EP3377325A1 - Direktdruckmaschine und verfahren zur bedruckung von behältern mit einem direktdruck - Google Patents

Direktdruckmaschine und verfahren zur bedruckung von behältern mit einem direktdruck

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Publication number
EP3377325A1
EP3377325A1 EP16781089.4A EP16781089A EP3377325A1 EP 3377325 A1 EP3377325 A1 EP 3377325A1 EP 16781089 A EP16781089 A EP 16781089A EP 3377325 A1 EP3377325 A1 EP 3377325A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
direct
printing
container
containers
printing machine
Prior art date
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Granted
Application number
EP16781089.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3377325B1 (de
Inventor
Matthias Wahl
Katja Ceynowa
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.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3377325A1 publication Critical patent/EP3377325A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3377325B1 publication Critical patent/EP3377325B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects

Definitions

  • the invention relates to a direct printing machine and to a method for printing on containers with a direct printing according to the features of the preamble of claim 1 or 14.
  • the direct printing machine for this purpose comprises a transport device for transporting the containers and direct print heads for applying the direct printing during transport.
  • a direct print head is, for example, an ink jet print head having a plurality of print nozzles typically arranged in one or more rows (eg, 1000 to 5000 in each of 1 to 4 nozzle rows).
  • a relative movement between the container surface and the direct print head essentially perpendicular to the nozzle rows.
  • the print image itself is present as digital information in a computer control for controlling the direct print head. Furthermore, the ink is cured in a subsequent curing station via UV or other energy rays, such as electron beams by cross-linking. For multi-color printing, several direct print heads are provided with different printing inks.
  • the disadvantage here is that the color droplets emitted by the direct print heads are blown by the airstream and thereby the quality of the printed image is reduced. Consequently, higher speeds or performance are difficult or impossible to implement and use at higher humidity is not given. In addition, dust particles or the like may settle on the containers, which further worsen the printed image or clog the printing nozzles. In addition, in the case of the known direct printing presses, color ink extraction is necessary in order to collect the paint mist produced by the airstream.
  • Another disadvantage is that the operator must be extensively protected from UV radiation to cure the ink, paint particles, ozone, etc.
  • the object of the present invention is therefore to provide a direct printing machine and a method with which a more reliable printing of containers with a direct printing of high quality at a high throughput speed is possible. It is also one Object of the invention to effectively protect the operator from odors, any radiation, color particles and / or ozone.
  • the invention provides a direct printing machine for printing containers with the features of claim 1 ready.
  • Advantageous developments of the invention are mentioned in the subclaims.
  • the pressure nozzles of the direct print heads are arranged in the treatment chamber with vacuum, the application of the direct pressure is carried out in a vacuum. Consequently, even at high speeds no wind and thus no drift of pressure drops. Furthermore, no paint mist or the like is generated and the printing is independent of the environmental conditions, such as temperature and humidity. Furthermore, there is no formation of dust within the treatment chamber, which could contaminate the printed image or clog the printing nozzles. In addition, the treatment chamber protects the operator from odors, any radiation, ozone and / or color particles.
  • the direct printing machine can be arranged in a beverage processing plant.
  • the direct printing machine can be arranged downstream of a filling installation for filling a product into the containers and / or a capper.
  • the direct printing machine can also be connected in front of the filling process and / or be connected directly downstream of a container production process. Detached from this, it can also be a direct printing press, which is not assigned to any system, but operates in the so-called stand-alone mode.
  • the containers may be intended to contain drinks, toiletries, pastes, chemical, biological and / or pharmaceutical products.
  • the containers may be provided for any flowable or fillable media.
  • the containers may be made of plastic, glass and / or metal, but also hybrid containers with material mixtures are conceivable.
  • the containers may be bottles, cans, bulk containers and / or tubes.
  • the transport device can be designed to transport the containers continuously or intermittently. In the case of an intermittent transport, the containers are briefly stopped each time they are printed in relation to the direct printing heads and subsequently transported onward.
  • the direct print heads can operate with a digital or ink jet printing process in which the ink is delivered to the containers by means of a plurality of printing nozzles. "Ink-jet printing process” may mean that in chambers of a printing nozzle, a sudden increase in pressure via piezoelectric elements or thermocouples is generated such that a small amount of pressure fluid is forced through the pressure nozzle and discharged as a pressure drop to the container.
  • the direct print heads may each have a number of print nozzles in a range of 100 to 10,000, in particular in a range of 1000 to 5000 nozzles.
  • the pressure nozzles can be arranged in one or more rows of nozzles (for example 1 to 4), which are arranged in particular parallel to the container axis.
  • the direct print heads can be digitally controllable direct print heads.
  • the direct printing machine may comprise a control unit for controlling the direct printing heads and / or the transport device and / or container receptacles or may cooperate with or be connected thereto.
  • the transport device and the direct print heads can be designed to print on the containers during transport, in particular wherein the direct print heads are designed to run synchronously with a container movement at least in sections.
  • the direct printing heads can be arranged on or on the transport device.
  • the direct print heads can be arranged with an additional displacement unit on the transport device. It is also conceivable that the direct printing heads can be moved synchronously with the transport movement of the containers by means of a transport unit independent of the transport device, preferably along the transport device.
  • Treatment chamber with vacuum can mean here that the treatment chamber is at least in operation with a vacuum pump, vacuum suction or the like
  • Vacuum may mean a rough vacuum with a pressure of 300 - 1 mbar or a fine vacuum of 1 - 10 "3 mbar, which is built up during operation.
  • the treatment chamber can be hermetically sealed from an environment, wherein the vacuum can be produced via the vacuum pump.
  • the treatment chamber may be a space formed by wall, plate and / or sheet metal elements.
  • Locks may mean here that these are transport sections or units with which the containers from the environment in the container chamber on or vice versa be discharged, without causing a direct pressure exchange or a direct connection between the container chamber and the environment
  • a lock may comprise a chamber which, with closure elements, alternates with the environment and with the container chamber. can be opened.
  • the locks can be integrated with the transport device or separately.
  • the locks may be upstream and downstream of the transport device.
  • the locks can be connected via at least one line. As a result, air can be sucked out of the inlet-side lock for venting the output-side lock, which saves vacuum power.
  • the locks may be designed with suction stages to gradually evacuate or aerate the containers. The suction stages of the two locks can be connected to each other via lines. This also saves on vacuum power.
  • the locks may be designed for continuous or intermittent loading and unloading of the containers during transport.
  • the transport device may comprise a transporter arranged at least partially or completely in the treatment chamber, in particular a rotor or individual shuttles on a guideway, at which printing stations with the direct printing heads are fixed and / or can be carried along with the containers.
  • the transport device is particularly simple.
  • the rotor may be rotatable about a vertical axis. "Vertical” can mean here that this is the direction that is directed to the center of the earth.
  • the rotor can also be designed as any other suitable self-contained transport path. It is also conceivable that the transport device is designed as a linear transporter.
  • the transport device may comprise two or more Umlenksterne with a guided thereby conveyor belt, so that linear and circular arc-shaped transport sections are formed for container transport.
  • the locks can be arranged in a transition region between one part of the rotor in the treatment chamber and another region outside the treatment chamber.
  • the direct print heads can be arranged on and / or on a transport device with respect to container receptacles radially inward or radially outboard.
  • the transport device can comprise a conveyor arranged completely in the treatment chamber, in particular a rotor, on which and / or on the printing stations with the direct printing heads are arranged, the locks being arranged upstream or downstream of the rotor.
  • the rotor is completely enclosed by the treatment chamber and does not need to be sealed in a special way from the environment.
  • the locks can be designed as lock stars.
  • a lock star can have a star wheel with container receiving pockets arranged peripherally and a lock wheel. In the lock area, the container receiving pockets cooperate with a stationary closure element for sealing the container receiving pockets.
  • the closure element may preferably be arranged circumferentially on the star wheel.
  • a plurality of direct print heads for printing different inks and / or partial prints of the direct printing can be arranged.
  • the containers can be printed within a single pass through the direct printing machine with a plurality of printing inks, preferably all intended inks. It is also possible to simultaneously provide the containers with several partial prints, whereby the printing speed is increased even more.
  • the printing inks can be curable with UV light and / or electron beams. By "UV light” it may be meant ultraviolet light.
  • the printing inks may comprise color pigments, a polymerisable matrix, monomers, oligomers, UV initiators, water, or solvents. The monomers and / or oligomers may be separated by the UV initiator by UV light.
  • a printing ink can have a color consisting of yellow, cyan, magenta, black or white or any desired mixed color thereof
  • the printing heads can be carried along with the containers at least in sections, in particular for all-round printing and / or printing
  • the direct print heads can be arranged on the radially inner side, ie directly on the transport device.
  • the transport device may be formed with container receptacles, which include turntable for rotating the container during printing.
  • the container receptacles and possibly the direct print heads can be arranged on the circumference of the rotor, on the linear transporter, on the machine head or on the conveyor belt.
  • the container receptacles can each be associated with a printing station of the rotor.
  • the container receptacles may comprise the turntable for receiving the container bottom and a centering bell for receiving the container mouth.
  • the container receptacles may additionally be designed to displace the containers during printing against one or more direct print heads.
  • the container receptacles may be designed to rotate or displace the containers perpendicularly and / or parallel to a printing direction of the direct direct head.
  • Print direction of the direct print head may here mean that this is the discharge direction of the print drops from the direct print head.
  • Container receptacles may also include brackets / brackets of any kind that center and hold the containers to be printed at the mouth and / or neck area.
  • a container receptacle can also be a combination of two container receptacles, turntable and bracket. It is conceivable that the transport device comprises a plurality of conveyors which are designed to pass on shuttles for receiving the containers along a transport path from one of the conveyors to another.
  • the shuttles can be designed to accommodate the container exclusively at the container mouth.
  • the plurality of transporters may be arranged in total or only a part of the transporters may be arranged in the treatment chamber.
  • the locks may be designed to pass the shuttles together with the containers received therein.
  • the transporters can be designed for transporting the shuttles with receiving elements.
  • a transport device may be referred to, which comprises sub-sections with at least one curved path, or a transport device comprising a closed carousel.
  • the direct print heads of a printing station can be arranged at least partially circumferentially next to one another on a container receptacle.
  • the direct printing heads can be arranged directly adjacent to one another.
  • the direct printing press can be made particularly compact.
  • the direct printing heads can be arranged circumferentially on the container receptacle of the printing station.
  • the turntables are designed adjustable in height and the direct print heads of a printing stations are at least partially arranged one above the other at the container receptacle.
  • the turntables can be designed to be movable along the container longitudinal axes.
  • the direct print heads can be arranged even more compact in a printing station, whereby the required footprint of the direct printing machine and thus the system costs are reduced.
  • the treatment chamber can be made so very compact, so that the cost of producing the vacuum is reduced.
  • the turntable can be designed to be height adjustable together with the centering of the container receptacles.
  • WO 2012/022746 the disclosure of which is incorporated here in its entirety.
  • the direct printing heads can be arranged one above the other along the height adjustment of the turntable. As a result, the containers are moved to print different inks and / or partial printing with the height adjustment to the superimposed direct print heads.
  • the locks may comprise revolving container receiving pockets formed with openings for loading and unloading the containers into the treatment chamber, in particular the openings in the area of a lock having stationary closure elements. It can also be meant here that the transporting movement of the container receiving pockets is synchronized with the transport of the transporting device It is also conceivable for the accompanying container receiving pockets to have one, two or more container receptacles
  • the container receiving pockets may preferably be formed as trough-like or half-shell-like.
  • the openings of the container receiving pockets may be sealable in the region of the locks relative to the environment.
  • the container receiving pockets can cooperate with the stationary closure elements, so that in each case a sealed transport chamber for one, two or more containers is formed.
  • the edge of the opening with a sealing element preferably a sealing lip, be formed, which bear against the stationary closure element during insertion and removal.
  • the printing stations can be formed with the container receiving pockets, which interact in the region of the locks with the stationary closure elements.
  • each printing station can be formed with exactly one container receiving pocket.
  • a plurality of printing stations are formed together with a container receiving pocket.
  • the lock for introducing the containers may comprise at least one pretreatment device for the containers, in particular with a module for treating the containers with a primer and / or a curing station for the primer.
  • the space in the lock can be used to apply the primer for better adherence of the direct pressure on the containers.
  • treatment of the containers with a primer may be meant here the application of a primer, a primer, a corona treatment and / or a plasma treatment which preferably improves the adhesion of the direct pressure to the containers and / or cleans and / or cleans the containers
  • the pre-treatment device is arranged inside the treatment chamber or outside the treatment chamber and / or the lock actual treatment chamber, ie vacuum chamber can be applied. te be arranged in the treatment chamber to protect the direct print heads and / or the already pre-treated container from unintentional action of the primer.
  • the lock for discharging the containers may comprise at least one aftertreatment device, in particular with an inspection module, a direct-pressure curing station, a barcode scanner and / or a module for applying a topcoat.
  • the inspection module may include a camera, with which the direct print can be inspected by means of image processing.
  • the curing station for the direct pressure can be arranged in a vacuum or a partial vacuum of the lock or outside the treatment chamber. In a vacuum or partial vacuum arrangement, less UV light and ozone are produced so that the operating personnel are particularly well protected.
  • the barcode scanner can be designed to inspect and / or read in a barcode of the direct print or the container. This makes it possible to identify container types or the like in the inspection. Applying a topcoat protects the direct print from scratches.
  • the aftertreatment device is arranged within the treatment chamber or outside the treatment chamber and the lock.
  • the curing station for the primer and / or the curing station for the direct printing or topcoat can comprise an irradiation device with a UV light source and / or an electron source.
  • the UV light source may include an arc lamp or one or more UV LEDs.
  • the electron source may include a beam emitter for emitting electrons having an accelerating voltage in the range of 80-300 keV.
  • the irradiation device comprises several of the aforementioned radiation sources of the same or different type.
  • the irradiation device can comprise a plurality of modules each having a radiation source and a separate radiation outlet.
  • the invention to solve the task with the claim 14 provides a method for printing containers with a direct print.
  • Advantageous developments of the invention are mentioned in the subclaims.
  • the container can be continuously and intermittently in the treatment chamber with the vacuum and discharged and printed within the treatment chamber at a vacuum with the printing nozzles of the direct printing heads, no wind is generated during transport.
  • the pressure droplets on their way from the pressure nozzles to Container not blown and the direct printing receives so a particularly high quality. Due to the vacuum, only very little wind is generated independently of the transport movement, so that the containers can be transported at particularly high speed and thereby printed. Consequently, a high container throughput is guaranteed with high print quality.
  • the method may preferably be carried out in a direct printing machine according to any one of claims 1-13 and / or according to one or more of the features described above. Likewise, the method may mutatis mutandis include the features described in relation to the direct printing machine individually or in any combination.
  • the containers can be pretreated during insertion, in particular by applying and / or curing a primer.
  • the insertion process can be combined with the application or curing of the primer, which requires less space.
  • the direct pressure by the primer adheres particularly well to the container.
  • the direct pressure can be aftertreated during discharge, in particular cured, inspected and / or provided with a topcoat.
  • the space can be used during the discharge integrated with the aftertreatment.
  • the after-treatment ensures a high quality and resistance of the direct print.
  • Figure 1 shows an embodiment of a direct printing machine for printing containers in a plan view.
  • the direct printing machine 1 for printing the container 2 is shown in a plan view. It can be seen that the containers 2 are transported along the transport path T and thereby provided with a direct pressure. First, the container 2 are introduced with the inlet star 10 and the lock 6 in the treatment chamber 5 and transferred to the transport device 3.
  • the transport device 3 is designed as a rotor with circumferentially arranged container receptacles. Within the treatment chamber 5, the containers 2 are transported with the transport device 3 and thereby provided in the printing stations 4 by means of the direct printing heads 4a with a direct pressure.
  • the container 2 are discharged with the lock 7 from the treatment chamber 5 and passed to the outlet star 1 1, so that they are supplied, for example, a subsequent treatment, such as a post-treatment, a curing unit, a filler or a packaging station.
  • the lock 6 for introducing the container 2 is designed as a lock star with a star wheel 6b and the lock area 6a.
  • the containers 2 are thereby transported into container receiving pockets, which are arranged circumferentially on the star wheel 6b and have radially outwardly directed openings.
  • the openings of the container receiving pockets are provided with sealing lips, which cooperate in the lock area 6a with a stationary closure element (not shown here). Due to the rotational movement of the star wheel 6b, the container receiving pockets are closed dynamically with the closure elements, transported into the treatment chamber 5 and reopened therein.
  • the lock 6 for the continuous introduction of the container comprises a pretreatment device 8, with a module 8a for applying a primer and a curing station 8b for curing the primer.
  • the primer is sprayed with the module 8a on the container 2 and cured in the curing station 8b by irradiation of a UV light source.
  • the module 8a for applying the primer and / or the curing station 8b for curing the primer can each be arranged within the lock area 6a or within the treatment chamber 5.
  • the spraying or curing takes place in a vacuum.
  • the curing station 8b has an electron source for curing.
  • the containers 2 are transferred to the transport device 3 with the pressure stations 4 arranged peripherally thereon.
  • the container receptacles are arranged on the transport device 3, which are formed with height-adjustable turntables 4b for rotating the container during printing. It is conceivable that the container receptacles each have a centering bell for receiving the container mouths and for centering during printing.
  • the rotor of the transport device 3, the printing stations 4 and their direct printing heads 4a are arranged with the pressure nozzles completely in the treatment chamber 5 with vacuum, which is for example a rough vacuum of 10 mbar.
  • vacuum which is for example a rough vacuum of 10 mbar.
  • the treatment chamber 5 is connected to a vacuum pump (not shown in more detail here) for extracting the air.
  • the printing stations 4 each have a plurality of direct printing heads 4a for printing different printing inks and / or partial printing of the direct printing.
  • the direct print heads are partly circumferential and partly arranged one above the other on the turntable. Consequently, the treatment chamber 5 and the direct printing machine 1 constructed very compact. As a result, the footprint for the direct printing machine and the power for generating the vacuum can be reduced.
  • the direct printing heads 4a have printing nozzles arranged in one or more rows, which operate according to the inkjet printing method.
  • the rows are preferably aligned substantially parallel to the axis of rotation of the respective associated turntable 4b.
  • the containers 2 can be provided with a flat direct pressure during rotation with the turntables 4b.
  • the containers 2 When printing a container 2 is rotated in a printing station 4 with the turntable 4b both about its longitudinal axis and adjusted in height along the longitudinal axis.
  • the containers 2 can be printed completely with a plurality of printing inks or partial prints and can be moved to the plurality of direct printing heads 4a arranged one above the other.
  • the containers 2 are printed in a lower level with the colors white, yellow and magenta of corresponding direct print heads and then adjusted in height in a second level. Subsequently, the containers 2 are printed with two or even more colors with correspondingly more direct print heads on the second level, for example with cyan and black.
  • the direct printing heads 4a are designed to be movable and / or height-adjustable on the transport device 3 along the transport path T.
  • the direct print heads are not arranged on the transport device 3 mit secured but stationary along the transport path T and the container 2 each proceed to the direct print heads, stopped and then printed.
  • the container 2 are discharged by means of the lock 7 from the treatment chamber 5.
  • This is also designed as a lock star with the star wheel 7b and the lock area 7a.
  • container receiving pockets with radially outwardly directed openings are also arranged circumferentially in the lock 7 on the starwheel 7b. These interact in the lock area 7a with a stationary closure element that dynamically closes the openings of the container receiving pockets (not shown in more detail here).
  • the container receiving pockets are re-ventilated and adapted to the ambient pressure. As a result, the vacuum is maintained in the treatment chamber 5, while still the container 2 can be discharged continuously.
  • the lock 7 for continuously discharging the containers 2 comprises an aftertreatment device 9, here with the inspection module 9a and the curing station 9b for direct printing.
  • the inspection module 9a has, for example, a camera with which the direct print is inspected before curing. If the direct pressure is of insufficient quality, the affected container 2 can be discharged. It is also conceivable that the curing station 9b is deactivated, so that the ink is washed off and the container 2 is easier to reuse. To evaluate the camera images, the inspection module 9a may include or be connected to an image processing unit.
  • the direct-pressure curing station 9b is formed with, for example, a UV light source, whereby the ink on the containers 2 is crosslinked.
  • the curing station 9b comprises an electron source instead of the UV light source.
  • the inspection module 9a or the curing station 9b can be arranged in the lock area 7a or in the treatment chamber 5, so that even less ozone is produced by the curing of the direct pressure.
  • the containers 2 are introduced with the lock 6 into the treatment chamber 5, in which a vacuum is built up by a vacuum pump.
  • the containers 2 are transported by the transport device 3 and thereby printed by means of printing nozzles of the direct printing heads 4a with a direct printing. Subsequently, the container 2 are discharged from the treatment chamber 5 again.
  • the direct printing machine 1 can be used by the vacuum in the treatment chamber 5 regardless of the ambient temperature or humidity.
  • the direct printing machine 1 can be used in Figure 1 for printing the container 2 with a direct printing at very high speeds and high print quality.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Direktdruckmaschine (1) zur Bedruckung von Behältern (2), mit einer Transporteinrichtung (3) zum Transport der Behälter (2) und mit Direktdruckköpfen (4a) mit Druckdüsen zum Aufbringen eines Direktdrucks auf die Behälter (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Druckdüsen der Direktdruckköpfe (4a) in einer Behandlungskammer (5) mit Vakuum angeordnet sind, die mit Schleusen (6, 7) zum Ein- und Ausbringen der Behälter ausgebildet ist.

Description

Direktdruckmaschine und Verfahren zur Bedruckung von Behältern mit einem Direktdruck
Die Erfindung betrifft eine Direktdruckmaschine sowie ein Verfahren zur Bedruckung von Behältern mit einem Direktdruck nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 14.
Bekannt ist, dass Behälter, wie beispielsweise Flaschen oder Dosen mit einer Bedruckung zur Kennzeichnung des Behälterinhalts versehen werden, wobei mit wenigstens einem Direktdruckkopf die Druckfarbe direkt auf den Behälter aufgebracht wird. Dadurch ist es möglich, die Behälter mit einer individuellen Bedruckung zu versehen. Die Direktdruckmaschine umfasst dazu eine Transporteinrichtung zum Transport der Behälter und Direktdruckköpfe zum Aufbringen des Direktdrucks während des Transports. Ein derartiger Direktdruckkopf ist beispielsweise ein Tinten- strahldruckkopf, der eine Vielzahl von Druckdüsen aufweist, die typischerweise in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind (beispielsweise 1000 bis 5000 jeweils in 1 bis 4 Düsenreihen). Für ein flächiges Druckbild erfolgt zusätzlich eine Relativbewegung zwischen der Behälteroberfläche und dem Direktdruckkopf, im Wesentlichen senkrecht zu den Düsenreihen. Das Druckbild selbst liegt als digitale Information in einer Computersteuerung zur Ansteuerung des Direktdruckkopfs vor. Weiterhin wird die Druckfarbe in einer nachfolgenden Aushärtestation über UV- oder andere Energiestrahlen, wie beispielsweise Elektronenstrahlen durch Vernetzung gehärtet. Für einen mehrfarbigen Druck sind mehrere Direktdruckköpfe mit verschiedenen Drucktinten vorgesehen.
Nachteilig dabei ist, dass die von den Direktdruckköpfen abgegebenen Farbtröpfchen durch den Fahrtwind verweht werden und dadurch die Qualität des Druckbilds vermindert wird. Folglich sind höhere Geschwindigkeiten oder Leistungen nur schwer oder gar nicht realisierbar und ein Einsatz bei höherer Luftfeuchtigkeit nicht gegeben. Darüber hinaus können sich auf den Behältern Staubpartikel oder dergleichen absetzen, die das Druckbild weiter verschlechtern oder die Druckdüsen verstopfen. Zusätzlich ist bei den bekannten Direktdruckmaschinen eine Farbne- belabsaugung notwendig, um den durch den Fahrtwind entstehenden Farbnebel zu sammeln.
Weiterhin ist nachteilig dabei, dass das Bedienpersonal umfangreich vor UV-Strahlung zum Aushärten der Druckfarbe, vor Farbpartikeln, Ozon usw. geschützt werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Direktdruckmaschine und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen eine zuverlässigere Bedruckung von Behältern mit einem Direktdruck von hoher Qualität bei einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit möglich ist. Zudem ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Bedienpersonal vor Gerüchen, jeglichen Strahlungen, Farbpartikeln und/oder Ozon effektiv zu schützen.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung eine Direktdruckmaschine zur Bedruckung von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Dadurch, dass die Druckdüsen der Direktdruckköpfe in der Behandlungskammer mit Vakuum angeordnet sind, erfolgt auch das Aufbringen des Direktdrucks im Vakuum. Folglich entsteht auch bei hohen Geschwindigkeiten kein Fahrtwind und damit auch keine Verwehung der Drucktropfen. Ferner wird auch kein Farbnebel oder dergleichen erzeugt und die Bedruckung ist unabhängig von den Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Ferner entsteht innerhalb der Behandlungskammer keine Staubentwicklung, die das Druckbild verunreinigen oder die Druckdüsen verstopfen könnte. Darüber hinaus schützt die Behandlungskammer das Bedienpersonal vor Gerüchen, jeglichen Strahlungen, Ozon und/oder Farbpartikeln.
Folglich ist es mit der Direktdruckmaschine möglich, die Behälter auch bei einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit mit einem Direktdruck von hoher Qualität zu versehen.
Die Direktdruckmaschine kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Die Direktdruckmaschine kann einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Produkts in die Behälter und/oder einem Verschließer nachgeordnet sein. Die Direktdruckmaschine kann dem Füllpro- zess aber auch vorgeschaltet sein und/oder einem Behälterherstellungsprozess direkt nachgeschaltet sein. Losgelöst davon, kann es sich auch um eine Direktdruckmaschine handeln, die keiner Anlage zugeordnet ist, sondern im sogenannten Stande Alone-Betrieb arbeitet.
Die Behälter können dazu vorgesehen sein, Getränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Im Allgemeinen können die Behälter für jegliche fließfähige bzw. abfüllbare Medien vorgesehen sein. Die Behälter können aus Kunststoff, Glas und/oder Metall bestehen, aber auch hybride Behälter mit Materialmischungen sind denkbar. Die Behälter können Flaschen, Dosen, Großbehälter und/oder Tuben sein.
Die Transporteinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Behälter fortlaufend oder intermittierend zu transportieren. Bei einem intermittierenden Transport werden die Behälter jeweils beim Bedrucken gegenüber den Direktdruckköpfen kurz angehalten und anschließend weitertransportiert. Die Direktdruckköpfe können mit einem Digital- bzw. Tintenstrahldruckverfahren arbeiten, bei dem die Tinte mittels einer Vielzahl von Druckdüsen an die Behälter abgegeben wird. "Tintenstrahldruckverfahren" kann bedeuten, dass in Kammern einer Druckdüse ein plötzlicher Druckanstieg über Piezo- oder Thermoelemente derart erzeugt wird, dass eine kleine Menge an Druckflüssigkeit durch die Druckdüse gedrückt und als Drucktropfen an den Behälter abgegeben wird. Die Direktdruckköpfe können jeweils eine Anzahl von Druckdüsen in einem Bereich von 100 bis 10000, insbesondere in einem Bereich von 1000 bis 5000 Düsen aufweisen. Die Druckdüsen können in einer oder mehreren Düsenreihen angeordnet sein (beispielsweise 1 - 4), die insbesondere parallel zur Behälterachse angeordnet sind. Die Direktdruckköpfe können digital ansteuerbare Direktdruckköpfe sein. Die Direktdruckmaschine kann zur Steuerung der Direktdruckköpfe und/oder der Transporteinrichtung und/oder von Behälteraufnahmen eine Steuerungseinheit umfassen oder mit dieser zusammenarbeiten bzw. verbunden sein.
Die Transporteinrichtung und die Direktdruckköpfe können dazu ausgebildet sein, die Behälter während des Transports zu bedrucken, insbesondere wobei die Direktdruckköpfe mit einer Behälterbewegung wenigstens abschnittsweise synchron mitlaufend ausgebildet sind. Mit der Behälterbewegung kann der Transport, eine Transportbewegung, eine Drehbewegung der Behälter per Behälteraufnahme, eine Verfahrbewegung der Behälter per zusätzlicher Verfahreinheit und/oder eine beliebige Kombination daraus sein. Beispielsweise können die Direktdruckköpfe an oder auf der Transporteinrichtung angeordnet sein. Zusätzlich können die Direktdruckköpfe mit einer zusätzlichen Verfahreinheit an der Transporteinrichtung angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass die Direktdruckköpfe mit einer von der Transporteinrichtung unabhängigen Verfahreinheit synchron mit der Transportbewegung der Behälter verfahrbar sind, vorzugsweise entlang der Transporteinrichtung.„Behandlungskammer mit Vakuum" kann hier bedeuten, dass die Behandlungskammer wenigstens im Betrieb mit einer Vakuumpumpe, Vakuumabsaugung oder dergleichen verbunden ist. Mit Vakuum kann ein Grobvakuum mit einem Druck von 300 - 1 mbar oder ein Feinvakuum von 1 - 10"3 mbar gemeint sein, das im Betrieb aufgebaut wird. Anders ausgedrückt kann die Behandlungskammer gegenüber einer Umgebung hermetisch abgedichtet sein, wobei über die Vakuumpumpe das Vakuum herstellbar ist. Beispielsweise kann die Behandlungskammer ein durch Wand-, Platten- und/oder Blechelemente gebildeter Raum sein.
„Schleusen" kann hier bedeuten, dass dies Transportabschnitte oder -einheiten sind, mit denen die Behälter aus der Umgebung in die Behälterkammer ein- bzw. umgekehrt ausbringbar sind, ohne dass dabei ein direkter Druckaustausch bzw. eine direkte Verbindung zwischen der Behälterkammer und der Umgebung entsteht. Beispielsweise kann eine Schleuse eine Kammer umfassen, die mit Verschlusselementen abwechselnd zur Umgebung und zur Behälterkammer ge- öffnet werden kann. Die Schleusen können mit der Transporteinrichtung integriert ausgebildet sein oder separat davon. Die Schleusen können der Transporteinrichtung vor- und nachgeordnet sein. Die Schleusen können über wenigstens eine Leitung verbunden sein. Dadurch kann zum Belüften der ausgangsseitigen Schleuse Luft aus der eingangsseitigen Schleuse abgesaugt werden, was Vakuumleistung einspart. Die Schleusen können mit Absaugstufen ausgebildet sein, um die Behälter schrittweise zu evakuieren bzw. zu belüften. Die Absaugstufen der beiden Schleusen können über Leitungen miteinander verbunden sein. Dadurch wird ebenfalls Vakuumleistung eingespart.
Die Schleusen können zum fortlaufenden oder intermittierenden Ein- und Ausbringen der Behälter während des Transports ausgebildet sein.
Die Transporteinrichtung kann einen wenigstens teilweise oder vollständig in der Behandlungskammer angeordneten Transporteur, insbesondere Rotor oder einzelne Shuttles auf einer Führungsbahn umfassen, an dem Druckstationen mit den Direktdruckköpfen ortsfest und/oder mit den Behältern mitführbar angeordnet sind. Dadurch ist die Transporteinrichtung besonders einfach aufgebaut. Der Rotor kann um eine vertikale Achse drehbar ausgebildet sein. "Vertikal" kann hier bedeuten, dass dies die Richtung ist, die auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist. Der Rotor kann aber auch als jede andere geeignete in sich geschlossene Transportbahn ausgebildet sein. Ebenso ist denkbar, dass die Transporteinrichtung als Lineartransporteur ausgebildet ist. Darüber hinaus kann die Transporteinrichtung zwei oder mehrere Umlenksterne mit einem dadurch geführten Transportband umfassen, so dass lineare und kreisbogenförmige Transportabschnitte zum Behältertransport gebildet werden. Ist der Rotor teilweise in der Behandlungskammer angeordnet, können die Schleusen in einem Übergangsbereich zwischen einem Teil des Rotors in der Behandlungskammer und einem anderen Bereich außerhalb der Behandlungskammer angeordnet sein. Die Direktdruckköpfe können an und/oder auf einer Transporteinrichtung gegenüber Behälteraufnahmen radial innenliegend oder radial außenliegend angeordnet sein.
Die Transporteinrichtung kann einen vollständig in der Behandlungskammer angeordneten Transporteur, insbesondere Rotor umfassen, an dem und/oder auf dem Druckstationen mit den Direktdruckköpfen angeordnet sind, wobei die Schleusen dem Rotor vor- bzw. nachgeordnet sind. Dadurch wird der Rotor von der Behandlungskammer vollständig umschlossen und braucht nicht in besonderer Weise gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Insbesondere können die Schleusen als Schleusensterne ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Schleusenstern ein Sternrad mit daran umfänglich angeordneten Behälteraufnahmetaschen und einen Schleu- senbereich umfassen, wobei die Behälteraufnahmetaschen im Schleusenbereich mit einem stationären Verschlusselement zum Abdichten der Behälteraufnahmetaschen zusammenwirken. Das Verschlusselement kann vorzugsweise umfänglich an dem Sternrad angeordnet sein.
In einer Druckstation können jeweils mehrere Direktdruckköpfe zum Druck unterschiedlicher Druckfarben und/oder Teildrucke des Direktdrucks angeordnet sein. Dadurch können die Behälter innerhalb eines Durchlaufs durch die Direktdruckmaschine mit mehreren Druckfarben, vorzugsweise allen vorgesehenen Druckfarben bedruckt werden. Ebenso ist es dadurch möglich die Behälter gleichzeitig mit mehreren Teildrucken zu versehen, wodurch die Druckgeschwindigkeit noch gesteigert wird. Die Druckfarben können mit UV-Licht und/oder Elektronenstrahlen aushärtbar sein. Mit„UV-Licht" kann hier ultraviolettes Licht gemeint sein. Die Druckfarben können Farbpigmente, eine polymerisierbare Matrix, Monomere, Oligomere, UV-Initiatoren, Wasser oder Lösungsmittel umfassen. Die Monomere und/oder Oligomere können durch vom UV- Initiator per UV-Licht gebildete Radikale oder durch Elektronenstrahlen vernetzbar sein. Eine Druckfarbe kann eine Farbe bestehend aus Gelb, Cyan, Magenta, Schwarz oder Weiß oder eine beliebige Mischfarbe daraus aufweisen. Die Druckköpfe können mit den Behältern wenigstens abschnittsweise mitgeführt werden, insbesondere zur Rundumbedruckung und / oder zur Erzielung höherer Leistungen oder stationär an der Bewegungsbahn platziert werden, was geringeren Aufwand erfordert. Ebenso können die Direktdruckköpfe an der radial innenliegende Seite, d.h. direkt auf der Transporteinrichtung angeordnet sein.
Die Transporteinrichtung kann mit Behälteraufnahmen ausgebildet sein, die Drehteller zum Drehen der Behälter beim Bedrucken umfassen. Die Behälteraufnahmen und ggf. die Direktdruckköpfe können am Umfang des Rotors, am Lineartransporteur, am Maschinenoberteil oder an dem Transportband angeordnet sein. Ferner können die Behälteraufnahmen jeweils einer Druckstation des Rotors zugeordnet sein. Die Behälteraufnahmen können den Drehteller zur Aufnahme des Behälterbodens und eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündung umfassen. Die Behälteraufnahmen können zusätzlich dazu ausgebildet sein, die Behälter während der Bedruckung gegenüber einem oder mehreren Direktdruckköpfen zu verschieben. Insbesondere können die Behälteraufnahmen dazu ausgebildet sein, die Behälter senkrecht und/oder parallel zu einer Druckrichtung des Direktdirektkopfs zu verdrehen bzw. zu verschieben. "Druckrichtung des Direktdruckkopfs" kann hier bedeuten, dass dies die Abgaberichtung der Drucktropfen aus dem Direktdruckkopf ist. Behälteraufnahmen können auch Klammern/Halterungen jeglicher Art umfassen, die die zu bedruckenden Behälter an deren Mündung und/oder Halsbereich zentrieren sowie halten. Eine Behälteraufnahme kann auch eine Kombination aus beiden Behälteraufnahmen, Drehteller und Klammer, sein. Denkbar ist, dass die Transporteinrichtung mehrere Transporteure umfasst, die dazu ausgebildet sind, Shuttles zur Aufnahme der Behälter entlang einer Transportbahn von einem der Transporteure zu einem anderen weiterzugeben. Die Shuttles können zur Aufnahme der Behälter ausschließlich an der Behältermündung ausgebildet sein. Die mehreren Transporteure können insgesamt oder es kann auch nur ein Teil der Transporteure in der Behandlungskammer angeordnet sein. Die Schleusen können dazu ausgebildet sein, die in den Shuttles gemeinsam mit den darin aufgenommenen Behälter zu schleusen. Die Transporteure können zum Transport der Shuttles mit Aufnahmeelementen ausgebildet sein.
Als Rotor kann eine Transporteinrichtung bezeichnet werden, die Teilabschnitte umfasst mit wenigstens einer gekrümmten Bahn, oder aber eine Transporteinrichtung, die ein geschlossenes Karussell umfasst.
Die Direktdruckköpfe einer Druckstation können wenigstens teilweise an einer Behälteraufnahme umfänglich nebeneinander angeordnet sein. Beispielsweise können die Direktdruckköpfe unmittelbar aneinander anschließend angeordnet sein. Dadurch kann die Direktdruckmaschine besonders kompakt aufgebaut werden. Ferner können die Direktdruckköpfe umfänglich an der Behälteraufnahme der Druckstation angeordnet sein.
Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, dass die Drehteller höhenverstellbar ausgebildet sind und die Direktdruckköpfe einer Druckstationen wenigstens teilweise an der Behälteraufnahme übereinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt können die Drehteller entlang der Behälterlängsachsen verfahrbar ausgebildet sein. Dadurch können die Direktdruckköpfe in einer Druckstation noch kompakter angeordnet werden, wodurch die benötigte Grundfläche der Direktdruckmaschine und damit die Anlagenkosten verringert werden. Darüber hinaus kann die Behandlungskammer so besonders kompakt ausgeführt werden, so dass der Aufwand zur Herstellung des Vakuums verringert wird. Die Drehteller können gemeinsam mit den Zentrierglocken der Behälteraufnahmen höhenverstellbar ausgebildet sein. Diesbezüglich wird auf die WO 2012/022746 hingewiesen, deren Offenbarungsgehalt hier umfänglich einbezogen wird. Vorzugsweise können die Direktdruckköpfe längs der Höhenverstellung der Drehteller übereinander angeordnet sein. Dadurch werden die Behälter zum Druck verschiedener Druckfarben und/oder Teildrucke mit der Höhenverstellung zu den übereinander angeordneten Direktdruckköpfen verfahren.
Die Schleusen können mitlaufende Behälteraufnahmetaschen umfassen, die mit Öffnungen zum Ein- und Ausbringen der Behälter in die Behandlungskammer ausgebildet sind, wobei insbesondere die Öffnungen im Bereich einer Schleuse mit stationären Verschlusselementen zusam- menwirken.„Mitlaufend" kann hier bedeuten, dass die Transportbewegung der Behälteraufnahmetaschen mit dem Transport der Transporteinrichtung synchronisiert ist. Denkbar ist auch, dass die mitlaufenden Behälteraufnahmetaschen eine, zwei oder mehrere Behälteraufnahmen aufweisen. Dadurch ist es möglich, die Behälter in den Behälteraufnahmen gleichzeitig zu transportieren und in die Behandlungskammer ein- und auszuschleusen. Vorzugsweise können die Behälteraufnahmetaschen wannenartig oder halbschalenartig ausgebildet sein.
Die Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen können im Bereich der Schleusen gegenüber der Umgebung abdichtbar sein. Vorzugsweise können dazu die Behälteraufnahmetaschen mit den stationären Verschlusselementen zusammenwirken, so dass dadurch jeweils eine abgedichtete Transportkammer für einen, zwei oder mehrere Behälter gebildet wird. Dazu kann der Rand der Öffnung mit einem Dichtelement, vorzugsweise einer Dichtlippe, ausgebildet sein, die beim Ein- und Ausschleusen am stationären Verschlusselement anliegen.
Ist der Rotor teilweise in der Behandlungskammer angeordnet, können die Druckstationen mit den Behälteraufnahmetaschen ausgebildet sein, die im Bereich der Schleusen mit den stationären Verschlusselementen zusammenwirken. Vorzugsweise kann jede Druckstation mit genau einer Behälteraufnahmetasche ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass mehrere Druckstationen zusammen mit einer Behälteraufnahmetasche ausgebildet sind.
Die Schleuse zum Einbringen der Behälter kann wenigstens eine Vorbehandlungseinrichtung für die Behälter umfassen, insbesondere mit einem Modul zur Behandlung der Behälter mit einem Primer und/oder einer Aushärtestation für den Primer. Dadurch kann der Bauraum im Bereich der Schleuse genutzt werden, um den Primer zum besseren Anhaften des Direktdrucks auf den Behältern aufzutragen. Ferner ist es dadurch möglich, den Primer im Vakuum oder einem Teilvakuum auszuhärten, wodurch weniger Gerüche, Ozon oder Primerpartikel in die Umgebung gelangen, womit das Bedienpersonal besonders gut geschützt ist. Mit„Behandlung der Behälter mit einem Primer" kann hier das Auftragen einer Grundierung, eines Haftgrunds, eine Koronabehandlung und/oder eine Plasmabehandlung gemeint sein, mit der vorzugsweise das Anhaften des Direktdrucks auf den Behältern verbessert wird und/oder die Behälter gereinigt und/oder sterilisiert werden. Ebenso kann damit jede andere in der Drucktechnik übliche Vorbehandlung der Behälter gemeint sein. Alternativ ist auch denkbar, dass die Vorbehandlungseinrichtung innerhalb der Behandlungskammer oder außerhalb der Behandlungskammer und/oder der Schleuse angeordnet ist. Anders ausgedrückt, kann der Primer auch in der eigentlichen Behandlungskammer, d.h. Vakuumkammer aufgebracht werden. Zudem können Abschirmelemen- te in der Behandlungskammer angeordnet sein, um die Direktdruckköpfe und/oder die schon vorbehandelten Behälter vor einer unbeabsichtigten Einwirkung des Primers zu schützen.
Die Schleuse zum Ausbringen der Behälter kann wenigstens eine Nachbehandlungseinrichtung umfassen, insbesondere mit einem Inspektionsmodul, einer Aushärtestation für den Direktdruck, einem Barcode-Scanner und/oder einem Modul zum Auftragen eines Decklacks. Dadurch kann der Bauraum im Bereich der Schleuse für die Nachbehandlung der Behälter genutzt werden. Beispielsweise kann das Inspektionsmodul eine Kamera umfassen, mit der der Direktdruck mittels Bildverarbeitung inspiziert werden kann. Dadurch können Behälter mit Druckfehlern zuverlässig aussortiert werden. Die Aushärtestation für den Direktdruck kann im Vakuum oder einem Teilvakuum der Schleuse oder außerhalb der Behandlungskammer angeordnet sein. Bei einer Anordnung im Vakuum oder Teilvakuum entsteht weniger UV-Licht und Ozon, so dass das Bedienpersonal besonders gut geschützt ist. Der Barcode-Scanner kann zur Inspektion und/oder zum Einlesen eines Barcodes des Direktdrucks oder des Behälters ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, Behältertypen oder dergleichen bei der Inspektion zu identifizieren. Durch das Auftragen eines Decklacks wird der Direktdruck vor Kratzern geschützt. Alternativ ist auch denkbar, dass die Nachbehandlungseinrichtung innerhalb der Behandlungskammer oder außerhalb der Behandlungskammer und der Schleuse angeordnet ist.
Die Aushärtestation für den Primer und/oder die Aushärtestation für den Direktdruck oder Decklack können eine Bestrahlungseinrichtung mit einer UV-Lichtquelle und/oder einer Elektronenquelle umfassen. Beispielsweise kann die UV-Lichtquelle eine Bogenlampe oder eine oder mehrere UV-LEDs umfassen. Ferner kann die Elektronenquelle einen Strahlenemitter zur Abgabe von Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung im Bereich von 80-300 keV umfassen. Denkbar ist auch, dass die Bestrahlungseinrichtung mehrere der zuvor genannten Strahlungsquellen des gleichen oder verschiedenen Typs umfasst. Beispielsweise kann die Bestrahlungseinrichtung mehrere Module umfassen, die jeweils eine Strahlungsquelle und einen eigenen Strahlungsaustritt aufweisen.
Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung mit dem Anspruch 14 ein Verfahren zur Bedruckung von Behältern mit einem Direktdruck bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Dadurch, dass die Behälter fortlaufend oder intermittierend in die Behandlungskammer mit dem Vakuum ein- und ausgeschleust werden können und innerhalb der Behandlungskammer bei Vakuum mit den Druckdüsen der Direktdruckköpfe bedruckt werden, entsteht beim Transport kein Fahrtwind. Dadurch werden die Drucktröpfchen auf ihrem Weg von den Druckdüsen zum Behälter nicht verweht und der Direktdruck erhält so eine besonders hohe Qualität. Durch das Vakuum wird unabhängig von der Transportbewegung nur äußerst wenig Fahrtwind erzeugt, so dass die Behälter mit besonders hoher Geschwindigkeit transportiert und dabei bedruckt werden können. Folglich ist ein hoher Behälterdurchsatz bei hoher Druckqualität gewährleistet.
Das Verfahren kann vorzugsweise in einer Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1- 13 und/oder nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale durchgeführt werden. Ebenso kann das Verfahren sinngemäß die in Bezug auf die Direktdruckmaschine beschriebenen Merkmale einzelnen oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
Die Behälter können beim Einschleusen vorbehandelt werden, insbesondere durch Auftragen und/oder Aushärten eines Primers. Dadurch kann der Einschleusvorgang mit dem Auftragen bzw. Aushärten des Primers kombiniert werden, wodurch weniger Platz benötigt wird. Zudem haftet der Direktdruck durch den Primer besonders gut auf dem Behälter.
Der Direktdruck kann beim Ausschleusen nachbehandelt werden, insbesondere ausgehärtet, inspiziert und/oder mit einem Decklack versehen werden. Dadurch kann der Platz beim Ausschleusen integriert mit der Nachbehandlung genutzt werden. Durch die Nachbehandlung ist eine hohe Qualität und Beständigkeit des Direktdrucks gewährleistet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Direktdruckmaschine zur Bedruckung von Behältern in einer Draufsicht.
In der Figur 1 ist die Direktdruckmaschine 1 zur Bedruckung der Behälter 2 in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass die Behälter 2 entlang der Transportbahn T transportiert werden und dabei mit einem Direktdruck versehen werden. Zunächst werden die Behälter 2 mit dem Einlaufstern 10 und der Schleuse 6 in die Behandlungskammer 5 eingebracht und an die Transporteinrichtung 3 übergeben. Die Transporteinrichtung 3 ist als Rotor mit umfänglich angeordneten Behälteraufnahmen ausgebildet. Innerhalb der Behandlungskammer 5 werden die Behälter 2 mit der Transporteinrichtung 3 transportiert und dabei in den Druckstationen 4 mittels der Direktdruckköpfe 4a mit einem Direktdruck versehen. Anschließend werden die Behälter 2 mit der Schleuse 7 aus der Behandlungskammer 5 ausgebracht und an den Auslaufstern 1 1 übergeben, so dass sie beispielsweise einer nachfolgenden Behandlung, wie einer Nachbehandlung, einer Aushärteeinheit, einem Füller oder einer Verpackungsstation zugeführt werden. Im Detail ist die Schleuse 6 zum Einbringen der Behälter 2 als Schleusenstern mit einem Sternrad 6b und dem Schleusenbereich 6a ausgebildet. Die Behälter 2 werden dabei in Behälteraufnahmetaschen transportiert, die umfänglich am Sternrad 6b angeordnet sind und radial nach außen gerichtete Öffnungen aufweisen. Die Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen sind mit Dichtlippen versehen, die im Schleusenbereich 6a mit einem stationären Verschlusselement zusammenwirken (hier nicht dargestellt). Durch die Drehbewegung des Sternrads 6b werden die Behälteraufnahmetaschen dynamisch mit den Verschlusselementen verschlossen, in die Behandlungskammer 5 transportiert und darin wieder geöffnet.
Des Weiteren ist zu sehen, dass die Schleuse 6 zum fortlaufenden Einbringen der Behälter eine Vorbehandlungseinrichtung 8 umfasst, mit einem Modul 8a zum Auftragen eines Primers und einer Aushärtestation 8b zum Aushärten des Primers. Beispielsweise wird der Primer mit dem Modul 8a auf die Behälter 2 aufgesprüht und in der Aushärtestation 8b mittels Bestrahlung einer UV-Lichtquelle ausgehärtet. Das Modul 8a zum Auftragen des Primers und/oder die Aushärtestation 8b zum Aushärten des Primers können jeweils innerhalb des Schleusenbereichs 6a bzw. innerhalb der Behandlungskammer 5 angeordnet sein. Dadurch erfolgt das Aufsprühen bzw. die Aushärtung im Vakuum. Folglich entsteht weniger Sprühnebel und das UV-Licht wird nicht durch Sauerstoffmoleküle absorbiert, so dass besonders wenig Ozon entsteht. Ebenso ist denkbar, dass die Aushärtestation 8b eine Elektronenquelle zum Aushärten aufweist.
Anschließend werden die Behälter 2 an die Transporteinrichtung 3 mit den daran umfänglich angeordneten Druckstationen 4 übergeben. Damit korrespondierend sind auch die Behälteraufnahmen an der Transporteinrichtung 3 angeordnet, die mit höhenverstellbaren Drehtellern 4b zum Drehen der Behälter beim Bedrucken ausgebildet sind. Denkbar ist, dass die Behälteraufnahmen jeweils eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündungen und zur Zentrierung beim Drucken aufweisen.
Darüber hinaus sind der Rotor der Transporteinrichtung 3, die Druckstationen 4 und deren Direktdruckköpfe 4a mit den Druckdüsen vollständig in der Behandlungskammer 5 mit Vakuum angeordnet, das beispielweise ein Grobvakuum von 10 mbar ist. Zur Erzeugung des Vakuums ist die Behandlungskammer 5 mit einer hier nicht genauer dargestellten Vakuumpumpe zur Absaugung der Luft verbunden.
Die Druckstationen 4 weisen jeweils mehrere Direktdruckköpfe 4a zum Druck unterschiedlicher Druckfarben und/oder Teildrucke des Direktdrucks auf. Die Direktdruckköpfe sind teils umfänglich und teils übereinander am Drehteller angeordnet. Folglich sind die Behandlungskammer 5 und die Direktdruckmaschine 1 besonders kompakt aufgebaut. Dadurch kann die Standfläche für die Direktdruckmaschine und die Leistung zur Zeugung des Vakuums verringert werden.
Die Direktdruckköpfe 4a weisen in einer oder mehreren Reihen angeordnete Druckdüsen auf, die nach dem Tintenstrahldruckverfahren arbeiten. Die Reihen sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Drehachse des jeweils zugeordneten Drehtellers 4b ausgerichtet. Dadurch können die Behälter 2 bei einer Drehung mit den Drehtellern 4b mit einem Flächigen Direktdruck versehen werden.
Bei der Bedruckung wird ein Behälter 2 in einer Druckstation 4 mit dem Drehteller 4b sowohl um seine Längsachse gedreht als auch entlang der Längsachse höhenverstellt. Dadurch können die Behälter 2 vollumfänglich mit mehreren Druckfarben oder auch Teildrucken bedruckt und zu den mehreren übereinander angeordneten Direktdruckköpfen 4a verfahren werden. Beispielsweise werden die Behälter 2 in einer unteren Ebene mit den Farben Weiß, Gelb und Magenta von entsprechenden Direktdruckköpfe bedruckt und anschließend in eine zweite Ebene höhenverstellt. Anschließend werden die Behälter 2 mit zwei oder sogar noch mehr Farben mit entsprechend weiteren Direktdruckköpfen auf der zweiten Ebene, beispielsweise mit Cyan und Schwarz bedruckt.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Direktdruckköpfe 4a an der Transporteinrichtung 3 entlang der Transportbahn T verfahrbar und/oder höhenverstellbar ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist denkbar, dass die Direktdruckköpfe nicht an der Transporteinrichtung 3 mitlaufend sondern stationär entlang der Transportbahn T angeordnet sind und die Behälter 2 jeweils zu den Direktdruckköpfen verfahren, angehalten und dann bedruckt werden.
Nach dem Bedrucken mit dem Direktdruck werden die Behälter 2 mittels der Schleuse 7 aus der Behandlungskammer 5 ausgebracht. Diese ist ebenfalls als Schleusenstern mit dem Sternrad 7b und dem Schleusenbereich 7a ausgebildet. Entsprechend der Schleuse 6 sind auch bei der Schleuse 7 am Sternrad 7b umfänglich Behälteraufnahmetaschen mit radial nach außen gerichteten Öffnungen angeordnet. Diese wirken im Schleusenbereich 7a mit einem stationären Verschlusselement zusammen, dass dynamisch die Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen verschließt (hier nicht genauer dargestellt). Beim Austritt aus dem Schleusenbereich 7a werden die Behälteraufnahmetaschen wieder belüftet und an den Umgebungsdruck angepasst. Dadurch wird das Vakuum in der Behandlungskammer 5 erhalten, wobei dennoch die Behälter 2 fortlaufend ausgeschleust werden können. Des Weiteren ist zu sehen, dass die Schleuse 7 zum fortlaufenden Ausbringen der Behälter 2 eine Nachbehandlungseinrichtung 9 umfasst, hier mit dem Inspektionsmodul 9a und der Aushärtestation 9b für den Direktdruck. Das Inspektionsmodul 9a weist beispielsweise eine Kamera auf, mit der der Direktdruck vor dem Aushärten inspiziert wird. Hat der Direktdruck eine unzureichende Qualität, so kann der betroffene Behälter 2 ausgeschleust werden. Denkbar ist auch, dass die Aushärtestation 9b dabei deaktiviert wird, so dass die Druckfarbe abgewaschen und der Behälter 2 einfacher wiederverwertbar ist. Zur Auswertung der Kamerabilder kann das Inspektionsmodul 9a eine Bildverarbeitungseinheit umfassen oder mit dieser verbunden sein. Die Aushärtestation 9b für den Direktdruck ist beispielsweise mit einer UV-Lichtquelle ausgebildet, wodurch die Druckfarbe auf den Behältern 2 vernetzt wird. Ebenso ist denkbar, dass die Aushärtestation 9b anstelle der UV-Lichtquelle eine Elektronenquelle umfasst. Das Inspektionsmodul 9a bzw. die Aushärtestation 9b können im Schleusenbereich 7a oder in der Behandlungskammer 5 angeordnet sein, sodass noch weniger Ozon durch das Aushärten des Direktdrucks entsteht.
Insgesamt wird die Direktdruckmaschine 1 in der Figur 1 wie folgt eingesetzt:
Die Behälter 2 werden mit der Schleuse 6 in die Behandlungskammer 5 eingeschleust, in der durch eine Vakuumpumpe ein Vakuum aufgebaut ist. In der Behandlungskammer 5 werden die Behälter 2 mit der Transporteinrichtung 3 transportiert und dabei mittels Druckdüsen der Direktdruckköpfe 4a mit einem Direktdruck bedruckt. Anschließend werden die Behälter 2 wieder aus der Behandlungskammer 5 ausgeschleust.
Dadurch, dass die Behälter 2 innerhalb der Behandlungskammer 5 mit dem Vakuum transportiert werden, kann kein Fahrtwind entstehen, der die Drucktropfen bei höheren Geschwindigkeiten verwehen könnte. Folglich treffen die Drucktropfen auf die Behälter 2 besonders präzise auf, wodurch der Direktdruck eine besonders hohe Qualität trotz einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit hat. Darüber hinaus entsteht in der Behandlungskammer 5 durch das Vakuum kein Staub, der sich auf dem Direktdruck bzw. auf den Direktdruckköpfen 4a absetzen könnte. Dadurch wird die Qualität des Direktdrucks noch weiter gesteigert.
Darüber hinaus kann die Direktdruckmaschine 1 durch das Vakuum in der Behandlungskammer 5 unabhängig von der Umgebungstemperatur bzw.-Feuchtigkeit eingesetzt werden.
Des Weiteren ist die Belastung des Bedienpersonals durch Gerüche, UV-Strahlung, Ozon oder Farbpartikel vermindert, da diese in der Behandlungskammer 5 eingeschlossen sind. Insgesamt ist die Direktdruckmaschine 1 in der Figur 1 für eine Bedruckung der Behälter 2 mit einem Direktdruck bei besonders hohen Geschwindigkeiten und hoher Druckqualität einsetzbar.
Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.

Claims

Ansprüche
1 . Direktdruckmaschine (1 ) zur Bedruckung von Behältern (2), mit einer Transporteinrichtung (3) zum Transport der Behälter (2) und mit Direktdruckköpfen (4a) mit Druckdüsen zum Aufbringen eines Direktdrucks auf die Behälter (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Druckdüsen der Direktdruckköpfe (4a) in einer Behandlungskammer (5) mit Vakuum angeordnet sind, die mit Schleusen (6, 7) zum Ein- und Ausbringen der Behälter (2) ausgebildet ist.
2. Direktdruckmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Transporteinrichtung (3) einen wenigstens teilweise oder vollständig in der Behandlungskammer (5) angeordneten Transporteur, insbesondere Rotor umfasst, an dem Druckstationen (4) mit den Direktdruckköpfen (4a) ortsfest und/oder mit den Behältern (2) mitführbar angeordnet sind.
3. Direktdruckmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Transporteinrichtung (3) einen vollständig in der Behandlungskammer (5) angeordneten Transporteur, insbesondere Rotor umfasst, an dem und/oder auf dem Druckstationen (4) mit den Direktdruckköpfen (4a) angeordnet sind, wobei die Schleusen (6, 7) dem Rotor vor- bzw. nachgeordnet sind und insbesondere als Schleusensterne (6b, 7b) ausgebildet sind.
4. Direktdruckmaschine (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeweils in einer Druckstation (4) mehrere Direktdruckköpfe (4a) zum Druck unterschiedlicher Druckfarben und/oder Teildrucke des Direktdrucks angeordnet sind.
5. Direktdruckmaschine (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die
Transporteinrichtung (3) mit Behälteraufnahmen ausgebildet ist, die Drehteller (4b) zum Drehen der Behälter beim Bedrucken umfassen.
6. Direktdruckmaschine (1 ) nach Anspruch 4 und 5, wobei die Direktdruckköpfe (4a) einer Druckstation (4) wenigstens teilweise an einer Behälteraufnahme umfänglich nebeneinander angeordnet sind.
7. Direktdruckmaschine (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Drehteller (4b) höhenverstellbar ausgebildet sind und die Direktdruckköpfe (4a) einer Druckstation (4) wenigstens teilweise an der Behälteraufnahme übereinander angeordnet sind.
8. Direktdruckmaschine (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schleusen (6, 7) mitlaufende Behälteraufnahmetaschen umfassen, die mit Öffnungen zum Ein- und Ausbringen der Behälter (2) in die Behandlungskammer (5) ausgebildet sind, wobei insbesondere die Öffnungen im Bereich einer Schleuse (6, 7) mit stationären Verschlusselementen zusammenwirken.
9. Direktdruckmaschine (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die
Schleuse (6, 7) zum Einbringen der Behälter (2) wenigstens eine Vorbehandlungseinrichtung (8) umfasst, insbesondere mit einem Modul (8a) zur Behandlung der Behälter mit einem Primer und/oder einer Aushärtestation (8b) für den Primer.
10. Direktdruckmaschine (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die
Schleuse (7) zum Ausbringen der Behälter (2) wenigstens eine Nachbehandlungseinrichtung (9) umfasst, insbesondere mit einem Inspektionsmodul (9a), einer Aushärtestation (9b) für den Direktdruck, einem Barcode-Scanner und/oder einem Modul zum Auftragen eines Decklacks.
1 1. Direktdruckmaschine (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Aushärtestation (8b) für den Primer und/oder die Aushärtestation (9b) für den Direktdruck eine Bestrahlungseinrichtung mit einer UV-Lichtquelle und/oder einer Elektronenquelle umfasst.
12. Direktdruckmaschine (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Vakuum in der Behandlungskammer (5) ein Grobvakuum mit 300 - 1 mbar oder ein Feinvakuum mit 1 - 10"3 mbar ist.
13. Direktdruckmaschine (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Transporteinrichtung (3) und die Direktdruckköpfe (4a) dazu ausgebildet sind, die Behälter (2) während des Transports zu bedrucken, insbesondere wobei die Direktdruckköpfe (4a) mit einer Behälterbewegung wenigstens abschnittsweise synchron mitlaufend ausgebildet sind.
14. Verfahren zur Bedruckung von Behältern (2) mit einem Direktdruck, wobei die Behälter (2) mit einer Transporteinrichtung (3) transportiert und mittels Druckdüsen von Direktdruckköpfen (4a) mit dem Direktdruck bedruckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (2) in eine Behandlungskammer (5) mit Vakuum ein- und ausgeschleust werden, und dass die Behälter (2) innerhalb der Behandlungskammer (5) mit den Druckdüsen der Direktdruckköpfe (4a) bedruckt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Behälter (2) beim Einschleusen vorbehandelt werden, insbesondere durch Auftragen und/oder Aushärten eines Primers.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Direktdruck beim Ausschleusen nachbehandelt werden, insbesondere ausgehärtet, inspiziert und/oder mit einem Decklack versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 16, wobei die Druckdüsen der Direktdruckköpfe (4a) durch eine programmierbare Steuerungseinheit digital gesteuert werden.
EP16781089.4A 2015-11-20 2016-10-06 Direktdruckmaschine und verfahren zur bedruckung von behältern mit einem direktdruck Active EP3377325B1 (de)

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