WO2010069902A1 - Verfahren und druckmaschine zum bedrucken eines substrats - Google Patents

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WO2010069902A1
WO2010069902A1 PCT/EP2009/067024 EP2009067024W WO2010069902A1 WO 2010069902 A1 WO2010069902 A1 WO 2010069902A1 EP 2009067024 W EP2009067024 W EP 2009067024W WO 2010069902 A1 WO2010069902 A1 WO 2010069902A1
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WO
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ink
color
roller
carrier
transfer
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/067024
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Kleine Jaeger
Juergen Kaczun
Original Assignee
Basf Se
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Publication date
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    • 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
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14161—Structure having belt or drum with holes filled with ink
    • 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
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/0057—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material where an intermediate transfer member receives the ink before transferring it on the printing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M2205/00—Printing methods or features related to printing methods; Location or type of the layers
    • B41M2205/08—Ablative thermal transfer, i.e. the exposed transfer medium is propelled from the donor to a receptor by generation of a gas

Definitions

  • the invention relates to a method for printing a substrate, wherein the color is transferred from a color carrier to the substrate according to a predetermined pattern, wherein the color is first transferred with a transfer device from an ink supply to the ink carrier. Furthermore, the invention relates to a printing machine comprising a color carrier for transferring color to a substrate to be printed according to a predetermined pattern and a transfer device for transferring color to the ink carrier.
  • a method for printing on a substrate in which drops of paint are thrown from a substrate coated with a color onto a substrate to be printed is known, for example, from US Pat. No. 6,241,344.
  • energy is introduced by the carrier into the ink onto the carrier at the position at which the substrate is to be printed.
  • a part of the color evaporates, so that it dissolves from the carrier.
  • Due to the pressure of the evaporating paint the ink droplet thus dissolved is thrown onto the substrate.
  • the necessary energy for transferring the color is introduced, for example, by a laser.
  • the carrier to which the ink is applied for example, is a circulating belt, on which by means of a coating device in front of the printing area paint is applied.
  • the laser is located inside the circulating belt, so that the laser acts on the carrier on the side facing away from the paint.
  • the application of the ink to the ink carrier takes place, for example, by means of a roller immersed in an ink supply.
  • a corresponding printing press is furthermore known, for example, from US Pat. No. 5,021,808.
  • color is applied from a reservoir with an applicator on a circulating belt, which is within the circulating belt, a laser through which the ink is evaporated at predetermined positions and is thrown onto the substrate to be printed.
  • the tape is made of a transparent material for the laser.
  • the circulating belt In order to selectively evaporate the paint, it is possible for the circulating belt to be coated with an absorption layer in which the laser light is absorbed and converted into heat, thus evaporating the paint at the laser's exposure position.
  • the application of the ink to the ink carrier is generally carried out by rolling mills, wherein a roller immersed in a paint-containing reservoir and the color is transferred by means of the roller on the flexible support.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a printing press for printing a substrate, which enable a homogeneous coloring of the ink carrier.
  • the object is achieved by a method for printing a substrate, wherein the color is transferred from a color carrier to the substrate according to a predetermined pattern, wherein the color is first transferred with a transfer device from an ink supply to the ink carrier. The color is applied with a color plate on a paint roller of the transfer device.
  • a printing machine comprising a color carrier for transferring color to a substrate to be printed according to a predetermined pattern and a transfer device for transferring color to the ink carrier.
  • the transfer device comprises at least one inking roller and a color plate, wherein a gap is formed between the inking plate and the inking roller, by means of which a color film on the inking roller can be produced from the ink.
  • the use of the color plate and the gap between the inking plate and the inking roller ensures that a homogeneous ink film is produced on the inking roller.
  • the color carrier can then be further colored homogeneously, which contributes to the production of a homogeneous print image.
  • Another advantage of using the color plate for applying the ink to the inking roller is that no ink supply is required, into which the inking roller dips and in which particles contained in the ink can sediment.
  • the ink supply is positioned separately from the applicator and sedimentation can be prevented by simply stirring the ink supply.
  • the gap between the color plate and the inking roller is preferably designed such that the applied color has a layer thickness in the range from 1 to 5000 ⁇ m having.
  • the layer thickness of the color can be adjusted by the gap width.
  • the paint shield is movably mounted in the applicator.
  • the color shield can be moved away in the axial direction to the inking roller or from the inking roller. The smaller the gap between the inking roller and the color plate, the smaller the layer thickness of the ink applied to the inking roller.
  • the gap between the ink roller and the ink shield, through which the ink film is formed on the ink roller preferably a gap width in the range of 1 to 5000 microns .
  • the respective gap width depends on the layer thickness of the paint to be applied. Due to the rotational movement of the ink roller, the layer thickness of the ink is generally smaller than the gap width. The exact gap width generally results from the flow rate of the paint and the pressure of the ink supplied.
  • the color plate has a curvature and is arranged so that the distance between the color plate and ink roller is substantially constant. Due to the substantially constant distance between the inking plate and the ink roller, a homogeneous coloring of the inking roller is possible. In particular, this avoids the formation of a color pool between the inking plate and the inking roller, in which, for example, dead spaces may arise in which the ink once introduced remains in the ink and no exchange takes place. This can lead to aging of the color and lead to a deterioration of the printed image with an adjustment of the distance or a color change.
  • the substantially constant distance between the inking plate and the inking roller over the entire surface of the inking plate ensures that a continuous color exchange takes place and thus no ink residue adheres to the inking roller, which can lead to a deterioration of the printed image.
  • substantially constant distance in the sense of the present invention means, in particular, that the maximum deviation from the mean distance between inking plate and inking roller is less than 15%, preferably less than 10%.
  • the ink shield is connected to at least one nozzle for introducing color into the gap between ink shield and ink roller. It is more preferable if more than one nozzle is provided. If more than one nozzle is present in order to introduce color into the gap between the inking plate and the inking roller, they are preferably evenly distributed over the width of the color plate. In particular, it is advantageous if the nozzles in one or more Rows are spread over the paint shield. Through the use of nozzles for introducing the color, the color can be easily inserted through the paint shield in the gap. As an alternative to the use of nozzles, however, any other device can be used with which the color plate can be supplied with paint.
  • the transfer device further comprises a transfer roller. If the transfer device also comprises a transfer roller, the ink is transferred from the inking roller to the transfer roller and further applied to the ink carrier by the transfer roller. By using the transfer roller, a further homogenization of the layer thickness and thus a homogenization of the color applied to the ink carrier takes place.
  • a gap is formed between the inking roller and the transfer roller, which has a gap width which is smaller than the layer thickness of the ink film which is applied to the inking roller.
  • the ink applied to the inking roller comes into contact with the transfer roller in the region of the nip, and at least part of the ink applied to the inking roller is transferred to the transfer roller.
  • the gap between the transfer roller and ink roller has a constant gap width.
  • the gap width between the inking roller and the transfer roller is in the range of 1 to 100 ⁇ m, in particular in the range of 2 to 20 ⁇ m.
  • an anilox roller is possible. Due to the cup structure on the surface of such an anilox roller, a defined amount of ink is transferred by contact with the transfer roller. As a result, the formation of a homogeneous color film is also possible.
  • the transfer of the ink from the transfer roller to the ink carrier takes place.
  • the ink carrier is guided over a counter-roller with which the ink carrier is positioned against the transfer roller or, if no transfer roller is present, against the ink roller ,
  • the transfer device further comprises a device for removing ink.
  • a device for removing ink With the help of the Direction for removing paint is not removed on the color carrier transferred color and returned to the color supply.
  • color evaporated solvent in the paint reservoir can be supplemented.
  • the color contained in the ink supply pumped or stirred. By pumping or stirring, there is a uniform mixing of all components contained in the ink supply.
  • the transfer device comprises a transfer roller
  • the device for removing ink is arranged on the transfer roller.
  • ink is removed from the ink carrier, before again with the transfer roller ink is applied to the ink carrier.
  • the ink removed from the ink carrier by the transfer roller is then removed from the transfer roller by the paint removal device.
  • the device for removing paint can also be arranged on the inking roller. In this case, the untransferred or removed again from the ink carrier ink is transferred from the transfer roller to the ink roller and then removed from the ink roller before re-inking.
  • a device for removing color are, for example, take-off rollers or squeegees. However, any other suitable device for removing paint may be used.
  • the transfer device does not comprise a transfer roller, it is advantageous if the device for removing ink is positioned on the ink roller. The removal of the color is then generally immediately before again using the color plate is applied to the paint roller.
  • the transfer device formed according to the invention is particularly suitable for printing machines in which the ink is transferred from the ink carrier to the substrate in accordance with a predetermined pattern by introducing energy through the flexible carrier into the ink. By introducing the energy, a part of the color evaporates in the area of action of the energy, whereby a drop of paint is thrown onto the substrate to be printed.
  • a printing gap in the range of 0 to 2 mm, in particular in the range of 0.01 to 1 mm is formed between the ink carrier and the substrate to be printed in an advantageous manner.
  • the smaller the printing gap between the flexible support and the substrate to be printed the less the droplet expands when it strikes the substrate to be printed, and the more uniform the printed image remains.
  • a uniform printed image is also achieved by producing a uniform layer thickness of the ink to be transferred on the ink carrier by using the transfer device according to the invention.
  • a substantially constant amount of ink is also transferred to the substrate.
  • the pressure points thus generated thus each have substantially the same size and thickness.
  • the energy is preferably introduced into the color in a focused manner by the flexible carrier.
  • the size of the point to which the energy to be introduced is focused corresponds to the size of the point to be transferred as a function of the substrate.
  • points to be transferred have a diameter in the range of 20 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the size of the point to be transferred may differ depending on the substrate to be printed and the printed product produced therewith. For example, it is possible to choose a large focus especially in the production of printed circuit boards.
  • a font for printed products in which a font is displayed, generally small printing dots are preferred for producing a clear typeface.
  • the ink carrier used in the printing press, to which the ink is applied with the transfer device according to the invention is preferably designed to be flexible and in particular ribbon-shaped.
  • the color carrier is a film.
  • the thickness of the ink carrier is preferably in the range of 1 to about 500 microns, in particular in the range of 10 to 200 microns. It is advantageous to carry out the ink carrier as possible in a small thickness, so that the energy introduced by the carrier is not scattered in the carrier and so a clean print image is generated.
  • transparent polymer films are suitable, for example, for the energy used.
  • the ink carrier is preferably formed as a circulating belt.
  • the ink carrier rotates at least two deflection rollers on which the direction of the ink carrier is changed.
  • the ink is applied by means of the transfer device to the ink carrier before it reaches the printing position, that is, the point at which the ink is transferred from the ink carrier to the substrate to be printed with the aid of the energy input. After printing, some of the ink has been transferred from the ink carrier to the substrate. As a result, no homogeneous color film is on the support. For a next printing process, it is thus necessary to re-coat the ink carrier with paint. This occurs during the next pass of the corresponding position on the transmission device.
  • the ink present on the ink carrier Before a subsequent application of ink to the ink carrier, it is preferable first to remove the ink present on the ink carrier before a subsequent application of ink to the ink carrier.
  • This can be done for example by means of a suitable roller or a squeegee.
  • the removal of the color takes place with a roller. It is preferred if the same role is used, with which the color is applied to the ink carrier. In general, this is either the transfer roller, if the transfer device comprises such, or the ink roller.
  • the rotational movement of the roller is in the opposite direction to the movement of the flexible carrier.
  • the device for removing color By the device for removing color, the color is then removed from the roll farther and, as previously described, fed back to the ink supply.
  • a second device for removing paint is provided, with which the ink is removed from the ink carrier.
  • any, known in the art squeegee can be used.
  • the ink carrier In order to avoid that the ink carrier is damaged when applying the paint or when removing the color, it is preferred if the ink carrier by means of a counter-roller against the transfer roller or the ink roller, with which the ink is applied to the ink carrier, or Roll that removes the paint from the backing or presses the squeegee that removes paint from the backing.
  • the back pressure is adjusted so that the color in Essentially completely removed, but it does not cause damage to the color carrier.
  • a tensioning device with which the ink carrier is stretched in the printing area.
  • occurring distortion waves can be smoothed in the ink carrier, for example.
  • a tensioning device is preferably used which has, for example, at least two guide elements which are arranged on both sides of the device for introducing energy.
  • at least one guide element is arranged in the transport direction of the ink carrier in front of the device for introducing energy and at least one guide element behind the device for introducing energy.
  • the tensioning device As guide elements, along which the ink carrier is guided in order to tension it, it is possible to use any elements known and suitable to the person skilled in the art. Suitable guide elements are for example tension rollers, air cushions or stationary rods. In an alternative embodiment, it is also possible for the tensioning device to comprise a guide element that is permeable to the energy used.
  • the guide element which is permeable to the energy used is located directly on the pressure area in this case. That is, the guide member is positioned between the energy input device and the ink carrier such that the energy with which the ink evaporates from the carrier and is transferred to the substrate is passed through the guide member.
  • a laser is preferably used as energy used to vaporize the ink and transfer it to the substrate to be printed.
  • Advantage of a laser is that the laser beam used can be bundled to a very small cross-section. A targeted energy input is thus possible.
  • a suitable absorber is contained in the ink, which absorbs the laser light and converts it into heat.
  • the flexible carrier is coated with a corresponding absorber or is made from such an absorber or contains such an absorber which absorbs the laser light and converts it into heat.
  • the flexible support is made of a material transparent to the laser radiation and the absorber which converts the laser light into heat is contained in the paint.
  • Suitable absorbers are, for example, carbon black, metal nitrites or metal oxides.
  • any, known in the art ink is suitable. Preference is given to the use of liquid colors. These usually contain at least one solvent and color-forming solids, for example pigments.
  • the paint contains, for example, a solvent and electrically conductive particles dispersed in the solvent. In this case, for example, a printed circuit board can be printed with the ink used.
  • it is particularly preferred when using a laser for energy input if the color also contains an additive that absorbs the laser radiation and converts it into heat.
  • the substrate to be printed is preferably paper.
  • any other substrate with the printing press with the transfer device according to the invention.
  • plastics such as plastic films, metal foils or composite films can be printed with the printing press.
  • plastic films, metal foils or composite films can be used, for example, for packaging.
  • the printing machine and the method for printing printed circuit boards are also suitable.
  • the substrate to be printed is usually any printed circuit board substrate known to those skilled in the art.
  • the printed circuit substrate can be both solid and flexible.
  • the single figure shows a schematic representation of an inventively designed printing machine.
  • a printing machine 1 comprises a color carrier 3, which is designed as an endless belt in the embodiment shown here and is guided around a plurality of deflection rollers 5. On the ink carrier 3, a color for printing a substrate 7 is applied.
  • the printing machine may comprise a clamping device, not shown here, with which the ink carrier 3 is stretched in the printing area 9.
  • a clamping device comprises, for example, two guide elements, along which the ink carrier 3 is guided and which are located in the transport direction of the ink carrier, which is shown with an arrow 13, in front of and behind the exposure point of the laser.
  • the transfer device 15 in the embodiment shown here comprises a transfer roller 17 with which the ink is applied to the ink carrier 3.
  • the contact pressure required for applying the ink is realized by the deflection roller 5, which simultaneously acts as a counter-roller 19.
  • an inking roller 21 which may be formed as an anilox roller, the ink is applied to the transfer roller 17.
  • the ink roller 21 is colored according to the invention with a color plate 23.
  • a gap 25 is formed between the ink shield 23 and the inking roller 21, which has a substantially constant gap width in order to realize a uniform coloring of the ink carrier 3.
  • the inking roller 21 is formed as an anilox roller, it is advantageous for the inking roller 21 and the transferring roller 17 to contact each other to transfer the ink.
  • a uniformly thick inking means that the amount of ink over the width of the inking roller 21 is substantially constant.
  • the gap width of the gap 25, which is formed between the ink shield 23 and the ink roller 21, is preferably adjusted so that the layer thickness of the ink applied to the ink roller 21 is in the range between 1 and 5000 microns.
  • the inking plate 23 can be moved away from the inking roller 21 and in the direction of the inking roller 21.
  • the color plate 23 has a substantially same curvature as the surface of the ink roller 21.
  • the gap width between the ink shield 23 and the ink roller 21 is substantially constant. This allows a homogeneous, uniform application of ink to the ink roller 21st
  • the ink supply is preferably carried out via nozzles, not shown here, which open into the color plate 23. Through the nozzles, ink enters the gap between ink shield 23 and ink roller 21 and fills the gap. As a result, ink is transferred to the ink roller 21.
  • ink roller 21 and transfer roller 17 it is alternatively also possible to provide only one roller.
  • the ink roller 21 also serves as a transfer roller with which the ink is transferred to the ink carrier 3. It is also possible to provide more than two rollers. In this case, 17 further rollers are positioned between the ink roller 21 and the transfer roller.
  • the ink is removed from the ink roller 21 before re-application by means of the color plate 23.
  • a device for removing color 27 is used.
  • the device for removing color as a roller acting on the inking roller 21 is formed.
  • the device for removing paint 27 is arranged on the transfer roller.
  • a drip 29 is provided in the embodiment shown here. Trapped by the drip 29 color is passed back into a reservoir 31, which contains the color.
  • the color contained in the reservoir 31 may be added as needed from a solvent container 33 solvent. This is necessary, for example, to replace evaporated from the reservoir 31 solvent. It is also possible to add solvent from the solvent container 33, which has evaporated from the ink which is applied to the ink carrier 3 and, with the aid of the transfer roller 17, is removed from the latter after printing and fed back into the storage container 31.
  • an agitator 35 is further preferably provided. Suitable agitator 35 is any agitator known to the person skilled in the art.
  • any stirrer may be provided.
  • Suitable stirrers are, for example, propeller stirrers, disk stirrers, lattice stirrers, blade stirrers, anchor stirrers or radial stirrers.
  • the amount of solvent that has to be metered from the solvent container 33 into the storage container 31 can be determined, for example, by measuring the viscosity of the color in the storage container 31.
  • the amount of solvent to be metered is then determined via the viscometer 37.
  • the viscometer 37 is equipped with an automatic dosage for the solvent.
  • the paint is transported by a circulation pump 39 through a supply line 41 to the paint shield 23 with a circulation pump.
  • the color is then applied to the inking roller 21 with the inking plate 21. Excess paint can drip back into the drip 29 and flow back from there via a return line 43 into the reservoir 31.
  • ink not transferred to the substrate 7 is preferably removed from the ink carrier 3 after printing.
  • This can be done for example by means of the transfer roller 17.
  • the direction of rotation of the transfer roller 17 of the transport direction 13 of the ink carrier 3 is opposite.
  • the removed by means of the transfer roller 17 from the ink carrier 3 color is stripped, for example by means of the ink roller 21 of the transfer roller 17 and removed from the ink roller 21 by means of the device for removing paint 27 and fed into the drip 31. From the drip 31 from the color is conveyed via the return line 43 back into the reservoir 31.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrats (7), bei dem Farbe von einem Farbträger (3) auf das Substrat (7) entsprechend einem vorgegebenen Muster übertragen wird, wobei die Farbe zunächst mit einer Übertragungsvorrichtung (15) aus einem Farbvorrat (31) auf den Farbträger (3) übertragen wird. Die Farbe wird mit einem Farbschild (23) auf eine Farbwalze (21) der Übertragungsvorrichtung (15) aufgebracht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckmaschine, umfassend einen Farbträger (3) zum Übertragen von Farbe auf ein zu bedruckendes Substrat (7) nach einem vorgegebenen Muster sowie eine Übertragungsvorrichtung (15) zum Übertragen von Farbe auf den Farbträger (3). Die Übertragungsvorrichtung (15) umfasst zumindest eine Farbwalze (21) und einen Farbschild (23), wobei zwischen dem Farbschild (23) und der Farbwalze (21) ein Spalt (25) ausgebildet ist, durch den aus der Farbe ein Farbfilm auf der Farbwalze (21) erzeugt werden kann.

Description

Verfahren und Druckmaschine zum Bedrucken eines Substrats
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates, bei dem Farbe von einem Farbträger auf das Substrat entsprechend einem vorgegebenen Muster übertragen wird, wobei die Farbe zunächst mit einer Übertragungsvorrichtung aus einem Farbvorrat auf den Farbträger übertragen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine, umfassend einen Farbträger zum Übertragen von Farbe auf ein zu bedruckendes Substrat nach einem vorgegebenen Muster sowie eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Farbe auf den Farbträger.
Ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates, bei dem Farbtropfen von einem mit einer Farbe beschichteten Träger auf ein zu bedruckendes Substrat geschleudert wer- den, ist zum Beispiel aus US-B 6,241 ,344 bekannt. Zum Übertragen der Farbe wird an der Position, an der das Substrat bedruckt werden soll, Energie durch den Träger in die Farbe auf den Träger eingebracht. Hierdurch verdampft ein Teil der Farbe, so dass sich diese vom Träger löst. Durch den Druck der verdampfenden Farbe wird der so gelöste Farbtropfen auf das Substrat geschleudert. Durch gerichtetes Einbringen der Energie kann auf diese Weise die Farbe entsprechend eines zu druckenden Musters auf das Substrat übertragen werden. Die notwendige Energie zum Übertragen der Farbe wird zum Beispiel durch einen Laser eingebracht. Der Träger, auf den die Farbe appliziert ist, ist zum Beispiel ein umlaufendes Band, auf das mit Hilfe einer Auftragsvorrichtung vor dem Druckbereich Farbe aufgetragen wird. Der Laser befindet sich im Inneren des umlaufenden Bandes, so dass der Laser auf den Träger auf der der Farbe abgewandten Seite einwirkt. Das Aufbringen der Farbe auf den Farbträger erfolgt zum Beispiel durch eine Walze, die in einen Farbvorrat eingetaucht ist.
Eine entsprechende Druckmaschine ist weiterhin zum Beispiel auch aus US 5,021 ,808 bekannt. Auch hier wird Farbe aus einem Vorratsbehälter mit einer Auftragsvorrichtung auf ein umlaufendes Band aufgetragen, wobei sich innerhalb des umlaufenden Bandes ein Laser befindet, durch den die Farbe an vorgegebenen Positionen verdampft wird und so auf das zu bedruckende Substrat geschleudert wird. Das Band ist dabei aus einem für den Laser transparenten Material gefertigt. Um die Farbe gezielt zu ver- dampfen, ist es möglich, dass das umlaufende Band mit einer Absorptionsschicht beschichtet ist, in der das Laserlicht absorbiert wird und in Wärme umgewandelt wird, und so die Farbe an der Einwirkposition des Lasers verdampft. Das Auftragen der Farbe auf den Farbträger erfolgt dabei im Allgemeinen durch Walzwerke, wobei eine Walze in einen Farbe enthaltenden Vorratsbehälter eintaucht und die Farbe mit Hilfe der Walze auf den flexiblen Träger übertragen wird.
Nachteil der bekannten Verfahren und Systeme zum Aufbringen der Farbe auf den Farbträger ist, dass insbesondere bei Farben, die beispielsweise schwere Pigmente, zum Beispiel Metallpigmente, oder andere Substanzen enthalten, die zur Sedimentation neigen, nur schwer die Anforderungen an eine homogene Einfärbung erfüllt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Druckmaschine zum Bedrucken eines Substrates bereitzustellen, die eine homogene Einfärbung des Farbträgers ermöglichen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrats, bei dem Farbe von einem Farbträger auf das Substrat entsprechend einem vorgegebenen Muster übertragen wird, wobei die Farbe zunächst mit einer Übertragungsvorrichtung aus einem Farbvorrat auf den Farbträger übertragen wird. Die Farbe wird dabei mit einem Farbschild auf eine Farbwalze der Übertragungsvorrichtung aufgebracht.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Druckmaschine, umfassend einen Farbträger zum Übertragen von Farbe auf ein zu bedruckendes Substrat nach einem vorgegebenen Muster sowie eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Farbe auf den Farbträger. Die Übertragungsvorrichtung umfasst zumindest eine Farbwalze und einen Farbschild, wobei zwischen dem Farbschild und der Farbwalze ein Spalt ausge- bildet ist, durch den aus der Farbe ein Farbfilm auf der Farbwalze erzeugt werden kann.
Durch den Einsatz des Farbschildes und den Spalt zwischen Farbschild und Farbwalze wird erzielt, dass auf der Farbwalze ein homogener Farbfilm erzeugt wird. Mit Hilfe des homogenen Farbfilmes lässt sich dann weiter der Farbträger homogen einfärben, was zur Erzeugung eines homogenen Druckbildes beiträgt.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Farbschildes zum Auftragen der Farbe auf die Farbwalze ist, dass kein Farbvorrat erforderlich ist, in den die Farbwalze eintaucht und in dem in der Farbe enthaltene Partikel sedimentieren können. Der Farbvorrat ist separat von der Auftragsvorrichtung positioniert und ein Sedimentieren kann durch einfaches Rühren des Farbvorrates verhindert werden.
Der Spalt zwischen dem Farbschild und der Farbwalze ist vorzugsweise derart ausge- bildet, dass die aufgebrachte Farbe eine Schichtdicke im Bereich von 1 bis 5000 μm aufweist. Die Schichtdicke der Farbe lässt sich dabei durch die Spaltweite einstellen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Farbschild beweglich in der Auftragsvorrichtung befestigt ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Farbschild in axialer Richtung zur Farbwalze hin oder von der Farbwalze wegbewegt werden kann. Je kleiner der Spalt zwischen der Farbwalze und dem Farbschild ist, umso kleiner ist auch die Schichtdicke der auf die Farbwalze aufgebrachten Farbe.
Um eine Schichtdicke der auf die Farbwalze aufgebrachten Farbe im Bereich von 1 bis 5000 μm zu erhalten, weist der Spalt zwischen der Farbwalze und dem Farbschild, durch den der Farbfilm auf der Farbwalze erzeugt wird, vorzugsweise eine Spaltweite im Bereich von 1 bis 5000 μm auf. Die jeweilige Spaltweite ist dabei abhängig von der aufzubringenden Schichtdicke der Farbe. Aufgrund der Rotationsbewegung der Farbwalze ist die Schichtdicke der Farbe im Allgemeinen kleiner als die Spaltweite. Die genaue Spaltweite ergibt sich im Allgemeinen durch die Durchflussmenge der Farbe und den Druck der zugeführten Farbe.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Farbschild eine Krümmung aufweist und so angeordnet ist, dass der Abstand zwischen Farbschild und Farbwalze im Wesentlichen konstant ist. Durch den im Wesentlichen konstanten Abstand zwischen Farbschild und Farbwalze ist eine homogene Einfärbung der Farbwalze möglich. Insbesondere wird hierdurch vermieden, dass sich ein Farbpool zwischen dem Farbschild und der Farbwalze ausbildet, in dem zum Beispiel auch Toträume entstehen können, in denen die einmal darin eingebrachte Farbe verbleibt und kein Austausch mehr erfolgt. Dies kann zu Alterungen der Farbe führen und bei einer Verstellung des Abstandes oder einem Farbaustausch zu einer Verschlechterung des Druckbildes führen. Durch den im Wesentlichen konstanten Abstand zwischen Farbschild und Farbwalze über die gesamte Fläche des Farbschildes wird sichergestellt, dass ein kontinuierlicher Farbaustausch erfolgt und somit keine Farbrückstände an der Farbwalze haften bleiben, die zu einer Verschlechterung des Druckbildes führen können.
„Im Wesentlichen konstanter Abstand" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass die maximale Abweichung vom mittleren Abstand zwischen Farbschild und Farbwalze kleiner als 15 %, vorzugsweise kleiner als 10 % ist.
Zur Farbversorgung ist es vorteilhaft, wenn der Farbschild mit mindestens einer Düse zum Einbringen von Farbe in den Spalt zwischen Farbschild und Farbwalze verbunden ist. Mehr bevorzugt ist es, wenn mehr als eine Düse vorgesehen ist. Wenn mehr als eine Düse vorhanden ist, um Farbe in den Spalt zwischen Farbschild und Farbwalze einzubringen, so sind diese vorzugsweise gleichmäßig über die Breite des Farbschil- des verteilt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Düsen in einer oder in mehreren Reihen über den Farbschild verteilt sind. Durch die Verwendung von Düsen zum Einbringen der Farbe lässt sich die Farbe auf einfache Weise durch den Farbschild in den Spalt einführen. Alternativ zum Einsatz von Düsen kann jedoch auch jede beliebige andere Vorrichtung eingesetzt werden, mit der der Farbschild mit Farbe versorgt wer- den kann.
In einer Ausführungsform umfasst die Übertragungsvorrichtung weiterhin eine Übertragungswalze. Wenn die Übertragungsvorrichtung auch eine Übertragungswalze umfasst, so wird die Farbe von der Farbwalze auf die Übertragungswalze übertragen und weiter mit der Übertragungswalze auf den Farbträger aufgebracht. Durch den Einsatz der Übertragungswalze erfolgt eine weitere Homogenisierung der Schichtdicke und damit eine Vergleichmäßigung der auf den Farbträger aufgebrachten Farbe.
Um die Farbe von der Farbwalze auf die Übertragungswalze übertragen zu können, ist zwischen der Farbwalze und der Übertragungswalze ein Spalt ausgebildet, der eine Spaltweite aufweist, die kleiner ist als die Schichtdicke des Farbfilms, der auf die Farbwalze aufgebracht wird. Auf diese Weise gelangt die auf die Farbwalze aufgebrachte Farbe im Bereiche des Spaltes in Kontakt mit der Übertragungswalze und zumindest ein Teil der auf die Farbwalze aufgebrachten Farbe wird auf die Übertragungswalze übertragen. Um eine homogene Schichtdicke zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn der Spalt zwischen Übertragungswalze und Farbwalze eine konstante Spaltweite aufweist. Üblicherweise liegt die Spaltweite zwischen Farbwalze und Übertragungswalze im Bereich von 1 bis 100 μm, insbesondere im Bereich von 2 bis 20 μm.
Alternativ ist jedoch auch der Einsatz einer Rasterwalze möglich. Aufgrund der Näpfchenstruktur an der Oberfläche einer solchen Rasterwalze wird eine definierte Farbmenge durch Berührung mit der Übertragungswalze übertragen. Dadurch ist ebenfalls die Ausbildung eines homogenen Farbfilms möglich.
Auf die gleiche Weise wie die Übertragung der Farbe von der Farbwalze auf die Übertragungswalze erfolgt auch die Übertragung der Farbe von der Übertragungswalze auf den Farbträger. Um zu vermeiden, dass der Farbträger durch das Aufbringen der Farbe beschädigt wird, ist es bevorzugt, wenn der Farbträger über eine Gegenrolle geführt wird, mit der der Farbträger gegen die Übertragungswalze oder, wenn keine Übertra- gungswalze vorhanden ist, gegen die Farbwalze positioniert wird.
Um Farbreste von der Farbwalze bzw. der Übertragungswalze zu entfernen und dadurch jeweils frische Farbe auf die Farbwalze und Übertragungswalze und somit auch auf den Farbträger aufzubringen, ist es bevorzugt, wenn die Übertragungsvorrichtung weiterhin auch eine Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe umfasst. Mit Hilfe der Vor- richtung zum Abnehmen von Farbe wird nicht auf den Farbträger übertragene Farbe wieder abgenommen und in den Farbvorrat zurückgeführt. Hierzu ist es vorteilhaft, die mit der Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe von der Übertragungsvorrichtung abgenommene Farbe zu sammeln und beispielsweise mit Hilfe einer geeigneten Farbleitung in den Vorratsbehälter zurückzuführen.
Um eine gleichmäßige Farbqualität beizubehalten, ist es vorteilhaft, wenn zum Beispiel aus der Farbe verdunstetes Lösungsmittel im Farbvorratsbehälter ergänzt werden kann. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, die Viskosität der Farbe im Farbvorratsbehäl- ter zu messen und anhand der gemessenen Viskosität bei Bedarf Lösungsmittel zu ergänzen, um wieder die gewünschte Viskosität der Farbe einzustellen.
Um weiterhin zu vermeiden, dass Farbe im Farbvorrat sedimentiert, und auch um beispielsweise frisch hinzugefügtes Lösungsmittel oder ergänzte Farbe mit der bereits im Farbvorrat enthaltenen Farbe zu vermischen und die so erzeugte Mischung auch zu homogenisieren, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die im Farbvorrat enthaltene Farbe umgepumpt oder gerührt wird. Durch das Umpumpen oder Rühren erfolgt eine gleichmäßige Durchmischung aller im Farbvorrat enthaltenen Bestandteile.
Wenn die Übertragungsvorrichtung eine Übertragungswalze umfasst, so ist es bevorzugt, wenn die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe an der Übertragungswalze angeordnet ist. So wird zunächst von Mithilfe der Übertragungswalze Farbe vom Farbträger entfernt, bevor ebenfalls mit der Übertragungswalze erneut Farbe auf den Farbträger aufgebracht wird. Die mit der Übertragungswalze vom Farbträger entfernte Farbe wird dann mit der Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe von der Übertragungswalze entfernt. Auf diese Weise kann die nicht verdruckte Farbe wieder in den Farbvorrat zurückgeführt werden. Die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe kann jedoch auch an der Farbwalze angeordnet sein. In diesem Fall wird die nicht übertragene oder vom Farbträger wieder abgenommene Farbe von der Übertragungswalze auf die Farbwalze übertragen und dann von der Farbwalze vor einem erneuten Farbauftrag abgetragen.
Als Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe eignen sich zum Beispiel Abnahmewalzen oder Rakel. Auch jede beliebige andere geeignete Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe kann jedoch eingesetzt werden.
Wenn die Übertragungsvorrichtung keine Übertragungswalze umfasst, so ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe an der Farbwalze positioniert ist. Das Abnehmen der Farbe erfolgt dann im Allgemeinen unmittelbar bevor erneut mit Hilfe des Farbschildes Farbe auf die Farbwalze aufgetragen wird. Die erfindungsgemäß ausgebildete Übertragungsvorrichtung eignet sich insbesondere für Druckmaschinen, in denen die Farbe vom Farbträger auf das Substrat entsprechend eines vorgegebenen Musters übertragen wird, indem Energie durch den flexiblen Träger in die Farbe eingebracht wird. Durch das Einbringen der Energie verdampft ein Teil der Farbe im Einwirkbereich der Energie, wodurch ein Farbtropfen auf das zu bedruckende Substrat geschleudert wird.
Um ein homogenes Druckbild zu erhalten, ist zwischen dem Farbträger und dem zu bedruckenden Substrat in vorteilhafter Weise ein Druckspalt im Bereich von 0 bis 2 mm, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 1 mm ausgebildet. Je kleiner der Druckspalt zwischen dem flexiblen Träger und dem zu bedruckenden Substrat ist, umso weniger weitet sich der Tropfen beim Auftreffen auf das zu bedruckende Substrat auf und umso gleichmäßiger bleibt das Druckbild. Zudem wird ein gleichmäßiges Druckbild auch dadurch erzielt, dass durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung eine gleichmäßige Schichtdicke der zu übertragenden Farbe auf dem Farbträger erzeugt wird. Somit wird durch das Einbringen der Energie jeweils auch eine im Wesentlichen gleich bleibende Menge an Farbe auf das Substrat übertragen. Die so erzeugten Druckpunkte weisen damit jeweils im Wesentlichen gleiche Größe und Dicke auf.
Um ein sauberes Druckbild zu erzielen wird die Energie vorzugsweise fokussiert durch den flexiblen Träger in die Farbe eingebracht. Die Größe des Punktes, auf den die einzubringende Energie fokussiert wird, entspricht dabei der Größe des zu übertragenden Punktes in Abhängigkeit des Substrats. Im Allgemeinen weisen zu übertragende Punkte einen Durchmesser im Bereich von 20 μm bis 200 μm auf. Die Größe des zu über- tragenden Punktes kann jedoch in Abhängigkeit vom zu bedruckenden Substrat und dem damit hergestellten Druckerzeugnis abweichen. So ist es zum Beispiel möglich, insbesondere bei der Herstellung von bedruckten Leiterplatten einen großen Fokus zu wählen. Dagegen werden bei Druckerzeugnissen, bei denen eine Schrift dargestellt wird, im Allgemeinen kleine Druckpunkte zum Erzeugen eines klaren Schriftbildes be- vorzugt. Auch beim Drucken von Bildern und Graphiken ist es vorteilhaft, möglichst kleine Punkte zu drucken, um ein klares Bild zu erzeugen.
Der in der Druckmaschine eingesetzte Farbträger, auf den die Farbe mit der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung aufgebracht wird, ist vorzugsweise flexibel und insbesondere bandförmig ausgestaltet. Besonders bevorzugt ist der Farbträger eine Folie. Die Dicke des Farbträgers liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1 bis ca. 500 μm, insbesondere im Bereich von 10 bis 200 μm. Es ist vorteilhaft, den Farbträger möglichst in einer geringen Dicke auszuführen, damit die durch den Träger eingebrachte Energie nicht im Träger gestreut wird und so ein sauberes Druckbild erzeugt wird. Als Material eignen sich zum Beispiel für die eingesetzte Energie transparente Polymerfolien.
Der Farbträger ist bevorzugt als umlaufendes Band ausgebildet. Hierbei umläuft der Farbträger mindestens zwei Umlenkrollen, an denen die Richtung des Farbträgers geändert wird. Die Farbe wird mit Hilfe der Übertragungsvorrichtung auf den Farbträger aufgebracht, bevor dieser die Druckposition, das heißt die Stelle, an der die Farbe mit Hilfe des Energieeintrags vom Farbträger auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird, erreicht. Nach dem Druckvorgang ist ein Teil der Farbe vom Farbträger auf das Substrat übertragen worden. Dadurch befindet sich kein homogener Farbfilm mehr auf dem Träger. Für einen nächsten Druckvorgang ist es somit erforderlich, den Farbträger erneut mit Farbe zu beschichten. Dies erfolgt beim nächsten Durchlauf der entsprechenden Position an der Übertragungsvorrichtung. Um zu vermeiden, dass Farbe am Farbträger antrocknet und um jeweils eine gleichmäßige Farbschicht auf dem Farbträ- ger zu erzeugen, wird vor einem nachfolgenden Farbauftrag auf den Farbträger vorzugsweise zunächst die auf dem Farbträger befindliche Farbe entfernt. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe einer geeigneten Rolle oder einem Rakel erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Abtragen der Farbe mit einer Rolle. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die gleiche Rolle verwendet wird, mit der auch die Farbe auf den Farbträger aufgebracht wird. Im Allgemeinen handelt es sich hierbei entweder um die Übertragungswalze, wenn die Übertragungsvorrichtung eine solche umfasst, oder um die Farbwalze. Um die Farbe vom Farbträger abnehmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Drehbewegung der Rolle der Bewegung des flexiblen Trägers entgegengerichtet ist. Durch die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe wird die Farbe dann von der Rolle weiter entfernt und wie zuvor bereits beschrieben, dem Farbvorrat wieder zugeführt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass zum Beispiel eine zweite Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe vorgesehen ist, mit der die Farbe vom Farbträger abgenommen wird. Zusätzlich ist es jedoch auch dann vorteilhaft, die Farbe auch von der Übertragungswalze bzw. der Farbwalze wieder zu entfernen.
Bei Verwendung eines Rakels, mit dem die Farbe vom Farbträger beziehungsweise der Übertragungswalze oder der Farbwalze entfernt wird, kann jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Rakel eingesetzt werden.
Um zu vermeiden, dass der Farbträger beim Auftragen der Farbe beziehungsweise beim Abnehmen der Farbe beschädigt wird, ist es bevorzugt, wenn der Farbträger mit Hilfe einer Gegenwalze gegen die Übertragungswalze bzw. die Farbwalze, mit der die Farbe auf den Farbträger aufgebracht wird, beziehungsweise die Rolle, mit der die Farbe vom Träger entfernt wird, oder dem Rakel, mit dem die Farbe vom Träger ent- fernt wird, gedrückt wird. Der Gegendruck wird dabei so eingestellt, dass die Farbe im Wesentlichen vollständig entfernt wird, es jedoch nicht zu einer Schädigung des Farbträgers kommt.
Zur Verbesserung des Druckbildes im Druckbereich ist es weiterhin möglich, eine Spannvorrichtung vorzusehen, mit der der Farbträger im Druckbereich gespannt wird. Hierdurch können zum Beispiel auftretende Verzugswellen im Farbträger geglättet werden. Zum Spannen wird vorzugsweise eine Spannvorrichtung eingesetzt, die beispielsweise mindestens zwei Führungselemente aufweist, die beidseitig der Vorrichtung zum Einbringen von Energie angeordnet sind. Hierbei ist mindestens ein Füh- rungselement in Transportrichtung des Farbträgers vor der Vorrichtung zum Einbringen von Energie und mindestens ein Führungselement hinter der Vorrichtung zum Einbringen von Energie angeordnet. Durch die Führungselemente wird der Farbträger in dem Bereich, in dem die Energie eingebracht wird und die Farbe auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird, gespannt. Als Führungselemente, entlang denen der Farb- träger geführt wird, um diesen zu spannen, können alle beliebigen, dem Fachmann bekannten und geeigneten Elemente eingesetzt werden. Geeignete Führungselemente sind zum Beispiel Spannrollen, Luftkissen oder unbewegte Stangen. In einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Spannvorrichtung ein für die eingesetzte Energie durchlässiges Führungselement umfasst. Das für die eingesetzte Ener- gie durchlässige Führungselement befindet sich in diesem Fall direkt am Druckbereich. Das bedeutet, dass das Führungselement zwischen der Vorrichtung zum Einbringen von Energie und dem Farbträger positioniert ist, so dass die Energie, mit der die Farbe vom Träger verdampft und auf das Substrat übertragen wird, durch das Führungselement hindurchgeführt wird.
Als Energie, die eingesetzt wird, um die Farbe zu verdampfen und auf das zu bedruckende Substrat zu übertragen, wird vorzugsweise ein Laser eingesetzt. Vorteil eines Lasers ist, dass der eingesetzte Laserstrahl auf einen sehr kleinen Querschnitt gebündelt werden kann. Ein zielgerichteter Energieeintrag ist somit möglich. Um die Farbe vom flexiblen Träger zumindest teilweise zu verdampfen und auf das Substrat zu übertragen, ist es erforderlich, das Licht des Lasers in Wärme umzuwandeln. Hierzu ist es einerseits möglich, dass in der Farbe ein geeigneter Absorber enthalten ist, der das Laserlicht absorbiert und in Wärme umwandelt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der flexible Träger mit einem entsprechenden Absorber beschichtet ist oder aus einem solchen Absorber gefertigt ist bzw. einen solchen Absorber enthält, der das Laserlicht absorbiert und in Wärme umwandelt. Bevorzugt ist es jedoch, dass der flexible Träger aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material gefertigt ist und der Absorber, der das Laserlicht in Wärme umwandelt, in der Farbe enthalten ist. Als Absorber eignen sich zum Beispiel Ruß, Metallnitrite oder Metalloxide. Als Farbe, die mit der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung auf den Farbträger und mit Hilfe der Druckmaschine auf das zu bedruckende Substrat übertragen werden kann, eignet sich jede beliebige, dem Fachmann bekannte Druckfarbe. Bevorzugt ist der Einsatz von flüssigen Farben. Üblicherweise enthalten diese mindestens ein Lö- sungsmittel und farbbildende Feststoffe, beispielsweise Pigmente. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Farbe zum Beispiel ein Lösungsmittel und im Lösungsmittel dispergierte elektrisch leitfähige Partikel enthält. In diesem Fall kann mit der eingesetzten Farbe beispielsweise eine Leiterplatte gedruckt werden. Zusätzlich ist es insbesondere bei Einsatz eines Lasers zum Energieeintrag bevorzugt, wenn die Farbe weiterhin ein Additiv enthält, das die Laserstrahlung absorbiert und in Wärme wandelt.
Wenn herkömmliche Druckfarben eingesetzt werden, so ist das zu bedruckende Substrat vorzugsweise Papier. Es kann aber auch jedes beliebige andere Substrat mit der Druckmaschine mit der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung bedruckt werden. So können mit der Druckmaschine zum Beispiel auch Pappe oder andere Papiererzeugnisse, Kunststoffe, beispielsweise Kunststofffolien, Metallfolien oder Verbundfolien bedruckt werden. Derartige Kunststofffolien, Metallfolien oder Verbundfolien können zum Beispiel für Verpackungen eingesetzt werden. Auch eignen sich die Druckmaschine und das Verfahren zum Bedrucken von Leiterplatten. In diesem Fall ist das zu be- druckende Substrat üblicherweise ein beliebiges, dem Fachmann bekanntes Leiterplattensubstrat. Das Leiterplattensubstrat kann sowohl fest als auch flexibel sein.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Druckmaschine.
Eine Druckmaschine 1 umfasst einen Farbträger 3, der in der hier dargestellten Aus- führungsform als Endlosband ausgeführt ist und um mehrere Umlenkrollen 5 geführt ist. Auf den Farbträger 3 wird eine Farbe zum Bedrucken eines Substrates 7 aufgetragen.
Zum Bedrucken des Substrates 7 wird in einem Druckbereich 9 Energie durch den Farbträger 3 in die Farbe eingebracht. Durch das Einbringen der Energie in die Farbe verdampft ein Teil der Farbe, wodurch ein Farbtropfen auf das Substrat 7 geschleudert wird. Als Energie, die in die Farbe eingebracht wird, eignet sich zum Beispiel ein Laser 1 1. Geeignete Laser 11 , die eingesetzt werden können, um Energie in die Farbe einzubringen, sind zum Beispiel Faserlaser, die im Grundmode betrieben werden. Zur Verbesserung des Druckbildes kann die Druckmaschine eine hier nicht dargestellte Spannvorrichtung umfassen, mit der der Farbträger 3 im Druckbereich 9 gespannt wird. Eine solche Spannvorrichtung umfasst zum Beispiel zwei Führungselemente, entlang denen der Farbträger 3 geführt wird und die sich in Transportrichtung des Farbträgers, die mit einem Pfeil 13 dargestellt ist, vor und hinter der Einwirkstelle des Lasers befinden.
Die Farbe, die im Druckbereich 9 auf das Substrat 7 gedruckt wird, wird mit einer Übertragungsvorrichtung 15 auf den Farbträger 3 aufgebracht. Um einen gleichmäßigen Farbauftrag zu gewährleisten, umfasst die Übertragungsvorrichtung 15 in der hier dargestellten Ausführungsform eine Übertragungswalze 17, mit der die Farbe auf den Farbträger 3 aufgebracht wird. Der zum Aufbringen der Farbe erforderliche Anpressdruck wird durch die Umlenkrolle 5, die gleichzeitig als Gegenwalze 19 wirkt, realisiert. Mit Hilfe einer Farbwalze 21 , die als Rasterwalze ausgebildet sein kann, wird die Farbe auf die Übertragungswalze 17 aufgebracht. Die Farbwalze 21 wird erfindungsgemäß mit einem Farbschild 23 eingefärbt. Wenn die Farbwalze 21 nicht als Rasterwalze ausgebildet ist, ist zwischen dem Farbschild 23 und der Farbwalze 21 ein Spalt 25 ausgebildet, der eine im Wesentlichen konstante Spaltweite aufweist, um eine gleichmäßige Einfärbung des Farbträgers 3 zu realisieren. Wenn die Farbwalze 21 als Rasterwalze ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn sich Farbwalze 21 und Übertragungswalze 17 berühren, um die Farbe zu übertragen. Durch den Spalt mit im Wesentlichen konstanter Spaltweite beziehungsweise durch die Berührung bei Einsatz einer Rasterwalze wird ein gleichmäßig dicker Farbauftrag auf die Farbwalze 21 realisiert. Ein gleichmäßig dicker Farbauftrag bedeutet, dass die Farbmenge über die Breite der Farbwalze 21 im Wesentlichen konstant ist.
Die Spaltweite des Spalts 25, der zwischen dem Farbschild 23 und der Farbwalze 21 ausgebildet ist, wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Schichtdicke der auf die Farbwalze 21 aufgebrachten Farbe im Bereich zwischen 1 und 5000 μm liegt. Um eine unterschiedliche Schichtdicke der auf die Farbwalze 21 aufgebrachten Farbe zu realisieren, ist es vorteilhaft, wenn sich der Farbschild 23 von der Farbwalze 21 weg und in Richtung der Farbwalze 21 bewegen lässt.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Farbschild 23 eine im Wesentlichen gleiche Krümmung aufweist wie die Oberfläche der Farbwalze 21. Durch die im Wesentlichen gleiche Krümmung wird realisiert, dass die Spaltweite zwischen dem Farbschild 23 und der Farbwalze 21 im Wesentlichen konstant ist. Dies erlaubt einen homogen, gleichmäßigen Farbauftrag auf die Farbwalze 21. Die Farbversorgung erfolgt vorzugsweise über hier nicht dargestellte Düsen, die im Farbschild 23 münden. Durch die Düsen tritt Farbe in den Spalt zwischen Farbschild 23 und Farbwalze 21 aus und füllt den Spalt. Hierdurch wird Farbe auf die Farbwalze 21 übertragen.
Neben der hier dargestellten Ausführungsform mit Farbwalze 21 und Übertragungswalze 17 ist es alternativ auch möglich, nur eine Walze vorzusehen. In diesem Fall dient die Farbwalze 21 gleichzeitig als Übertragungswalze, mit der die Farbe auf den Farbträger 3 übertragen wird. Auch ist es möglich, mehr als zwei Walzen vorzusehen. In diesem Fall sind zwischen der Farbwalze 21 und der Übertragungswalze 17 weitere Walzen positioniert.
Zur Realisierung eines gleichmäßigen Farbauftrages auf die Farbwalze 21 wird die Farbe vor dem erneuten Aufbringen mit Hilfe des Farbschildes 23 von der Farbwal- ze 21 entfernt. Hierzu dient eine Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe 27. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe als Rolle, die auf die Farbwalze 21 wirkt, ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe 27 an der Übertragungswalze angeordnet ist. Auch ist es möglich, zusätzlich zu der an der Farbwalze 21 vorgesehenen Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe 27 eine Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe an der Ü- bertragungswalze 17 vorzusehen.
Insbesondere wenn mit der Übertragungswalze 17 auch überschüssige Farbe vor einem erneuten Farbauftrag vom Farbträger 3 entfernt wird, ist es bevorzugt, eine Vor- richtung zum Abnehmen von Farbe an der Übertragungswalze 17 anzuordnen.
Um von der Übertragungsvorrichtung 15 abtropfende Farbe aufzufangen, ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein Tropfenfänger 29 vorgesehen. Vom Tropfenfänger 29 aufgefangene Farbe wird zurück in einen Vorratsbehälter 31 , der die Farbe ent- hält, geleitet. Der im Vorratsbehälter 31 enthaltenen Farbe kann bei Bedarf aus einem Lösungsmittelbehälter 33 Lösungsmittel zugegeben werden. Dies ist zum Beispiel notwendig, um aus dem Vorratsbehälter 31 verdunstetes Lösungsmittel zu ersetzen. Auch kann aus dem Lösungsmittelbehälter 33 Lösungsmittel ergänzt werden, das aus der Farbe, die auf dem Farbträger 3 aufgebracht ist, und mit Hilfe der Übertragungswal- ze 17 nach dem Drucken wieder von diesem entfernt und zurück in den Vorratsbehälter 31 geführt wird, verdunstet ist. Um die Farbe im Vorratsbehälter 31 homogen zu halten, ist weiterhin vorzugsweise ein Rührwerk 35 vorgesehen. Als Rührwerk 35 eignet sich jedes beliebige, dem Fachmann bekannte Rührwerk. So kann zum Beispiel ein beliebiger Rührer vorgesehen sein. Geeignete Rührer sind zum Beispiel Propellerrüh- rer, Scheibenrührer, Gitterrührer, Blattrührer, Ankerrührer oder Radialrührer. Die Menge an Lösungsmittel, die aus dem Lösungsmittelbehälter 33 in den Vorratsbehälter 31 dosiert werden muss, kann zum Beispiel durch Viskositätsmessung der Farbe im Vorratsbehälter 31 ermittelt werden. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, den Vor- ratsbehälter 31 mit einem Viskometer 37 auszustatten. Über das Viskometer 37 wird dann die Menge an zuzudosierendem Lösungsmittel bestimmt. Vorzugsweise ist das Viskometer 37 mit einer automatischen Dosierung für das Lösungsmittel ausgestattet.
Aus dem Vorratsbehälter 31 wird die Farbe mit einer Umwälzpumpe 39 durch eine Zu- laufleitung 41 zum Farbschild 23 transportiert. Die Farbe wird dann mit dem Farbschild 23 auf die Farbwalze 21 aufgetragen. Überschüssige Farbe kann in den Tropfenfänger 29 zurücktropfen und von dort über eine Rücklaufleitung 43 in den Vorratsbehälter 31 zurückfließen.
Um zu vermeiden, dass Farbe auf dem Farbträger 3 antrocknet und so zu Unebenheiten und damit einer Verschlechterung des Druckbildes führt, wird vorzugsweise nicht auf das Substrat 7 übertragene Farbe nach dem Drucken wieder vom Farbträger 3 entfernt. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe der Übertragungswalze 17 erfolgen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Drehrichtung der Übertragungswalze 17 der Transportrich- tung 13 des Farbträgers 3 entgegengerichtet ist. Die mit Hilfe der Übertragungswalze 17 vom Farbträger 3 entfernte Farbe wird zum Beispiel mit Hilfe der Farbwalze 21 von der Übertragungswalze 17 abgestreift und von der Farbwalze 21 mit Hilfe der Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe 27 abgenommen und in den Tropfenfänger 31 geführt. Vom Tropfenfänger 31 aus wird die Farbe über die Rücklaufleitung 43 zurück in den Vorratsbehälter 31 gefördert.
Alternativ zum Abnehmen der Farbe von der Übertragungswalze 17 durch die Farbwalze 21 ist es jedoch, wie zuvor bereits beschrieben, auch möglich, die Farbe mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe, beispielsweise einer Rolle oder einem Rakel, direkt von der Übertragungswalze 17 abzunehmen und in den Vorratsbehälter 31 zurückzuführen. Auch ist es möglich, die Farbe nicht mit der Übertragungswalze 17 sondern durch eine von der Übertragungswalze 17 getrennten Vorrichtung vom Farbträger 3 zu entfernen. Auch in diesem Fall wird die abgenommene Farbe anschließend in den Vorratsbehälter 31 zurückgeführt. Bezugszeichenhste
1 Druckmaschine
3 Farbträger
5 Umlenkrolle
7 Substrat
9 Druckbereich
1 1 Laser
13 Transportrichtung
15 Übertragungsvorrichtung
17 Übertragungswalze
19 Gegenwalze
21 Farbwalze
23 Farbschild
25 Spalt
27 Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe
29 Tropfenfänger
31 Vorratsbehälter
33 Lösungsmittelbehälter
35 Rührwerk
37 Viskometer
39 Umwälzpumpe
41 Zulaufleitung
43 Rücklaufleitung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bedrucken eines Substrats (7), bei dem Farbe von einem Farbträger (3) auf das Substrat (7) entsprechend einem vorgegebenen Muster über- tragen wird, wobei die Farbe zunächst mit einer Übertragungsvorrichtung (15) aus einem Farbvorrat (31 ) auf den Farbträger (3) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe mit einem Farbschild (23) auf eine Farbwalze (21 ) der Übertragungsvorrichtung (15) aufgebracht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Farbschild (23) und der Farbwalze (21 ) ein Spalt (25) derart ausgebildet ist, dass die aufgebrachte Farbe eine Schichtdicke im Bereich von 1 bis 5000 μm aufweist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe von der Farbwalze (21 ) auf eine Übertragungswalze (17) übertragen und mit der Übertragungswalze (17) auf den Farbträger (3) aufgebracht wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nicht auf den Farbträger (3) übertragene Farbe wieder abgenommen und in den
Farbvorrat (31 ) zurückgeführt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe mit einer Abnahmewalze oder einem Rakel von der Übertragungswalze (17) oder der Farbwalze (21 ) abgenommen wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Farbvorrat (31 ) enthaltene Farbe umgepumpt oder gerührt wird.
7. Druckmaschine, umfassend einen Farbträger (3) zum Übertragen von Farbe auf ein zu bedruckendes Substrat (7) nach einem vorgegebenen Muster sowie eine Übertragungsvorrichtung (15) zum Übertragen von Farbe auf den Farbträger (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (15) zumindest eine Farbwalze (21 ) und einen Farbschild (23) umfasst, wobei zwischen dem Farb- schild (23) und der Farbwalze (21 ) ein Spalt (25) ausgebildet ist, durch den aus der Farbe ein Farbfilm auf der Farbwalze (21 ) erzeugt werden kann.
8. Druckmaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbschild (23) eine Krümmung aufweist und so angeordnet ist, dass der Abstand zwischen Farbschild (23) und Farbwalze (21 ) im Wesentlichen konstant ist.
9. Druckmaschine gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbschild (23) mit mindestens einer Düse zum Einbringen von Farbe in den Spalt (25) zwischen Farbschild (23) und Farbwalze (21 ) verbunden ist.
10. Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (25) zwischen der Farbwalze (21 ) und dem Farbschild (23), durch den der Farbfilm auf der Farbwalze (21 ) erzeugt wird, eine Spaltweite im Bereich von 1 bis 5000μm aufweist.
1 1. Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (15) weiterhin eine Übertragungswalze (17) umfasst.
12. Druckmaschine gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Farbwalze (21 ) und der Übertragungswalze (15) ein Spalt ausgebildet ist, der eine Spaltweite aufweist, die kleiner ist als die Schichtdicke des Farbfilms, der auf die Farbwalze (21 ) aufgebracht wird.
13. Druckmaschine gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Farbwalze (21 ) als Rasterwalze ausgebildet ist und sich Farbwalze (21 ) und Übertragungswalze (17) berühren, um die Farbe zu übertragen.
14. Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (15) weiterhin eine Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe (27) umfasst.
15. Druckmaschine gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe (27) an der Übertragungswalze (17) angeordnet ist.
16. Druckmaschine gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Abnehmen von Farbe (27) eine Abnahmewalze oder ein Rakel ist.
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