i.e., in particular length and width) of a sheet to be dried or a side to be dried is in the drying position.
  • the drying takes place in this case then takes place, for example, by a plurality of lines of irradiation elements or an entire array, which are or are then driven in accordance with the printed image and the entire image is dried or dried at once.
  • a drying position is in particular a position in which the substrate is opposite to the irradiation elements or is moved through such a position relative to the irradiation elements.
  • drying position in the context of this invention can also be understood as describing a position of the substrate in which the substrate is exposed or irradiated with the radiation intended for drying the ink.
  • the control device advantageously comprises a processor (in particular an electronic, advantageously digital processor or a CPU) and a random access memory (RAM) or an electronic data processing device, in particular a commercially available computer.
  • a processor in particular an electronic, advantageously digital processor or a CPU
  • RAM random access memory
  • an electronic data processing device in particular a commercially available computer.
  • the control device advantageously comprises a data connection between the control device and the irradiation device or the irradiation elements, wherein the data connection can run via data cable or also wirelessly (in particular via a radio network or WLAN).
  • control device is configured to control the irradiation device in such a way that the irradiation elements irradiate the substrate in accordance with the printed image.
  • This includes, in particular, selective drying of the surface of the printed substrate so that drying takes place only for the color-printed parts of the substrate.
  • energy-saving and efficient drying of the substrate surface is promoted, as no energy is expended to dry or heat unprinted surface portions of the substrate.
  • an excessive material stress on the substrate which can become brittle, for example, by the drying process, avoided.
  • control device controls the irradiation device or the irradiation elements such that there is a temporal and / or spatial change in the intensity and / or wavelength of the radiation emitted by the irradiation elements.
  • the temporal and / or spatial variation of the intensity advantageously comprises switching on and / or switching off the irradiation elements so that radiation is emitted or not emitted by them.
  • the change in intensity can also include a stepless change in the intensity between irradiation with maximum intensity and non-irradiation (that is to say a switched-on and switched-off state of the irradiation elements), so that in particular a different color coverage of the substrate surface and advantageously a different color coverage per Bow or side of the web can be responded.
  • individual irradiation elements can be controlled so that they emit radiation during simultaneous operation (ie simultaneously switched on status) whose intensity differs from the intensity of a radiation that is emitted by other irradiation elements simultaneously.
  • a temporal and / or spatial change in the wavelength of the radiation can be used, in particular, for drying paints comprising substances (in particular solvents) which are volatile when irradiated with, in particular, electromagnetic waves of specific wavelengths, such that irradiation with these specific wavelengths causes drying the color allows or accelerates.
  • the control of the irradiation elements by the control device can be carried out on the basis of data stored on a storage medium via the print image (which are also referred to below as print image data).
  • the image print data may be, for example, TIFF / G4 data or other digital graphics format.
  • the storage medium comprises in particular a permanent, advantageously magnetic memory (for example a hard disk and / or a flash memory or USB memory) and / or an optical storage medium (for example a CD-ROM or a DVD).
  • the data on the printed image advantageously contain information about which areas or at which locations of the surface of the printed substrate is or is not located. Further, information about the nature of the color, such as its hue and / or its chemical composition, may be included in the print image data.
  • control device can then send control pulses based on the print image data to the irradiation device or the irradiation elements.
  • the controlling of the irradiation elements can thereby take place individually, ie individual irradiation elements can be controlled by the control device, while other irradiation elements of the totality of the irradiation elements are controlled differently (ie in particular with another instruction resulting from the control pulse).
  • this may include an individual switching on and / or off of the irradiation elements and / or an individual temporal and / or spatial change of the intensity and / or wavelength of the radiation emitted by the irradiation elements.
  • the change in intensity and / or wavelength of the radiation emitted by an irradiation element advantageously takes place independently of the change in intensity and / or wavelength of the radiation which is emitted by another or all the other irradiation elements.
  • the control unit assigns the individual regions of the printed image to an irradiation element or individual, specific irradiation elements, so that a scheme results after which certain irradiation elements are to irradiate certain areas of the printed image. This supports image-dependent or imagewise or selective drying of the printed substrate.
  • the substrate is moved during drying relative to the irradiation elements, so that the dryer according to the invention can rapidly change the intensity and / or wavelength of the radiation emitted by the irradiation elements.
  • This is particularly necessary when the irradiation elements are arranged in a single line or only a few lines transversely to the direction of movement of the substrate.
  • the dryer may comprise a recognition device for recognizing the printed image, which captures the print image data and sends it to the control device or the storage medium to be read by the control device and optionally stores it there.
  • the recognition device may comprise an optical scanner which detects the printed image present on the substrate and sends digital signals to the control device or the storage medium which contain information about the printed image.
  • irradiation elements are arranged on both sides of the substrate to be dried, when the substrate to be dried is in a drying position. This allows the drying of even two-sided printed substrates.
  • the dryer comprises a radiation measuring device, in particular a photodiode and / or an infrared sensor, which detects the radiation emitted by the irradiation elements.
  • a radiation measuring device in particular a photodiode and / or an infrared sensor, which detects the radiation emitted by the irradiation elements.
  • a corresponding measured value determined by the radiation measuring device (for example the radiation intensity and / or radiation wavelength) can then be compared with a nominal value in the control device, and the control device can accordingly regulate the irradiation elements so that the actual intensity and / or wavelength (ie the actual value ) of the selected or desired intensity and / or wavelength (ie the desired value) is adjusted.
  • the radiation measuring device can detect directly the radiation emitted by the irradiation elements or else a spectrum remitted by the substrate or the color.
  • the dryer comprises a protective device for at least one irradiation element.
  • a protective device is provided in common for each individual irradiation element or a protective device for all irradiation elements.
  • a protective device may include, for example, a (transparent) protective cover which is transparent to the emitted (in particular electromagnetic) radiation and is at least partially made of, in particular, a plastic or a plexiglass or also a conventional glass.
  • the protective device can also consist of a material that is not transparent to the emitted radiation (opaque) or contain such a material. In this case, an opening in the protective device is advantageously provided, through which the radiation can be directed onto the substrate or the ink to be dried.
  • a focusing device or bundling device for example a lens optic and / or a light guide and / or a mirror and / or a nozzle for the radiation emitted by the irradiation elements arranged.
  • the lens optics and / or the light guide and / or the mirror and / or the nozzle can also be provided for the case of a transparent to the radiation protection device.
  • the focusing device supports the most precise or precise alignment of the radiation on the substrate to be dried and the color printed areas of the substrate.
  • a printing press or rotary printing machine for printing webs comprising at least one printing unit forming at least one nip for a web and a dryer having the features described above.
  • the rotary printing press is advantageously a web-fed rotary printing press.
  • the rotary printing machine can also have a plurality of printing gaps, advantageously two, three or four printing gaps, so that multi-color printing is also supported by the dryer according to the invention.
  • the printing machine is in particular an offset printing machine or a newspaper printing press, but may also be an inkjet printing machine (inkjet printing press).
  • the dryer is placed in the printing machine between the printing tower and the folder.
  • the printing machine is a printing machine that can print on multiple webs, at least one of which is dried.
  • the device or the method according to the invention for drying can also be combined with a device or a method for predrying or heating the ink or the substrate, wherein the predrying takes place temporally before the method according to the invention is carried out.
  • the device for predrying is advantageously formed tubular, wherein the printed substrate for predrying is passed through the interior of the tube. Predrying is thus advantageously distributed uniformly over the entire substrate.
  • the invention further relates to a method of controlling a dryer as described above comprising the steps of: first, image data including information about a printed image printed on a substrate with color is read.
  • image data are read in by a control device described above; the control device advantageously reads in the image data from a storage medium described above.
  • the image data at least one irradiation element of the dryer is driven, as already explained above.
  • the method just described may be written as a program that, when executed on or loaded into a data processing device, causes the data processing device to execute the method described above.
  • the data processing device advantageously comprises an electronic or digital processor (a CPU) and a random access memory (RAM) and may include a commercially available computer.
  • the program just described can be stored on a permanent storage medium, in particular a magnetic storage medium such as a hard disk, a floppy disk and / or a flash or USB memory and / or an optical storage medium, such.
  • a magnetic storage medium such as a hard disk, a floppy disk and / or a flash or USB memory and / or an optical storage medium, such.
  • a CD-ROM or a DVD to be stored.
  • radiation elements in the form of electromagnetic radiation sources in the UV range (with a wavelength in the range of about 200 to about 400 nm), visible range (in a wavelength range of about 400 nm to about nm) or infrared range (in a wavelength range from about 800 nm to about 3000 nm) for use.
  • irradiation elements may, for example, comprise LEDs or semiconductor laser diodes, in particular VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode).
  • Each irradiation element thus has a light-emitting surface which may have a size in a surface area whose lower limit is, for example, 0.001 mm 2 or 0.005 mm 2 or 0.01 mm 2 and whose upper limit is 10 mm 2 , 15 mm 2 or 50 mm 2 . Also possible is a size of the light-emitting surface of 0.001 mm 2 , 0.01 mm 2 , 10 mm 2 or 50 mm 2 .
  • FIG. 1 shows a cross section through a printed substrate 1, the light emitting surfaces 3 (hereinafter referred to simply as the light surfaces 3) opposite and from these with light rays 5 is applied.
  • the light surfaces 3 are arranged on a support 2 and at least partially surrounded by a protective glass 4.
  • the light surfaces 3 in each case irradiate a portion of the substrate 1 which is advantageously opposite to them or is in the drying position, wherein the portions irradiated by different light sources 3 can at least partially overlap one another.
  • the protective glass 4 may, for. Example, a glass or a transparent plastic plate used for the radiation used for drying.
  • the protective glass 4 is arranged on carriers 2a, wherein the carriers 2a advantageously rearrange the light surface 3 outside the beam path of the light beams 5.
  • the protective glass 4 is intended to protect the emitting surface of the light surface 3 from contamination or damage.
  • 1500 light areas 3 arranged next to one another can be present in one row of light areas, for example, so that a spatial resolution of 10 cm -1 or 25 dpi. can be achieved.
  • the spatial resolution is in the range of 2 to 50 dpi.
  • a two-dimensional arrangement of light surfaces 3 with two to 100 lines of LEDs can be made. The number of rows grouped into such arrays depends on the number and power of the individual LEDs or semiconductor laser diodes of a row, and also on the radiation energy required to dry all the applied color layers and the maximum speed of the printed substrate 1.
  • the web or substrate 1 to be dried has a width of 1600 cm.
  • the UV radiation emanating from each LED on the line have a capacity of 250 mW.
  • the energy required to cure a colored layer is 40 mJ / cm 2 .
  • the web speed is 12 m / s in this example.
  • a 2 mm x 2 mm image site is then exposed to the radiation of an LED during 0.167 milliseconds and receives an energy input of 0.041 mJ or about 1 mJ / cm 2 .
  • a two-dimensional array consisting of 120 lines can dry a web of the substrate 1 at a conveying speed of 12 m / sec.
  • the size of such an array is then 1600 mm x 240 mm and contains 96000 LEDs.
  • the light surfaces LEDs or semiconductor laser diodes
  • FIG. 2 illustrates in cross-section the arrangement of the printed substrate 1 with respect to light surfaces 3 on carriers 2, the light beams 5 before passing on the surface of the substrate 1 through a lens optics, which is arranged between the light surface 3 and the substrate 1.
  • the lens optics advantageously comprises at least one associated lens 6 for each light surface 3.
  • the lens optics serves to concentrate the light rays 5 and thus the energy available for drying such that, in contrast to FIG. 1 the light beams 5 irradiate no longer overlapping areas of the surface of the substrate 1.
  • each light surface 3 dries a surface portion of the substrate 1 which is not irradiated by any other light surface 3, resulting in energy saving by preventing double irradiation and double drying of surface portions of the substrate 1.
  • the lenses 6 are arranged closer to the light surface 3 than to the substrate 1 or to the surface area of the substrate 1 to be dried by the relevant light surface 3 when this is in the drying position.
  • FIG. 3 shows in cross-section the arrangement of light surfaces 3 on carriers 2 near a substrate 1, wherein the light beams 5 are deflected before striking the surface of the substrate 1 of a mirror optics or of mirrors 8 such that they advantageously not overlapping areas of the substrate 1 irradiate.
  • the mirrors 8 can while flat mirror, but also be curved mirror or concave mirror.
  • the surfaces of the mirror acted upon by the light beams 5 have a high reflectivity or a high reflection coefficient, so that due to the reflection of the light at the mirror surface, a low energy transfer to the mirror takes place and as much light energy as possible from the light surfaces 3 to the surface to be dried or to be irradiated surface of the substrate 1 passes.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention, wherein the optical waveguide or light guide 7, the function of the mirror 8 of the embodiment of FIG. 3 take.
  • the light guides 7 may be, for example, fiber optic cables or Plexiglas tubes. But they can also have the shape of cuboid, curved or curvilinear or angled profiles made of a light-conducting material (eg., A plastic).
  • the light guides 7 have a thickness or a diameter of a few millimeters (for example 1 mm or 2 mm) and are coupled to the light surfaces 3 in particular light-conducting, advantageously cohesively (for example by means of a light-conducting adhesive or a light-conducting paste) ,
  • the light guides 7 may also be formed cuboid or in the form of an edged tube to support a complete irradiation of the substrate.
  • Each light surface 3 is advantageously associated with a light guide 7. According to the invention, however, it would also be possible to associate a plurality of light surfaces 3 with a light guide 7, so that the radiation transmitted through a light guide 7 is increased in comparison to the variant with a light surface 3 per light guide 7.
  • the light guides 7 are advantageously arranged such that the end on which the radiation provided for drying is emitted to the substrate 1 when it is in the drying position.
  • the embodiment of the FIG. 3 has the advantage that the light surfaces 3 relative to the substrate 1 need not necessarily be arranged in parallel when this is in the drying position. Rather, you can also, for example, for reasons of space - as in the FIG. 3 represented - may be located perpendicular or at another angle to the surface of the substrate 1, when this is in the drying position. This provides the designer of the dryer or the printing press a greater freedom in planning the space requirement.
  • the embodiment of FIG. 4 Compared to the embodiment of FIG. 3 has the embodiment of FIG. 4 the additional advantage that the light surfaces 3 can be arranged at a greater distance from the surface of the substrate 1, since the transmission of the light beams 5 through the light guide 7 can be done almost lossless and even at a greater distance to be overcome at the output of the light guide. 7 which is located above the surface to be dried of the substrate 1, an excellent bundling of the light energy is made possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Supply, Installation And Extraction Of Printed Sheets Or Plates (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

Trockner zum Trocknen von Farbe auf einem bedruckten Substrats (1), nämlich einer Bahn oder eines Bogens einer Rollendruckmaschine oder Bogendruckmaschine, der Trockner umfassend: a) wenigstens eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen des Substrats (1), die mehrere Bestrablungselemente (3) pro Bogen oder Seite der Bahn umfasst; b) eine Steuereinrichtung zum individuellen Steuern der Bestrahlungselemente (3).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen von Farbe auf einem bedruckten Substrat bzw. einem mit der Farbe bedruckten Substrat mit Merkmalen gemäß dem Hauptanspruch.
  • Beim Trocknen von auf eine Druckunterlage bzw. ein Substrat, insbesondere eine Bahn oder Seite des Substrats, aufgetragener bzw. aufgedruckter Farbe in einem Druckverfahren, insbesondere Rollendruckverfahren bzw. Rollenrotationsdruckverfahren, ergibt sich häufig das Problem, die Trocknung effizient bezüglich der Druckgeschwindigkeit zu gestalten. Beispielsweise ist es notwendig, die Trocknungsenergie und die Verweildauer des Substrats in der Trocknungseinrichtung aufeinander derart abzustimmen, dass bei einer akzeptablen Druckgeschwindigkeit eine ausreichende Trocknung der Farbe erfolgen kann.
  • Die DE 20 2008 005 106 U1 offenbart hierfür eine Druckmaschine mit einer im Bahnlaufweg der Bedruckstoffbahn in der Druckmaschine unmittelbar nach dem Druckwerk angeordneten Trockneranordnung zum in Breitenrichtung der Bedruckstoffbahn zumindest abschnittsweisen Trocknen der Druckstoffbahn. Die Trocknungsintensität, die von Trocknereinheiten der Druckmaschine bewirkt wird, ist anpassbar, und die Trocknereinheiten können auch teilbreit, seitenbreit oder in anderen sinnvollen Breiten ausgeführt und dann nebeneinander oder versetzt in der Bedruckstoffbahn platziert sein. Ferner können gemäß dieser Schrift auch teilbreite Trocknereinheiten verwendet werden, die über die Bahnbreite hinweg verfahrbar realisiert sind. Bei mehreren, in Laufrichtung der Bedruckstoffbahn hintereinander oder nebeneinander angeordneten Trocknereinheiten, können diese auch separat zuschaltbar ausgeführt sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung jener Lehre ist es vorteilhaft möglich, die Bedruckstoffbahn in Breitenrichtung abschnittsweise mit unterschiedlichen Intensitäten zu trocknen. Dadurch wird der oben angeführte Wunsch nach einer effizienteren Gestaltung der Druckfarbentrocknung jedoch nur teilweise erfüllt, da dem Fachmann nicht erklärt wird, wie entweder eine Erhöhung der Trocknungsintensität pro Flächeneinheit der Bedruckstoffbahn oder eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Bedruckstoffbahn hier so geregelt werden können, dass eine geringere Verweildauer der Bedruckstoffbahn in der Trockneranordnung, die mehrere Trocknereinheiten umfasst, zu einer effizienteren Trocknung der Farbe führen könnte.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, eine effizientere Trocknung der Druckfarbe bzs. Des mit Farbe bedruckten Substrats zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung können zwischen unterschiedlichen Ausführungsformen kombiniert werden.
  • Das Wort "oder" wird im Rahmen dieser Erfindung im üblichen logischen Sinne als "inklusiv oder" verstanden, umfasst also die Bedeutung von "entweder ... oder" und auch die Bedeutung von "und", soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine einzige dieser Bedeutungen ergeben kann.
  • Die Erfindung betrifft einen Trockner zum Trocknen von Farbe auf einem bedruckten Substrat bzw. auf einem mit der Farbe bedruckten Substrat, nämlich einer Bahn oder eines Bogens einer Rollendruckmaschine oder Bogendruckmaschine, wobei der Trockner wenigstens eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen des Substrats, die mehrere Bestrahlungselemente pro Bogen oder Seite der Bahn umfasst, sowie eine Steuereinrichtung zum individuellen Steuern der Bestrahlungselemente beinhaltet.
  • Das angewandte Druckverfahren kann auch ein Offset-Druckverfahren oder Nass-Offset-Druckverfahren sein, erfindungsgemäß möglich ist auch eine Anwendung beim Zeitungsdruck (insbesondere bei der Produktion großer Auflagen) bzw. bei Druckverfahren, bei denen die Bahngeschwindigkeit größer oder gleich 10 m/s ist.
  • Das Substrat stellt insbesondere eine Druckunterlage bzw. ein zu bedruckendes Material da, das insbesondere ein Papier bzw. eine Pappe und/oder eine Folie umfassen kann. Der Trockner ist zur Anwendung in Rollendruckmaschinen bzw. Rollenrotationsdruckmaschinen oder Bogendruckmaschinen (insbesondere Zeitungsdruckmaschinen) geeignet, kann jedoch in Verbindung mit anderen Typen von Druckmaschinen zur Anwendung kommen. Das Substrat durchläuft während des Druckvorgangs vorteilhaft die Druckmaschine, d.h. es bewegt sich relativ zu dieser. Das Substrat wird also zum Drucken in das Innere der Druckmaschine eingeführt. Im Trockner liegt das Substrat vorteilhaft den Bestrahlungselementen gegenüber bzw. wird diesen gegenüberliegend durch den Trockner bzw. relativ zum Trockner bewegt. Eine Position, in der Substrat je nach geometrischer Anordnung gegenüber den Bestrahlungselementen getrocknet werden kann, wird im Folgenden auch als Trocknungsposition bezeichnet.
  • Der Trockner kann ausgebildet sein, um die Farbe mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, die beispielsweise im ultravioletten Spektralbereich und/oder sichtbaren Spektralbereich liegen kann, zu trocknen. Dazu kann die Bestrahlungseinrichtung Bestrahlungselemente umfassen, die insbesondere wenigstens eine Leuchtdiode bzw. LED und/oder Laserdiode aufweisen. Vorzugsweise beinhaltet die Bestrahlungseinrichtung ein Array bzw. eine flächenhafte Anordnung aus mehreren solcher Dioden. Der Trockner kann aber auch ausgebildet sein, um die Farbe mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, die beispielsweise im infraroten Spektralbereich liegen kann, zu trocknen. Dazu kann die Bestrahlungseinrichtung Bestrahlungselemente umfassen, die insbesondere als Wärmestrahler ausgebildet sind und beispielsweise eine Heizwendel bzw. einen Heizdraht aufweisen. Der Wärmestrahler kann aber auch wenigstens eine im infraroten Spektralbereich emittierende Leuchtdiode bzw. LED und/oder Laserdiode aufweisen. Der Trockner kann ausgebildet sein, um die Farbe mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, die beispielsweise im Mikrowellenbereich liegen kann, zu trocknen. Dazu kann die Bestrahlungseinrichtung Bestrahlungselemente umfassen, die insbesondere als Mikrowellensender ausgebildet sind und beispielsweise einen Dipol bzw. eine Dipolantenne und/oder eine elektromagnetische Spule aufweisen. Erfindungsgemäß möglich ist auch eine Ausbildung zur Trocknung mittels eines Elektronenstrahlverfahrens, wozu die Bestrahlungselemente eine Beschleunigungseinrichtung für Elektronen aufweisen können. Ferner ist eine Trocknung mittels Heißluftbestrahlung möglich, wozu die Bestrahlungselemente als Luftdüsen bzw. Heißluftdüsen ausgebildet sein können. Auch eine Induktionstrocknung ist mit dem erfindungsgemäßen Trockner möglich, wobei die Trocknung mittels elektromagnetischer Strahlung erfolgt, die in der Farbe beinhaltete magnetische Partikel induktiv erwärmt. Dazu können die Bestrahlungselemente als magnetische Anregungsvorrichtung (die beispielsweise einen elektromagnetischen Dipol bzw. eine Dipolantenne und/oder eine Spule und/oder einen Elektromagnet aufweist) ausgebildet sein. Eine Kombination aus den verschiedenen Arten von Trocknungsverfahren und Bestrahlungselementen ist erfindungsgemäß ebenfalls möglich.
  • Die Bestrahlungselemente sind vorteilhaft punktförmige Bestrahlungselemente, d. h. Bestrahlungselemente, die insbesondere eine geringe räumliche Ausdehnung insbesondere im Vergleich zur Fläche des bedruckten und zu trocknenden Substrats bzw. zu dessen Breite (d. h. zu dessen quer zu seiner Bewegungsrichtung in der Druckmaschine verlaufenden geometrischen Erstreckung) aufweisen. Die Bewegungsrichtung des Substrats in der Druckmaschine wird im Folgenden auch als Förderrichtung bezeichnet. Vorteilhaft sind die Bestrahlungselemente in dichter Anordnung in der im folgenden Förderrichtung und/oder quer zur Förderrichtung vorgesehen. Als dichte Anordnung wird insbesondere verstanden, dass mehrere, vorteilhaft eine Vielzahl von Bestrahlungselementen pro Flächeneinheit des bedruckten Substrats angeordnet sind. Unter der Flächeneinheit des Substrats wird diejenige Fläche verstanden, die den bedruckten Anteil an der Oberfläche des Substrats (insbesondere auf der bedruckten und zu trocknenden Seite des Substrats) wiedergibt. Die Strahlung emittierende Oberfläche, die in der Bestrahlungseinrichtung zur Verfügung steht, ist also vorteilhaft größer als die bedruckte Fläche des Substrats... Die Bestrahlungselemente sind vorteilhaft zeilenweise und/oder flächig angeordnet. Im Fall einer zeilenweisen Anordnung kann die Anordnung auch als eindimensional bezeichnet werden, eine zeilenweise Anordnung bedeutet insbesondere eine lineare Anordnung einer einzelnen Reihe von Bestrahlungselementen entweder in Förderrichtung oder quer dazu. Die zeilenweise Anordnung kann aber auch nicht linear sondern zusätzlich oder alternativ gekrümmt, vorteilhaft in einer Ebene krummlinig verlaufen. Die zeilenweise Anordnung kann aber auch auf einer gekrümmten Fläche, beispielsweise linear umfänglich und/oder linear axial auf einem Zylindermantel verlaufen. Eine flächige Anordnung bezeichnet insbesondere eine zweidimensionale Anordnung und kann im Folgenden auch als Array bezeichnet werden. Ein solches Array bezeichnet also insbesondere eine flächenhafte, insbesondere mehreckig und/oder rund bzw. durch eine gekrümmte Linie begrenzte (insbesondere aber rechteckig begrenzte) Anordnung der Bestrahlungselemente. Die Bestrahlungselemente können in einer Ebene, aber auch auf einer gekrümmten Fläche angeordnet sein. Erfindungsgemäß möglich ist auch eine zeilenweise und/oder flächige Anordnung der Bestrahlungselemente in einer Richtung, die diagonal (d. h. insbesondere weder rechtwinklig noch parallel) zur Förderrichtung verläuft. Vorteilhaft sind die Bestrahlungselemente regelmäßig, d.h. mit gleichförmigen bzw. gleichmäßigen Abständen insbesondere zu ihren nächsten Nachbarn, angeordnet.
  • Vorteilhaft sind wenigstens zwei, vorzugsweise noch mehr Bestrahlungselemente auf einer Fläche vorgesehen, die beim Betrieb des Trockners dem Substrat gegenüberliegen bzw. das Substrats bzw. die auf ihm aufgedruckte Farbe trocknen sollen. Vorteilhaft sind ausreichend Bestrahlungselemente auf dieser Fläche angeordnet, um die Gesamtheit eines Bogens oder einer Seite des Substrats auf einmal, d. h. insbesondere während eines einzigen Trocknungsdurchgangs bzw. während die Gesamtfläche (d. h. insbesondere Länge und Breite) eines zu trocknenden Bogens oder einer zu trocknenden Seite sich in der Trocknungsposition befindet. Die Trocknung erfolgt in diesem Fall erfolgt dann beispielsweise durch mehrere Zeilen von Bestrahlungselementen bzw. einem ganzen Array, die bzw. das dann entsprechend dem Druckbild angesteuert werden bzw. wird und das gesamte Druckbild auf einmal trocknet bzw. trocknet. In Ergänzung zu obiger Definition ist eine Trocknungsposition insbesondere eine Position, in der das Substrat den Bestrahlungselementen gegenüberliegt bzw. durch eine solche Position hindurch relativ zu den Bestrahlungselementen bewegt wird. Der Begriff der Trocknungsposition kann im Rahmen dieser Erfindung auch so verstanden werden, dass er eine Position des Substrats beschreibt, in welcher das Substrat mit der zur Trocknung der Farbe vorgesehenen Strahlung beaufschlagt bzw. bestrahlt wird.
  • Die Steuereinrichtung umfasst vorteilhaft einen Prozessor (insbesondere einen elektronischen, vorteilhaft digitalen Prozessor bzw. eine CPU) und einen Arbeitsspeicher (RAM) bzw. eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere einen handelsüblichen Computer. Vorteilhaft besteht eine Datenverbindung zwischen der Steuereinrichtung und der Bestrahlungseinrichtung bzw. den Bestrahlungselementen, wobei die Datenverbindung über Datenkabel oder auch kabellos (insbesondere über ein Funknetzwerk bzw. WLAN) laufen kann.
  • Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung konfiguriert, die Bestrahlungseinrichtung derart anzusteuern, dass die Bestrahlungselemente das Substrat entsprechend des Druckbilds bestrahlen. Dies umfasst insbesondere ein selektives Trocknen der Oberfläche des bedruckten Substrats, so dass ein Trocknen nur für die mit Farbe bedruckten Teile des Substrats erfolgt. Dadurch wird ein energiesparendes und effizientes Trocknen der Substratoberfläche unterstützt, da keine Energie aufgewandt wird, um unbedruckte Oberflächenteile des Substrats zu trocknen bzw. zu erwärmen. Außerdem wird dadurch eine übermäßige Materialbeanspruchung des Substrats, das durch den Trocknungsvorgang beispielsweise spröde werden kann, vermieden. Dazu steuert die Steuereinrichtung die Bestrahlungseinrichtung bzw. die Bestrahlungselemente derart, dass eine zeitliche und/oder räumliche Veränderung der Intensität und/oder Wellenlänge der von den Bestrahlungselementen emittierten Strahlung erfolgt. Die zeitliche und/oder räumliche Veränderung der Intensität umfasst vorteilhaft ein Einschalten und/oder Ausschalten der Bestrahlungselemente, so dass Strahlung von diesen emittiert bzw. nicht emittiert wird. Vorteilhaft kann die Intensitätsveränderung aber auch eine stufenlose Veränderung der Intensität zwischen einer Bestrahlung mit maximaler Intensität und einer Nicht-Bestrahlung (also einem eingeschalteten und einem ausgeschalteten Zustand der Bestrahlungselemente) umfassen, so dass insbesondere auf eine unterschiedliche Farbbelegung der Substratoberfläche und vorteilhaft eine unterschiedliche Farbbelegung pro Bogen oder Seite der Bahn reagiert werden kann. Insbesondere können einzelne Bestrahlungselemente so angesteuert werden, dass sie bei gleichzeitigem Betrieb (d.h. zeitgleich eingeschaltetem Status) Strahlung emittieren, deren Intensität sich von der Intensität einer Strahlung unterscheidet, die von anderen Bestrahlungselemente gleichzeitig emittiert wird. Bei stärkerer Farbbelegung, d. h. bei einer höheren Dicke der Farbschicht pro Flächeneinheit des Substrats, erscheint für gewöhnlich eine höhere Strahlungsintensität notwendig, um den gleichen Trocknungseffekt wie bei einer geringeren Farbbelegung zu erzielen. Eine zeitliche und/oder räumliche Veränderung der Wellenlänge der Strahlung kann insbesondere zur Trocknung von Farben angewandt werden, die Substanzen (insbesondere Lösungsmittel) umfassen, die bei Bestrahlung mit insbesondere elektromagnetischen Wellen bestimmter Wellenlängen flüchtig sind, so dass eine Bestrahlung mit diesen bestimmten Wellenlängen eine Trocknung der Farbe ermöglicht bzw. beschleunigt.
  • Das Steuern der Bestrahlungselemente durch die Steuereinrichtung kann aufgrund von auf einem Speichermedium gespeicherten Daten über das Druckbild (die im Folgenden auch als Druckbilddaten bezeichnet werden) vorgenommen werden. Die Bilddruckdaten können beispielsweise als TIFF/G4-Daten oder in einem anderen digitalen Grafikformat vorliegen. Das Speichermedium umfasst dabei insbesondere einen permanenten, vorteilhaft magnetischen Speicher (beispielsweise eine Festplatte und/oder einen Flash-Speicher bzw. USB-Speicher) und/oder ein optisches Speichermedium (beispielsweise eine CD-ROM oder eine DVD). Die Daten über das Druckbild beinhalten dabei vorteilhaft Informationen darüber, auf welchen Bereichen bzw. an welchen Stellen der Oberfläche des bedruckten Substrats sich Farbe befindet bzw. nicht befindet. Ferner können Informationen über die Beschaffenheit der Farbe, beispielsweise ihren Farbton und/oder ihre chemische Zusammensetzung, in den Druckbilddaten beinhaltet sein. Diese Daten können vor Beginn des Druckvorgangs bekannt und auf dem Speichermedium gespeichert worden sein, so dass sie dann während des Druck- bzw. Trocknungsvorgangs von der Steuereinrichtung ausgelesen werden können. Die Steuereinrichtung kann dann auf den Druckbilddaten basierende Steuerimpulse an die Bestrahlungseinrichtung bzw. die Bestrahlungselemente senden. Das Steuern der Bestrahlungselemente kann dabei individuell ablaufen, d. h. einzelne Bestrahlungselemente können von der Steuereinrichtung angesteuert werden, während andere Bestrahlungselemente aus der Gesamtheit der Bestrahlungselemente andersartig (d.h. insbesondere mit einer anderen Anweisung, die sich aus dem Steuerimpuls ergibt) angesteuert werden. Insbesondere kann dies ein individuelles Einschalten und/oder Ausschalten der Bestrahlungselemente und/oder eine individuelle zeitliche und/oder räumliche Veränderung der Intensität und/oder Wellenlänge der von den Bestrahlungselementen emittierten Strahlung umfassen. Vorteilhaft erfolgt die Veränderung von Intensität und/oder Wellenlänge der von einem Bestrahlungselement emittierten Strahlung unabhängig von der Veränderung Intensität und/oder Wellenlänge der Strahlung, die von einem anderen bzw. allen anderen Bestrahlungselementen emittiert wird. Vorteilhaft ordnet die Steuereinheit den einzelnen Bereichen des Druckbilds ein Bestrahlungselement bzw. einzelne, bestimmte Bestrahlungselemente zu, so dass sich ein Schema ergibt, nach dem bestimmte Bestrahlungselemente bestimmte Bereiche des Druckbilds bestrahlen sollen. Dadurch wird ein bildabhängiges bzw. bildgemäßes bzw. selektives Trocknen des bedruckten Substrats unterstützt.
  • Insbesondere wird das Substrat während des Trocknens relativ zu den Bestrahlungselementen bewegt, so dass der erfindungsgemäße Trockner eine rasche Veränderung der Intensität und/oder Wellenlänge der von den Bestrahlungselementen emittierten Strahlung durchführen kann. Dies wird insbesondere dann notwendig, wenn die Bestrahlungselemente in einer einzelnen Zeile oder nur wenigen Zeilen quer zur Bewegungsrichtung des Substrats angeordnet sind. Schließlich steht dann nur eine geringe Ausdehnung an Bestrahlungselementen in Bewegungsrichtung des Substrats zur Trocknung zur Verfügung und bei den üblichen hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Substrats in einer Rollenrotationsdruckmaschine und dem dazugehörigen Trockner verändert sich für gewöhnlich das sich in der Trocknungsposition befindende Druckbild in rascher Abfolge. Dementsprechend sind die Steuerleistung bzw. Rechenkapazität der Steuereinrichtung sowie die Einschaltcharakteristik und Ausschaltcharakteristik bzw. die Steuerantwort der Bestrahlungselemente des erfindungsgemäßen Trockners angepasst.
  • Erfindungsgemäß möglich ist auch die Online-Erfassung der Druckbilddaten, wenn diese zu Beginn des Druckvorgangs nicht in digitaler Form vorgelegen haben. Dazu kann der Trockner eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Druckbilds umfassen, die Druckbilddaten erfasst und an die Steuereinrichtung bzw. das von der Steuereinrichtung auszulesende Speichermedium sendet und gegebenenfalls dort abspeichert. Insbesondere kann die Erkennungseinrichtung einen optischen Scanner umfassen, der das auf dem Substrat vorhandene Druckbild erfasst und digitale Signale an die Steuereinrichtung bzw. das Speichermedium sendet, die Informationen über das Druckbild beinhalten.
  • Vorteilhaft sind Bestrahlungselemente auf beiden Seiten des zu trocknenden Substrats angeordnet, wenn das zu trocknende Substrat sich in einer Trocknungsposition befindet. Dies ermöglicht das Trocknen auch von zweiseitig bedruckten Substraten.
  • Vorteilhaft umfasst der Trockner eine Strahlungsmesseinrichtung, insbesondere eine Fotodiode und/oder einen Infrarotsensor, die die von den Bestrahlungselementen emittierte Strahlung erfasst. Dadurch wird es ermöglicht zu überprüfen, ob eine gewählte Intensität und/oder Wellenlänge der emittierten Strahlung auch tatsächlich von den Bestrahlungselementen emittiert wird. Ein entsprechender, von der Strahlungsmesseinrichtung ermittelter Messwert (beispielsweise die Strahlungsintensität und/oder Strahlungswellenlänge) kann dann mit einem Sollwert in der Steuereinrichtung verglichen werden, und die Steuereinrichtung kann entsprechend die Bestrahlungselemente regeln, so dass die tatsächliche Intensität und/oder Wellenlänge (also der Istwert) der gewählten bzw. gewünschten Intensität und/oder Wellenlänge (also dem Sollwert) angepasst wird. Die Strahlungsmesseinrichtung kann dazu direkt die von den Bestrahlungselementen emittierte Strahlung oder auch ein vom Substrat bzw. der Farbe remittiertes Spektrum erfassen.
  • Vorteilhaft umfasst der Trockner eine Schutzeinrichtung für wenigstens ein Bestrahlungselement. Insbesondere ist aber eine Schutzeinrichtung für jedes einzelne Bestrahlungselement oder eine Schutzeinrichtung für alle Bestrahlungselemente gemeinsam vorgesehen. Eine solche Schutzeinrichtung kann beispielsweise ein für die emittierte (insbesondere elektromagnetische) Strahlung durchsichtige (transparente) Schutzhülle, die wenigstens teilweise aus insbesondere einem Kunststoff bzw. einem Plexiglas oder auch einem herkömmlichen Glas gefertigt ist, beinhalten. Die Schutzeinrichtung kann aber auch aus einem für die emittierte Strahlung nicht durchsichtigen (opaken) Material bestehen bzw. ein solches Material beinhalten. In diesem Fall ist vorteilhaft eine Öffnung in der Schutzeinrichtung vorgesehen, durch die die Strahlung auf das zu trocknende Substrat bzw. die Farbe gerichtet werden bzw. gelangen kann. In diesem Fall ist vorteilhaft in der Öffnung bzw. an der Öffnung bzw. im Strahlengang der Öffnung eine Fokussierungseinrichtung bzw. Bündelungseinrichtung, beispielsweise eine Linsenoptik und/oder ein Lichtleiter und/oder ein Spiegel und/oder eine Düse für die von den Bestrahlungselementen emittierte Strahlung angeordnet. Die Linsenoptik und/oder der Lichtleiter und/oder der Spiegel und/oder die Düse können aber auch für den Fall einer für die Strahlung durchsichtigen Schutzeinrichtung vorgesehen sein. Die Fokussierungseinrichtung unterstützt das möglichst präzise bzw. punktgenaue Ausrichten der Strahlung auf das zu trocknende Substrat bzw. die mit Farbe bedruckten Stellen des Substrats. Dadurch kann die Anzahl der zur Trocknung notwendigen Bestrahlungselemente auf eine effiziente Anzahl angepasst werden und somit die Energieeffizienz des Trockners gegenüber herkömmlichen Anordnungen verbessert werden. Bestandteil der Erfindung ist ferner eine Druckmaschine bzw. Rotationsdruckmaschine (oder jede andere Art von Druckmaschine, die zur Durchführung der bisher genannten Druckverfahren geeignet ist) zum Bedrucken von Bahnen, die wenigstens eine Druckeinheit, die für eine Bahn wenigstens einen Druckspalt bildet, sowie einen Trockner mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist. Die Rotationsdruckmaschine ist vorteilhaft eine Rollenrotationsdruckmaschine. Die Rotationsdruckmaschine kann aber auch mehrere Druckspalte, vorteilhaft zwei, drei oder vier Druckspalte aufweisen, so dass auch ein Mehrfarbendruck von dem erfindungsgemäßen Trockner unterstützt wird. Die Druckmaschine ist insbesondere eine Offset-Druckmaschine bzw. eine Zeitungsdruckmaschine, kann aber auch eine Tintenstrahldruckmaschine (Inkjet-Druckmaschine) sein. Bevorzugt wird der Trockner in der Druckmaschine zwischen dem Druckturm und dem Falzapparat platziert. Insbesondere handelt es sich bei der Druckmaschine um eine Druckmaschine, die mehrere Bahnen bedrucken kann, von denen mindestens eine getrocknet wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen kann auch mit einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren zum Vortrocknen bzw. Erwärmen der Farbe bzw. des Substrats kombinieren werden, wobei die Vortrocknung zeitlicher vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt. Die Vorrichtung zum Vortrocknung ist vorteilhaft röhrenförmig ausgebildet, wobei das bedruckte Substrat zur Vortrocknung durch das Innere der Röhre geführt wird. Das Vortrocknen erfolgt damit vorteilhaft gleichmäßig über das gesamte Substrat verteilt.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Steuern eines oben beschriebenen Trockners mit den folgenden Schritten: Zunächst werden Bilddaten, die Informationen über ein mit Farbe auf ein Substrat gedrucktes Druckbild beinhalten, eingelesen. Insbesondere werden diese Bilddaten von einer oben beschriebenen Steuereinrichtung eingelesen, vorteilhaft liest die Steuereinrichtung die Bilddaten von einem oben beschriebenen Speichermedium ein. Entsprechend den Bilddaten wird wenigstens ein Bestrahlungselement des Trockners angesteuert, wie es bereits oben erläutert wurde.
  • Das eben beschriebene Verfahren kann als Programm verfasst werden, das, wenn es auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird oder in diese geladen wird, die Datenverarbeitungsvorrichtung veranlasst, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst dabei vorteilhaft einen elektronischen bzw. digitalen Prozessor (eine CPU) und einen Arbeitsspeicher (RAM) und kann einen handelsüblichen Computer beinhalten.
  • Das eben beschriebene Programm kann auf einem permanenten Speichermedium, insbesondere einem magnetischen Speichermedium wie einer Festplatte, einer Diskette und/oder einem Flash- bzw. USB-Speicher und/oder einem optischen Speichermedium, wie z. B. einer CD-ROM oder einer DVD, abgespeichert sein.
  • Das Programm und/oder die Verfahrensschritte bzw. Informationen über die Verfahrensschritte des weiter oben beschriebenen Verfahrens zum Steuern des Trockners können auch als Signalwelle (beispielsweise in Form von Radiowellen) zwischen einem Sender und einem Empfänger übertragen werden.
    • Figur 1
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Trockners mit lichtemittierenden Flächen und einem Schutzglas für selbige.
    Figur 2
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Trockners mit lichtemittierenden Flächen sowie einer Linsenoptik.
    Figur 3
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Trockners mit lichtemittierenden Flächen sowie einer Spiegeloptik.
    Figur 4
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Trockners mit lichtemittierenden Flächen und einem Lichtwellenleiter.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kommen Bestrahlungselemente in Form elektromagnetischer Strahlungsquellen im UV-Bereich (mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 200 bis etwa 400 nm), sichtbaren Bereich (in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa nm) oder Infrarotbereich (in einem Wellenlängenbereich von etwa 800 nm bis etwa 3000 nm) zur Anwendung. Solche Bestrahlungselemente können beispielsweise LEDs oder Halbleiter-Laserdioden, insbesondere VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode) aufweisen. Jedes Bestrahlungselement weist damit eine lichtemittierende Fläche auf, die eine Größe in einem Flächenbereich haben kann, dessen Untergrenze beispielsweise bei 0.001 mm2 oder 0.005 mm2 oder 0.01 mm2 liegt und dessen Obergrenze bei 10 mm2, 15 mm2 oder 50 mm2 liegt. Möglich ist auch eine Größe der lichtemittierenden Fläche von 0,001 mm2, 0,01 mm2, 10 mm2 oder 50 mm2.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein bedrucktes Substrat 1, das lichtemittierenden Flächen 3 (im Folgenden der Einfachheit halber Lichtflächen 3 genannt) gegenüberliegt und von diesen mit Lichtstrahlen 5 beaufschlagt wird. Die Lichtflächen 3 sind auf einem Träger 2 angeordnet und mit einem Schutzglas 4 zumindest teilweise umgeben. Die Lichtflächen 3 bestrahlen jeweils einen Abschnitt des Substrats 1, der ihnen vorteilhaft gegenüberliegt bzw. sich in der Trocknungsposition befindet, wobei die von unterschiedlichen Lichtquellen 3 bestrahlten Abschnitte einander zumindest teilweise überlappen können. Das Schutzglas 4 kann z. B. eine Glasscheibe oder eine für die zur Trocknung verwendete Strahlung durchsichtige Kunststoffplatte umfassen. Gemäß der Ausführungsform von Figur 1 ist das Schutzglas 4 auf Trägern 2a angeordnet, wobei die Träger 2a die Lichtfläche 3 vorteilhaft außerhalb des Strahlengangs der Lichtstrahlen 5 umlagern. Das Schutzglas 4 soll die emittierende Oberfläche der Lichtfläche 3 vor Verschmutzung oder Beschädigung schützen.
  • Bei einer Bahnbreite des Substrats 1 von 1,5 m können beispielsweise in einer Zeile von Lichtflächen 1500 nebeneinander angeordnete Lichtflächen 3 vorhanden sein, so dass eine Ortsauflösung von 10 cm-1 bzw. 25 dpi. erreicht werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Ortsauflösung im Bereich von 2 bis 50 dpi. Beispielsweise kann eine zweidimensionale Anordnung von Lichtflächen 3 mit zwei bis 100 Zeilen von LEDs vorgenommen werden. Die Anzahl der zu solchen Arrays gruppierten Zeilen hängt von der Anzahl und Leistung der einzelnen LEDs bzw. Halbleiter-Laserdioden einer Zeile ab, außerdem von der zur Trocknung sämtlicher aufgetragener Farbschichten benötigten Strahlungsenergie und der maximalen Geschwindigkeit des bedruckten Substrats 1.
  • Beispielsweise habe die zu trocknende Bahn bzw. das Substrat 1 eine Breite von 1600 cm. Eine Zeile des Lichtflächenarrays bestehe aus 800 LEDs, welche jeweils eine Fläche von 2 mm x 2 mm = 4 mm2 bestrahlen. Die von jeder LED der Zeile ausgehende UV-Strahlung habe eine Leistung von 250 mW. Die zum Aushärten einer Farbschicht erforderliche Energiebelegung betrage 40 mJ/cm2. Es seien bis zu drei Farbschichten übereinander aufgetragen, d. h. der gesamte Energiebedarf liege bei 120 mJ/cm2. Die Bahngeschwindigkeit betrage in diesem Beispiel 12 m/s. Eine 2 mm x 2 mm große Bildstelle ist dann der Strahlung einer LED während 0,167 Millisekunden ausgesetzt und erhält einen Energieeintrag von 0,041 mJ bzw. rund 1 mJ/cm2. Somit kann bei Vorliegen dieser Betriebsdaten ein aus 120 Zeilen bestehendes zweidimensionales Array eine Bahn des Substrats 1 bei einer Fördergeschwindigkeit von 12 m/s trocknen. Die Größe eines solchen Arrays beträgt dann 1600 mm x 240 mm und enthält 96000 LEDs. Insbesondere können die Lichtflächen (LEDs bzw. Halbleiter-Laserdioden) elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen 200 nm und 3000 nm Wellenlänge abstrahlen.
  • Figur 2 verdeutlicht im Querschnitt die Anordnung des bedruckten Substrats 1 gegenüber Lichtflächen 3 auf Trägern 2, wobei die Lichtstrahlen 5 vor dem Auftreffen auf die Oberfläche des Substrats 1 eine Linsenoptik durchlaufen, die zwischen der Lichtfläche 3 und dem Substrat 1 angeordnet ist. Die Linsenoptik umfasst vorteilhaft für jede Lichtfläche 3 wenigstens eine dieser zugeordneten Linse 6. Die Linsenoptik dient der Bündelung der Lichtstrahlen 5 und somit der zur Trocknung zur Verfügung stehenden Energie derart, dass im Gegensatz zu Figur 1 die Lichtstrahlen 5 nicht mehr überlappende Bereiche der Oberfläche des Substrats 1 bestrahlen. Somit trocknet jede Lichtfläche 3 einen Oberflächenbereich des Substrats 1, der von keiner anderen Lichtfläche 3 bestrahlt wird, was zu einer Energieeinsparung durch Verhinderung doppelter Bestrahlung und doppelter Trocknung von Oberflächenbereichen des Substrats 1 führt. Außerdem wird die Gefahr einer Beschädigung des Substrats 1 durch übermäßige Bestrahlung verringert. Vorteilhaft sind die Linsen 6 näher an der Lichtfläche 3 als an dem Substrat 1 bzw. an dem von der betreffenden Lichtfläche 3 zu trocknenden Oberflächenbereich des Substrats 1 angeordnet, wenn dieses sich in der Trocknungsposition befindet.
  • Figur 3 zeigt im Querschnitt die Anordnung von Lichtflächen 3 auf Trägern 2 nahe einem Substrat 1, wobei die Lichtstrahlen 5 vor dem Auftreffen auf die Oberfläche des Substrats 1 von einer Spiegeloptik bzw. von Spiegeln 8 derart umgelenkt werden, dass sie einander vorteilhaft nicht überlappende Bereiche des Substrats 1 bestrahlen. Die Spiegel 8 können dabei ebene Spiegel, aber auch gekrümmte Spiegel bzw. Hohlspiegel sein. Vorteilhaft haben die von den Lichtstrahlen 5 beaufschlagten Oberflächen des Spiegels eine hohe Reflektivität bzw. einen hohen Reflexionskoeffizienten, so dass durch die Reflexion des Lichts an der Spiegeloberfläche ein geringer Energieübertrag auf den Spiegel stattfindet und so möglichst viel Lichtenergie von den Lichtflächen 3 auf die zu trocknende bzw. zu bestrahlende Oberfläche des Substrats 1 gelangt.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der Lichtwellenleiter bzw. Lichtleiter 7 die Funktion der Spiegel 8 der Ausführungsform von Figur 3 übernehmen. Die Lichtleiter 7 können beispielsweise Glasfaserkabel oder Plexiglasrohre sein. Sie können aber auch die Gestalt von quaderförmigen, gebogenen bzw. krummlinigen oder gewinkelten Profilen aus einem lichtleitenden Material (z. B. einem Kunststoff) haben. Vorteilhaft haben die Lichtleiter 7 eine Dicke bzw. einen Durchmesser von einigen wenigen Millimetern (beispielsweise 1 mm oder 2 mm) und sind insbesondere lichtleitend, vorteilhaft stoffschlüssig (z. B. mittels eines lichtleitenden Klebstoffs oder einer lichtleitenden Paste), an die Lichtflächen 3 angekoppelt. Die Lichtleiter 7 können aber auch quaderförmig oder in Form eines kantigen Schlauchs ausgebildet sein, um eine lückenlose Bestrahlung des Substrats zu unterstützen. Vorteilhaft ist jeder Lichtfläche 3 ein Lichtleiter 7 zugeordnet. Es könne erfindungsgemäß aber auch mehrere Lichtflächen 3 einem Lichtleiter 7 zugeordnet sein, so dass die durch einen Lichtleiter 7 gesandte Strahlung erhöht wird gegenüber der Variante mit einer Lichtfläche 3 pro Lichtleiter 7. Die Lichtleiter 7 sind vorteilhaft so angeordnet, dass das Ende, an dem die zur Trocknung vorgesehene Strahlung emittiert wird, dem Substrat 1 gegenüberliegt, wenn dieses sich in der Trocknungsposition befindet.
  • Die Ausführungsform der Figur 3 hat den Vorteil, dass die Lichtflächen 3 gegenüber dem Substrat 1 nicht notwendigerweise parallel angeordnet sein müssen, wenn dieses sich in der Trocknungsposition befindet. Vielmehr können Sie beispielsweise aus Platzgründen auch - wie in der Figur 3 dargestellt - senkrecht oder in einem anderen Winkel zur Oberfläche des Substrats 1 gelegen sein, wenn dieses sich in der Trocknungsposition befindet. Dies verschafft dem Konstrukteur des Trockners bzw. der Druckmaschine eine größere Freiheit bei der Planung des Platzbedarfs.
  • Gegenüber der Ausführungsform von Figur 3 hat die Ausführungsform von Figur 4 den zusätzlichen Vorteil, dass die Lichtflächen 3 auch in einer größeren Entfernung von der Oberfläche des Substrats 1 angeordnet sein können, da die Übertragung der Lichtstrahlen 5 durch den Lichtleiter 7 annähernd verlustfrei geschehen kann und auch bei einer größeren zu überwindenden Distanz am Ausgang des Lichtleiters 7, der über der zu trocknenden Oberfläche des Substrats 1 gelegen ist, eine hervorragende Bündelung der Lichtenergie ermöglicht wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    2
    Träger
    3
    Lichtfläche
    4
    Schutzglas
    5
    Lichtstrahlen
    6
    Linsen
    7
    Lichtleiter
    8
    Spiegel

Claims (15)

  1. Trockner zum Trocknen von Farbe auf einem bedruckten Substrat (1), nämlich einer Bahn oder eines Bogens einer Rollendruckmaschine oder Bogendruckmaschine, der Trockner umfassend:
    a) wenigstens eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen des Substrats (1), die mehrere Bestrahlungselemente (3) pro Bogen oder Seite der Bahn umfasst;
    b) eine Steuereinrichtung zum individuellen Steuern der Bestrahlungselemente (3).
  2. Trockner nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Bestrahlungselemente (3) zeilenweise und/oder flächig angeordnet sind.
  3. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinrichtung konfiguriert werden kann, die Bestrahlungseinrichtung derart anzusteuern, dass die Bestrahlungselemente (3) das Substrat (1) entsprechend des Druckbilds bestrahlen.
  4. Trockner nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Steuern der Bestrahlungseinrichtung eine zeitliche und/oder räumliche Veränderung der Intensität und/oder Wellenlänge der von den Bestrahlungselementen (3) emittierten Strahlung (5) umfasst.
  5. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bestrahlungseinriehiung optische Bestrahlungselemente (3), insbesondere wenigstens eine LED, umfasst.
  6. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bestrahlungselemente (3) elektromagnetische Strahlung (5) im infraroten und/oder ultravioletten Spektralbereich und/oder im Mikrowellenbereich emittieren.
  7. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinrichtung das Steuern der Bestrahlungselemente (3) aufgrund von auf einem Speichermedium gespeicherten Daten über das Druckbild vornimmt.
  8. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (1) während des Trocknens relativ zu den Bestrahlungselementen (3) bewegt wird und die Bestrahlungselemente (3) quer und/oder längs zu einer Bewegungsrichtung des Substrats (1) angeordnet sind.
  9. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Bestrahlungselemente (3) auf beiden Seiten des zu trocknenden Substrats (1) angeordnet sind.
  10. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Strahlungsmesseinrichtung, insbesondere eine Photodiode und/oder einen Infrarotsensor, umfasst, die die von den Bestrahlungselementen (3) emittierte Strahlung (5) erfasst.
  11. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Schutzeinrichtung (4) für wenigstens ein Bestrahlungselement (3) umfasst.
  12. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Fokussierungseinrichtung (6, 7, 8), insbesondere eine Linsenoptik und/oder einen Lichtleiter und/oder einen Spiegel und/oder eine Düse, für die von den Bestrahlungselementen (3) emittierte Strahlung (5) umfasst.
  13. Rotationsdruckmaschine zum Bedrucken von Bahnen, wobei die Rotationsdruckmaschine folgende Merkmale aufweist:
    a) wenigstens eine Druckeinheit, die für eine Bahn wenigstens einen Druckspalt bildet,
    b) einen Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zum Steuern eines Trockners nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit folgenden Schritten:
    a) Einlesen von Bilddaten, die Informationen über ein mit Farbe auf ein Substrat (1) gedrucktes Druckbild beinhalten;
    b) Ansteuern wenigstens eines Bestrahlungselements (3) des Trockners entsprechend den Druckbilddaten.
  15. Programm, das, wenn es auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird oder in diese geladen wird, die Datenverarbeitungsvorrichtung veranlasst, das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch auszuführen und/oder permanentes Speichermedium, auf dem ein solches Programm gespeichert ist, und/oder Datenverarbeitungsvorrichtung, auf der das Programm läuft oder in deren Speicher das Programm geladen ist, und/oder Signalwelle, insbesondere digitale Signalwelle, die Informationen beinhaltet, die das Programm darstellen und/oder die Verfahrensschritte des Verfahrens nach dem vorhergehenden Anspruch umfassen.
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