WO2018041422A1 - Aushärtestation und verfahren zum aushärten von druckfarbe eines direktdrucks auf behältern - Google Patents

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WO2018041422A1
WO2018041422A1 PCT/EP2017/061110 EP2017061110W WO2018041422A1 WO 2018041422 A1 WO2018041422 A1 WO 2018041422A1 EP 2017061110 W EP2017061110 W EP 2017061110W WO 2018041422 A1 WO2018041422 A1 WO 2018041422A1
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Peter Lindner
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Krones Ag
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    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles

Definitions

  • the invention relates to a curing station and a method for curing printing ink of direct printing on containers having the features of the preamble of claim 1 and 12 and a direct printing machine for printing on containers with at least one printing station and at least one curing station.
  • the direct printing is usually printed on the container outer surface by means of an ink jet printing process, for example for marking and / or for advertising the container contents.
  • an ink jet printing process for example for marking and / or for advertising the container contents.
  • To cure the printing ink of the direct printing is then followed by irradiation in a curing station with UV light, whereby the ink is crosslinked scratch and waterproof.
  • the containers are usually transported with a conveyor to a UV light unit and there irradiated with UV light.
  • a UV light unit In such curing stations, the containers are usually transported with a conveyor to a UV light unit and there irradiated with UV light.
  • the use of mercury vapor lamps as UV lamps is known since they have a sufficiently high irradiation power for the desired container throughput.
  • WO 2012/028215 discloses a method and an apparatus for treating containers with a plurality of printing modules and a drying and sterilization module in which the print is cured or dried with a UV lamp.
  • UV lamps are complex and inflexible, since they usually require a long warm-up time, are subject to a strong heat, due to the UV-C radiation require privacy and ozone is produced during the treatment. Consequently, the UV lamp must be cooled consuming and sucked the surrounding air and filtered. Because UV lamps cool for longer after being turned off, there is a risk of injury and burn to the user when responding quickly to a machine alarm. In addition, after starting the machine, the UV lamp must first be heated to operating temperature before the desired UV spectrum is emitted. In addition, the radiation power can not be regulated and there is also no way to flexibly adapt the light field to the container shape or the size of the direct pressure.
  • Object of the present invention is therefore to provide a curing station and a direct printing machine, which is less expensive and more flexible to use.
  • the invention provides a curing station with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.
  • the at least one UV light unit has the 2D arrangement of UV LEDs as the light source, the UV light is generated more efficiently by means of LED technology and can be switched particularly quickly. As a result, the UV light unit develops less heat and can be switched on and off particularly quickly without preheating time.
  • the LEDs can be controlled individually, so that the UV light field to the actual requirements when curing individually to the container shape or the Size of the direct print is adjusted.
  • a particularly high radiant power can be achieved with the 2D arrangement of UV LEDs.
  • the containers can be guided past the adjustment of the UV light field particularly close to the UV light unit, without the surface area closest to the UV light source being excessively irradiated or heated. Consequently, overall less radiation power is required than in the known UV lamps. Due to the narrowband radiation characteristics of UV LEDs, it is also easier to take protective measures in machine protection by the lenses only filter out the spectrum of UV LEDs or attenuate to a level harmless to humans.
  • UV LEDs are particularly advantageous in emergency situations in which, for example, the machine intervenes, i. the machine guard must be opened. Due to the compared to e.g. Mercury vapor lamps lower operating temperature there is a much lower risk of injury or burns.
  • UV LEDs increases the machine availability because after eliminating a fault in the direct printing press can be restarted immediately, without a warm-up and transient phase of high or low pressure lamps would have to wait.
  • the UV light unit with the 2D arrangement of UV LEDs thus requires less effort and can be used more flexibly.
  • Direct printing may refer to a print that is directly applied to a container with a direct print head.
  • the direct print head can be designed to deliver individual print drops directly onto a container.
  • the direct print head can be controlled via digital control signals to deliver the print drops on the container.
  • the direct print head may include one or more rows of nozzles to deliver the print drops onto the container.
  • the curing station can be arranged downstream of a direct printing machine for applying the direct pressure to the containers or integrated into these.
  • a direct printing station and the curing station can be locked to a direct printing machine.
  • the curing station or the direct printing machine can be arranged in a beverage processing plant and preferably downstream of a filling plant for filling a product into the containers and / or a closer.
  • the curing station or the direct printing machine can also be arranged upstream of the filling process and / or directly downstream of a container production process.
  • 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 can be made of plastic, glass and metal, but also hybrid containers with material mixtures are conceivable.
  • the containers may be bottles, cans and / or tubes.
  • the containers may be mold containers having at least one surface deviating from the rotational symmetry about the container longitudinal axis.
  • the mold containers may comprise at least one relief-type surface area.
  • the feed dog may be designed as a carousel, which is rotatable about a vertical axis. "Vertical” can mean here that this is the direction that is directed to the center of the earth. It is also conceivable that the conveyor is designed as a linear transporter. In addition, the transporter may comprise two or more Umlenksterne with a guided thereby conveyor belt, so that thus linear and circular arc-shaped transport sections are formed for container transport.
  • the transporter may comprise container receptacles, which are arranged, for example, on the circumference of the carousel or on the conveyor belt.
  • the container receptacles may each comprise a turntable, for receiving the container bottom and / or a centering bell for receiving the container mouth.
  • the container receptacles can be designed with direct drives or a control curve to rotate the container relative to the curing station during curing. This allows different sides of the container to be cured.
  • the transporter can be designed to transport the containers continuously or intermittently.
  • the direct printing may include or be a printed image applied to the containers by ink jet printing.
  • the ink of the direct print may be a print ink curable by the UV light field of the UV light unit.
  • the ink can be curable with UV light.
  • UV light can here mean ultraviolet light.
  • the printing Coloring may include color pigments, a polymerizable matrix, monomers, oligomers, UV initiators, water or solvent.
  • the printing ink can comprise monomers and / or oligomers which can be crosslinked by radicals formed by the UV initiator by means of UV light or by electron beams.
  • the ink may have a color consisting of yellow, cyan, magenta, black or white or any mixed color thereof.
  • the UV light unit may include a support with the UV LEDs disposed thereon.
  • the UV light unit may include a circuit board or the like, with which the UV LEDs can be electrically controlled individually or in groups.
  • the UV_Leuchtigma may include a heat sink and / or a fan for cooling the UV LEDs.
  • the UV LEDs can be designed to emit a UV light spectrum, preferably for curing the printing inks, a UV-B and / or UV-C light spectrum in a wavelength range between 200 nm-315 nm, furthermore preferably between 240 nm and 315 nm.
  • the UV LEDs are designed to emit for pinning a UV-A light spectrum in a wavelength range of 315 nm - 410 nm.
  • the UV light unit comprises various UV LED types of the UV-A, UV-B and / or UV-C type, which are preferably designed to UV-C and / or UV-B light for curing after application of all printing inks and / or UV-A light for pinning between the application of different printing inks radiate.
  • the UV light unit comprises UV LEDs with different UV light spectra, which can also be controlled differently in order to better cure different printing inks.
  • the 2D array of LEDs may be a random 2D array or a regular 2D grid array in which the UV LEDs are distributed on a flat or curved surface.
  • the 2D array of UV LEDs may be a hexagonal or matrix array of multiple UV LEDs. Due to the 2D arrangement of UV LEDs, it is possible to irradiate the containers over a longer transport section with UV light and thereby achieve the desired curing of the printing ink.
  • the light field may be meant by all UV LEDs of a UV light unit which are switched on in operation.
  • the curing station may include a control unit to control or regulate the UV light unit, the container receptacles and / or the feed dog.
  • the control unit can be connected via electrical lines to the UV light unit, the container receptacles and / or the feed dog.
  • the UV LEDs of the at least one UV light unit can be designed to be controllable individually or in groups in order to control the UV light field as a function of transport positions of the containers relative to a curing and / or pinning section of the curing station. This makes it possible for the UV LEDs in the region of the curing and / or pinning section to emit UV light only where a container is actually located.
  • the UV LEDs between the transport positions of the container can be turned off and thereby cool. As a result, less cooling is required and the UV light unit operates more efficiently.
  • the fact that "the UV LEDs can be controlled individually or in groups” here means that the UV LEDs can be controlled individually or in groups, digitally or analogically, in order to switch them on, switch them off and / or switch them into an arbitrarily dimmed state
  • the same curing effect can be achieved with a lower irradiation power, resulting in less ozone and also lower-power UV LEDs
  • the size, the radiation pattern, the ultraviolet light spectrum, and the intensity of the UV light field can be adapted to the required irradiation effect on the container in a particularly simple manner.
  • the curing portion may be a portion of the transport path of the carrier provided for curing the ink on the containers.
  • the curing section may be arranged downstream of at least one printing station with direct printing heads. In other words, this may be a section of the transport path on which all printing inks of the direct printing have already been applied to the containers during operation with the printing station.
  • the pinning section may be arranged between two printing stations and / or between two direct printing heads and may be provided to cure a first printing ink before another printing ink is applied. This allows the first ink to be cured with the UV light unit before the subsequent second ink is printed. Consequently, the two inks do not run into each other and a better print image is created. As a result, the UV light unit can also be used for pinning in addition to curing.
  • a control unit may be configured to change the UV light field by power control of at least one of the UV LEDs. This makes it possible the UV light field via a stored in the control unit control procedure to the container shape and / or on the Flexible adaptation of direct pressure and / or carrying it with the container transport. It is conceivable that the power control of the UV LEDs is effected via a change of at least one current, at least one voltage or by a pulse / pause ratio of a PWM signal.
  • control unit may be configured to change the power of the UV LEDs based on transport positions of the container relative to the curing and / or pinning portion of the curing station to carry the UV light field with the transport of the container.
  • control unit may be connected to a transmitter, which detects the transport positions of the container at the Transportuer.
  • the encoder may be a rotary encoder on a carousel axis to detect the rotational position of the carousel and thus the container receptacles.
  • it may be a light barrier, a camera or the like to detect the container at the feed dog and to determine the transport positions.
  • the control unit may be designed to change the power of the UV LEDs based on a distance of the respective UV LED to a container to be cured in order to homogenize the UV light field acting on the ink on the container. As a result, a tank area removed from the UV light unit can be cured just as quickly as a nearby tank area. In addition, the distance between the UV lamp unit and the container can be reduced, since the radiation power is reduced to the near container area accordingly so that the container or the direct printing is not damaged by the UV light. It is also conceivable that the control unit is designed to change the power of the UV LEDs based on local surface orientations of the container surface relative to the UV light field. This compensates for the alignment of different surface areas on the container to the applied UV light field.
  • At least one UV sensor can be assigned to the UV LEDs in order to detect and / or regulate a radiation intensity of one or more of the UV LEDs, and in particular is connected to the control unit. This makes it possible to compensate for variations in the radiation output of the UV LEDs due to production or aging. It is conceivable that the UV sensor is a photodiode or transistor that is sensitive to UV light. The UV sensor can be oriented with a light entry surface in the direction of at least one associated UV LED.
  • the transporter can be designed for transporting the container with container receptacles, on each of which one of the UV light units is arranged to run along.
  • the UV light units can be used very flexible, for example, for pinning between the Print two inks and then cure.
  • the curing can take place along with the transport of the container along a Aushärteabitess.
  • the Transportuer be designed as a carousel, each container receiving radially inside or outside a curing station is assigned. It is also conceivable that each container receptacle on the carousel are assigned a printing station for printing the direct printing and a curing station for curing the direct printing.
  • the container receptacles and / or the UV light units are enclosed with a treatment labyrinth, preferably wherein the respective UV light unit with the control unit is controlled such that the UV light field between two direct print heads can be activated and deactivated at the position of a direct print head , This can be pinned between the pressure of two inks, so that different inks do not run into each other.
  • little or no scattered light from the UV light units reaches the direct print heads as a result of the treatment labyrinth.
  • the treatment labyrinth may comprise shielding elements which form an enclosure for the container receptacles and / or the UV light unit.
  • the shielding elements may form one or more access openings for printing and / or curing the printing ink.
  • the at least one UV light unit can be arranged stationarily on the curing unit.
  • the UV light unit can be designed to carry the UV light field with the transport of the container, preferably by switching the UV LEDs.
  • the supply lines without rotary distributor can be easily guided to the UV light unit.
  • “Stationary” may here mean that the UV light unit is fixedly connected to a machine base or a support frame of the curing station It is conceivable that when the carrier is designed as a carousel, the UV light unit is arranged radially inside or outside a transport path of the conveyor In a linear transporter, the UV light unit may be arranged laterally along a transport path The transport path may be a distance along the transport positions of the containers, in other words, the path along which the container receivers are moved during transport with the transporter the UV light unit can be designed to emit the UV light in the direction of the container receptacles and / or transversely to a transport direction of the transportor.
  • the feed dog may be a carousel with a hollow shaft, wherein the at least one UV light unit is arranged centrally on the hollow shaft.
  • the lighting unit can be stationary. arranges and with a stand through the hollow shaft protrude.
  • the UV LEDs can be arranged outside the hollow shaft, preferably vertically above a carousel plane, in order to radiate UV light onto the containers in the container receptacles.
  • a radiation direction of the UV light can be transverse, preferably perpendicular to a carousel axis.
  • the UV light unit comprises a chimney-type heat sink, which is arranged centrally on the hollow shaft and on which the UV LEDs are arranged.
  • a fan is arranged on the chimney-like heat sink.
  • the invention for solving the problem provides a direct printing machine for printing on containers with the features of claim 10.
  • the direct printing machine may include the features described above individually or in any combination.
  • the use of the 2D array of UV LEDs to create the UV light field to cure the ink requires less effort and flexibility. This also applies to the printing station.
  • the at least one printing station is designed as a separate unit may mean here that the printing station and the curing station each comprise a separate support frame for supporting on a floor.
  • the own conveyor of the printing station can also be designed as a carousel or as a linear conveyor.
  • the printing station can be connected via a further conveyor with the curing station.
  • the print station may include one or more direct print heads to print the direct print onto the containers, preferably by the inkjet principle.
  • the direct printing heads may each comprise at least one row of nozzles with printing nozzles in order to apply the printing ink as ink droplets to the containers.
  • the feed dog may include rotatable container receptacles to rotate the containers relative to the direct print heads. This allows the containers to be fully printed.
  • the container receptacles may each comprise a direct drive, a turntable, for receiving the container bottom and / or a centering bell for receiving the container mouth for rotating the container.
  • the at least one printing station is attached to the feed dog of the curing station. This makes the direct printing machine very compact become.
  • the feed dog can be used both for applying the printing ink and for curing.
  • several printing stations are each associated with at least one direct print head on the feed dog.
  • the printing stations can also be designed as satellite printing stations.
  • the printing stations with the carousel can be designed to run along the feed dog and preferably each be associated with a container receptacle. In this way, we print and cure a container in a printing station on the carousel with all printing inks.
  • the invention provides a method for curing the printing ink of a direct printing on containers with the features of claim 1 1 to solve the problem.
  • Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.
  • the method may comprise the features previously described in relation to the curing station and / or the direct printing machine mutatis mutandis, individually or in any combination.
  • UV light unit by the 2D-arrangement of UV LEDs, a UV light field for curing the ink is produced by LED technology, the UV light is generated more efficiently and can be switched very fast. As a result, the UV light unit develops less heat and can be switched on and off particularly quickly without preheating time.
  • the UV LEDs can be controlled individually, so that the UV light field to the actual requirements when curing individually to the Container shape or the size of the direct pressure is adjusted.
  • the containers can be guided particularly close to the UV light unit without excessively irradiating a surface area closest to the UV light source. Therefore, overall less radiation power is required than in the known UV light sources. The method thus requires less effort and is more flexible.
  • control technology can ensure that the UV light unit is always switched off when a container from a treatment labyrinth / chamber area is conveyed and stray light could reach one of the direct print heads.
  • the UV light units can run along with the transport of the containers, the UV light fields being generated as a function of transport positions of the containers and / or the container receptacles relative to a curing and / or pinning section of the curing station. the.
  • the UV light unit can be used particularly flexibly, for example for pinning between the printing of two printing inks and then for curing.
  • the at least one UV light unit can be arranged stationary, wherein the UV light field is carried along with a transport movement of the container by the UV LEDs are controlled in dependence of the transport movement, preferably switched on and off.
  • the UV light unit can carry the UV light field with the transport of the container.
  • the UV illumination unit has a mixed assembly of different UV light spectra. So it is possible to differentiate UV curing inks with the right spectrum and the right dose of each required spectrum to expose.
  • the UV LEDs can be driven based on a distance of the respective UV LED to a container to be cured in order to homogenize the UV light field acting on the ink on the container. As a result, a tank area removed from the UV light unit can be cured just as quickly as a nearby tank area.
  • a UV sensor can measure a radiation intensity of one or more of the UV LEDs and regulate the emission intensity over it. This makes it possible to compensate for variations in the radiation output of the UV LEDs due to production or aging.
  • Figure 1A shows an embodiment of a printing station and a curing station in one
  • Figures 1 B - 1 C detailed views of the curing station of Figure 1 A in a side view and in a plan view.
  • Figure 2A shows another embodiment of a printing station and a curing station in a plan view
  • FIGS. 2B - 2C are detail views of the curing station of Figure 2A in a side view and in a plan view;
  • FIGS. 2D-2E show the printing station and the curing station of FIG. 2A with an additional treatment labyrinth in operation in a plan view;
  • Figure 3 shows another embodiment of a curing station with a carousel as
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a curing station with a linear conveyor as a conveyor in a plan view
  • Figure 5 shows another embodiment of a curing station with a linear conveyor as a conveyor in a plan view
  • FIG. 6 shows an embodiment of a UV LED of Figures 1-5 with a UV sensor in a plan view.
  • FIGS. 1A-1C show an embodiment of a printing station 120 and a curing station 100 in a plan view.
  • the containers 102 On display are the containers 102, which are transferred with the feed star 104 to the feed dog 101 and are received there in the container receptacles 103.
  • the feed dog 101 is here designed, for example, as a carousel, which rotates in the direction T about a vertical axis and thereby passes the containers 102 for applying a direct pressure to the printing station 120 and to the UV light unit 1 10. Subsequently, the containers 102 are transferred to the discharge star 105 and fed to further treatment steps.
  • the printing station 120 comprises a plurality of direct printing heads 121 Y , 121 M , 121 c , 121 K and 121 w , each having one or more nozzle rows, which operate on the inkjet principle.
  • the containers 102 are successively printed with a plurality of raster images in the colors yellow, magenta, cyan, black and white, which overlap to a direct color print, which identifies the contents of the container 102.
  • the printing inks can each be cured with UV light and can therefore be dried very quickly.
  • the container 102 in addition by the container receptacles 103 with respect to the direct print heads 121 Y, 121 M, 121 c, 121 K and 121 rotated w.
  • the container receptacles 103 each have a turntable 103b rotatable with a direct drive and a centering bell 103a.
  • the UV light unit 1 10 comprises a carrier plate 1 1 1 and a matrix arrangement of UV LEDs 1 12 for generating a UV By the UV light field 1 13 with the transport direction T of the container 102 can be carried by the UV LEDs corresponding to the control unit 106 on and off or dimmed.
  • the inks harden so that they no longer run and are scratch-resistant.
  • the structure of the UV light unit 1 10 is shown in more detail in Figures 1 B from the side and in the figure 1 C from above.
  • FIG. 1B it can be seen that the UV LEDs 12 are mounted in a matrix arrangement on the carrier plate 11.
  • the 2D arrangement extends, for example, over the entire height of the containers 102 along the curing section A shown in FIG. 1A.
  • all the UV LEDs 12 operate at a wavelength in the UV light spectrum, preferably in the UV-B or UV radiation. C range.
  • the structure of the UV light unit 1 10 may contain a mixed assembly of different UV LED types with different UV light spectra to process different set UV-curing inks can.
  • the required UV light spectra can be activated as needed as well as in the right position. For example, a front pressure of 280nm hardened while a back pressure of 31 onm is fixed.
  • UV-LEDs 12a are switched off, either because they are not opposite the container 102 or outside a direct-injection zone 102a which does not extend over the full height of the container 102 but only on the right side container belly.
  • the higher intensity UV LEDs 12b and the lower intensity UV LEDs 112c are turned on.
  • the UV light field 1 13 acting on the direct print 102a is homogenized and the curing takes place particularly uniformly.
  • the UV light field 1 13 is carried along with the container transport in the direction T.
  • the UV LEDs 1 12 of the UV light unit 1 10 with the control unit 106 individually or in groups depending on the respective transport position Pi, P 2 , P 3 of the container 102 relative to the Aushärteab mustard A and the UV light unit 1 10 controlled ,
  • the UV light field 1 13 thus moves virtually with the transport movement of the container 102 with.
  • the containers 102 can be rotated in the container receptacles 103 during transport in the direction T with the turntables 103 b, for example, to cure a direct back pressure, not shown here.
  • the UV light unit 1 10 comprises the matrix arrangement of UV LEDs 1 12, the UV light field 1 13 can be carried along with the transport movement of the container 102 during curing and thus acts over a longer period in the ink of the direct pressure 102 a , Consequently, the ink can be sufficiently cured with less radiation line of the UV LEDs 1 12, without ozone is produced or a high heat output must be cooled.
  • the UV LEDs 1 12 are very fast switchable and the UV light field 1 13 can be adapted directly to different direct print sizes. A preheating time is also not necessary.
  • the UV LEDs also work in UV-A and / or UV-B, so that the screen is less expensive. Consequently, the curing station 100 or the direct printing machine 120, 100 is less complicated and more flexible.
  • FIGS. 2A-2E show another embodiment of a printing station 220 and a curing station 200.
  • the exemplary embodiment differs essentially in that, instead of the stationary UV light unit 110 of FIGS. 1A-1C, the UV light units 210 are arranged to follow the container receptacles 203.
  • the printing station 220 with the direct printing heads 221 Y , 221 M , 221 c , 221 K and 221 w corresponds in structure and function to the printing station 120 from FIGS. 1A-1C.
  • a container receptacle 203 with the associated curing station 210a can be seen in a lateral view or in a plan view, in which the container 202 is just hardening. This is done after printing with the last direct print head 221 w in the curing area A during transport.
  • the UV light unit 210 includes a carrier 21 1 and a matrix array of UV LEDs 212 that generates the UV light field 213 to cure the ink.
  • the UV light unit 210 is arranged on the carousel 201 and is transported along with the respective container receptacle 203 in the transport direction T thereof.
  • the UV light units 210a are deactivated by the control unit 206, so that no ink could be cured in the print nozzles and thus a malfunction could be caused.
  • the UV light units 210 are so controlled by the control unit 206 in the pinning sections B-1-B 4 , that is, depending on the transport position of the respective containers 202 between the direct print heads 221 Y , 221 M , 221 c , 221 "and 221 W in that, with the UV LEDs 212, the ink being printed is lightly pinned to avoid running with the subsequently applied ink.
  • control unit 206 controls the performance of the UV LEDs 212 based on the transport position of the respective container receptacle 203 individually or in groups so that they in the curing section A based on a distance of the respective UV LED 212 to the container 202 a homogeneously acting UV light field 213 generate. This is shown in more detail in FIGS. 2B and 2C. Since, in this example, the direct pressure 202a is only applied to the container belly, the upper UV LEDs 212 are deactivated so as not to generate unnecessary heat output. On the other hand, the two higher intensity side UV LED groups 212b and the lower intensity UV LEDs 212c are turned on. As can be seen in more detail in FIG.
  • the curing section A spans a larger area of the transport path subsequent to the printing station 220 up to the discharge star 205, so that the printing ink on the container 202 can be irradiated for a longer time. As a result, a sufficient curing effect is achieved even with a lower radiation power of the UV LEDs 212.
  • the UV light units 210 comprises both UV LEDs 212 in the UV-A region for pinning and in the UV-B and / or UV-C region for curing.
  • the turntables 203b of the container receivers 203 are rotatable with a direct drive. Therefore, upon curing, it is possible to rotate the containers 202 to cure the ink of a direct pressure applied to the container rear.
  • each container receptacle 203 is associated with a UV light unit 210
  • the curing station 200 of Figures 2A - 2C can be used very flexible.
  • FIGS. 2D-2E show the printing station 220 and the curing station 200 of FIG. 2A with an additional treatment labyrinth 230 in operation in a plan view.
  • the treatment labyrinth 230 with the shielding elements 231 a, 231 b and 232 is arranged at the feed dog 201 between the individual container receptacles 203.
  • the shielding elements 231 a, 231 b form an enclosure for the container receptacles 203 and the shielding elements 232 corresponding to the UV lighting units 210.
  • chambers each with a UV light unit 210 and a container receptacle 203 are formed, which shield the scattered light from the adjacent chambers.
  • the shielding 231 a, 231 b, 232 are formed such that each chamber, a first access opening 233 for the direct print heads 221 and a second access opening for the associated UV lamp unit 210 is formed.
  • FIG. 2D it can be seen that the containers 202 are cured just after the last direct print head 221 w , the UV light units 210 a between the last direct print head 221 w and the discharge star 205 being activated. Conversely, the remaining UV light units 210b are currently deactivated, since partially containers 202 are printed by the direct print heads 221 through the access openings 230 at the respective treatment positions. This prevents print ink from being cured directly at the direct print heads 221, thereby impairing their function.
  • the feed dog 201 has been slightly further rotated and that the containers 202 are located at positions between the direct print heads 221.
  • scattered light from the UV light units 210a is shielded by the treatment labyrinth 230, preferably by the shielding elements 231a, 231b, so that it can not reach the inactive direct print heads 221.
  • the UV light units 210a may be activated to pin the ink through the access openings 234 between the individual direct print heads 221. This achieves an even sharper print result.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a curing station 300 with a carousel as a conveyor 301 in a plan view.
  • the embodiment differs from that in the figure 1A - 1 C essentially in that the feed dog is designed as a carousel 301 with a hollow shaft 301 a and the UV light unit 310 is centrally located in the hollow shaft 301 a and not peripherally on the outer periphery ,
  • the printing station is not arranged on the conveyor 301 of the curing station 300 but as a separate unit, not shown here, with its own conveyor.
  • the printing station is arranged upstream of the curing station, so that the container already provided with the ink 302 be passed with the feed star 304 to the container receptacles 303 of the curing station 300.
  • the UV light unit 310 is formed with a columnar, hollow heat sink 31 1, which forms a chimney and zwangsbellusterbar via the fan 314.
  • the UV LEDs 312 are arranged radially outward on the outside of the heat sink 31 1 above the carousel plane.
  • the UV light field is radiated substantially radially outwardly and the ink is cured on the containers 302.
  • the container receptacles 303 are designed to be rotatable so that the containers 302 can be rotated about their longitudinal axes.
  • the performances of the UV LEDs are controlled individually or in groups by a control unit, not shown here, based on transport positions of the containers 302 relative to the curing section A.
  • the UV light field travels with the transport of the containers in the direction T, without the UV light unit 310 having to be rotated for this purpose.
  • the UV lamp unit 310 can be driven without a rotary distributor and thus has a particularly simple design.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a curing station 400 with a linear conveyor 401 as a conveyor in a plan view. It can be seen that the containers 402 are already transported by a printing station, not shown, provided with printing ink with the linear conveyor 401 along the UV light unit 410 along and thereby cured.
  • the UV light unit 410 here also includes a matrix array of UV LEDs 412 that produce a UV light field to cure the ink.
  • UV LEDs 412a are off since they are not opposite the container 402.
  • the UV LEDs 412 are turned on at different intensities based on a distance of the respective UV LEDs 412b to the container 402 to homogenize the UV light field applied to the ink on the container 402. As a result, the curing takes place particularly evenly.
  • the UV light field is carried along with the container transport by switching the UV LEDs 412.
  • the UV LEDs 412 of the UV light unit 410 are controlled individually or in groups as a function of the respective transport position of the containers 402 relative to the curing section A or the UV light unit 410 with a control unit not shown here.
  • the UV light field thus moves virtually with the transport movement of the container 402. Consequently, it is also possible for a linear transporter 401 to use a curing station 400 with a 2D arrangement of UV LEDs 412. As a result, the curing station 400 is less complex and flexible.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a curing station 500 with a linear conveyor 501 as a conveyor in a top view.
  • the embodiment differs from that in FIG. 4 only in that here two UV light units 510a, 510b are arranged opposite to the linear conveyor 501.
  • Both UV light units 510a, 510b are each formed with a carrier 51 1 a, 51 1 b and a matrix arrangement of UV LEDs 512a, 512b.
  • Both UV light units 510a, 510b work like the UV light unit 410 previously described with reference to FIG. 4 and are accordingly controlled by a control unit, not shown here, so that the UV light fields are carried along with the transport of the containers 502.
  • both sides of the container can be cured simultaneously and without rotation of the containers.
  • the curing station 500 operates particularly efficiently. It is also conceivable that, in the case of the curing stations 100, 200, 300 in FIGS. 1A-3, two opposite UV lighting units are arranged along the transport path.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a UV LED 1 12, 212, 312, 412, 512, as can be used in the curing stations 100, 200, 300, 400, 500 of FIGS.
  • the UV sensor 15 can be seen, which measures the emission intensity of the UV light and transmits a corresponding signal to the control units. Since the radiation power of UV LEDs fluctuates due to production and aging, this can be detected with the UV sensor 15 and compensated for via a corresponding preferably current regulation or change in the PWM.
  • UV sensor 15 'at the feed dog 102, 202, 302, 402, 502 opposite to the UV LED 1 12, 212, 312, 412, 512 is arranged, whereby the radiation intensity in the forward direction is particularly well detected.

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Abstract

Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks (102a, 202a) auf Behältern (102, 202, 302, 402, 502), mit einem Transporteur (101, 201, 301, 401, 501 ) zum Transport der Behälter (102, 202) vorzugsweise in Behälteraufnahmen (103, 203, 303), und mit wenigstens einer UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) zum Aushärten der Druckfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) eine 2D-Anordnung von UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) zur Erzeugung eines UV-Lichtfelds (113, 213) zum Aushärten der Druckfarbe umfasst.

Description

Aushärtestation und Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf
Behältern
Die Erfindung betrifft eine Aushärtestation und ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 12 sowie eine Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern mit wenigstens einer Druckstation und mit wenigstens einer Aushärtestation.
Mit einer derartigen Direktdruckmaschine zur Bedruckung von Behältern wird üblicherweise der Direktdruck mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf die Behälteraußenfläche aufgedruckt, beispielsweise zur Kennzeichnung und/oder zur Bewerbung des Behälterinhalts. Zum Aushärten der Druckfarbe des Direktdrucks erfolgt anschließend eine Bestrahlung in einer Aushärtestation mit UV-Licht, wodurch die Druckfarbe kratz- und wasserfest vernetzt wird.
Bei derartigen Aushärtestationen werden die Behälter üblicherweise mit einem Transporteur zu einer UV-Leuchteinheit transportiert und dort mit UV-Licht bestrahlt. Bekannt ist der Einsatz von Quecksilberdampflampen als UV-Lampe, da diese eine genügend hohe Bestrahlungsleistung für den gewünschten Behälterdurchsatz aufweisen.
Die WO 2012/028215 offenbart ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältern mit mehreren Druckmodulen und einem Trocknungs- und Sterilisationsmodul, in dem der Aufdruck mit einer UV-Lampe ausgehärtet oder getrocknet wird.
Nachteilig dabei ist, dass der Einsatz derartiger UV-Lampen aufwändig und unflexibel ist, da sie üblicherweise eine lange Aufwärmzeit benötigen, einer starken Hitzeentwicklung unterliegen, aufgrund der UV-C Strahlung einen Sichtschutz benötigen und bei der Behandlung Ozon entsteht. Folglich muss die UV-Lampe aufwändig gekühlt und die umgebende Luft abgesaugt und gefiltert werden. Da UV-Lampen nach dem Abschalten länger abkühlen, besteht beim schnellen Eingreifen in Folge eines Maschinenalarms ein Verletzungs- und Verbrennungsrisiko für den Benutzer. Darüber hinaus muss sich die UV-Lampe nach einem Anfahren der Maschine zunächst auf die Betriebstemperatur erwärmen, bevor das gewünschte UV-Spektrum abgestrahlt wird. Zudem kann die Strahlungsleistung nicht geregelt werden und es besteht auch keine Möglichkeit, das Lichtfeld auf die Behälterform bzw. die Größe des Direktdrucks flexibel anzupassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Aushärtestation und eine Direktdruckmaschine bereitzustellen, die weniger aufwändig und flexibler einzusetzen ist. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung eine Aushärtestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.
Dadurch, dass die wenigstens eine UV-Leuchteinheit die 2D-Anordnung von UV-LEDs als Lichtquelle aufweist, wird das UV-Licht mittels LED-Technologie effizienter erzeugt und kann besonders schnell geschaltet werden. Folglich entwickelt die UV-Leuchteinheit weniger Wärme und kann besonders schnell ohne Vorwärmzeit ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch, dass es sich nicht um eine einzelne UV-Lichtquelle handelt, sondern um eine 2D-Anordnung von mehreren LEDs, können die LEDs einzeln angesteuert werden, so dass das UV-Lichtfeld auf die tatsächlichen Erfordernisse beim Aushärten individuell an die Behälterform bzw. die Größe des Direktdrucks angepasst wird. Zudem kann mit der 2D-Anordnung von UV-LEDs eine besonders hohe Strahlungsleistung erzielt werden. Darüber hinaus können die Behälter durch die Anpassung des UV-Lichtfelds besonders nah an der UV-Leuchteinheit vorbeigeführt werden, ohne dass der zur UV-Lichtquelle am nächsten liegende Oberflächenbereich zu stark bestrahlt bzw. erhitzt wird. Folglich ist insgesamt weniger Strahlungsleistung notwendig, als bei den bekannten UV-Lampen. Durch die schmalbandige Strahlungscharakteristik von UV-LEDs ist es zudem einfacher Schutzmaßnahmen beim Maschinenschutz zu ergreifen indem die Sichtscheiben lediglich das Spektrum der UV-LEDs ausfiltern oder auf ein für Menschen unbedenkliches Maß dämpfen.
Besonders vorteilhaft erweisen sich UV-LEDs in Notsituationen bei denen beispielsweise in die Maschine eingegriffen d.h. der Maschinenschutz geöffnet werden muss. Bedingt durch die im Vergleich zu z.B. Quecksilberdampflampen geringere Betriebstemperatur besteht ein ungleich geringeres Verletzungs- bzw. Verbrennungsrisiko.
Ebenso erhöht sich bei Einsatz von UV-LEDs die Maschinenverfügbarkeit weil nach dem beseitigen einer Störung in der Direktdruckmaschine sofort wieder gestartet werden kann, ohne dass eine Aufwärm- und Einschwingphase der Hoch- oder Niederdruckdampflampen abgewartet werden müsste.
Die UV-Leuchteinheit mit der 2D-Anordnung von UV-LEDs erfordert also weniger Aufwand und ist dabei flexibler einsetzbar.
Mit Direktdruck kann ein Druck gemeint sein, der mit einem Direktdruckkopf direkt auf einen Behälter aufgebracht ist. Der Direktdruckkopf kann dazu ausgebildet sein, einzelne Drucktropfen direkt auf einen Behälter abzugeben. Zudem kann der Direktdruckkopf über digitale Steuersignale steuerbar sein, um die Drucktropfen auf den Behälter abzugeben. Der Direktdruckkopf kann eine oder mehrere Düsenreihen umfassen, um die Drucktropfen auf den Behälter abzugeben. Die Aushärtestation kann einer Direktdruckmaschine zum Aufbringen des Direktdrucks auf die Behälter nachgeordnet oder in diese integriert sein. Beispielsweise kann eine Direktdruckstation und die Aushärtestation zu einer Direktdruckmaschine verblockt sein. Die Aushärtestation bzw. die Direktdruckmaschine können in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet und vorzugsweise einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Produkts in die Behälter und/oder einem Ver- schließer nachgeordnet sein. Die Aushärtestation bzw. die Direktdruckmaschine können dem Füllprozess aber auch vorgeordnet und/oder einem Behälterherstellungsprozess direkt nachgeordnet sein.
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 Metall bestehen, aber auch hybride Behälter mit Materialmischungen sind denkbar. Die Behälter können Flaschen, Dosen und/oder Tuben sein. Die Behälter können Formbehälter mit wenigstens einer von der Rotationssymmetrie um die Behälterlängsachse abweichenden Oberfläche sein. Die Formbehälter können wenigstens einen reliefartigen Oberflächenbereich umfassen.
Der Transporteur kann als Karussell ausgebildet sein, das um eine vertikale Achse drehbar ist. "Vertikal" kann hier bedeuten, dass dies die Richtung ist, die auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist. Ebenso ist denkbar, dass der Transporteur als Lineartransporteur ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Transporteur zwei oder mehrere Umlenksterne mit einem dadurch geführten Transportband umfassen, so dass damit lineare und kreisbogenförmige Transportabschnitte zum Behältertransport gebildet werden. Zur Aufnahme der Behälter kann der Transporteur Behälteraufnahmen umfassen, die beispielsweise am Umfang des Karussells oder am Transportband angeordnet sind. Die Behälteraufnahmen können jeweils einen Drehteller, zur Aufnahme des Behälterbodens und/oder eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündung umfassen. Die Behälteraufnahmen können mit Direktantrieben oder einer Steuerkurve dazu ausgebildet sein, die Behälter gegenüber der Aushärtestation beim Aushärten zu drehen. Dadurch können verschiedene Seiten des Behälters ausgehärtet werden. Der Transporteur kann dazu ausgebildet sein, die Behälter fortlaufend oder intermittierend zu transportieren.
Der Direktdruck kann ein mittels Tintenstrahldruckverfahren aufgebrachtes Druckbild auf den Behältern umfassen oder sein. Die Druckfarbe des Direktdrucks kann eine durch das UV- Lichtfeld der UV-Leuchteinheit aushärtbare Drucktinte sein. Vorzugsweise kann die Druckfarbe mit UV-Licht aushärtbar sein. Mit UV-Licht kann hier ultraviolettes Licht gemeint sein. Die Druck- färbe kann Farbpigmente, eine polymerisierbare Matrix, Monomere, Oligomere, UV-Initiatoren, Wasser oder Lösungsmittel umfassen. Die Druckfarbe kann Monomere und/oder Oligomere umfassen, die durch vom UV-Initiator per UV-Licht gebildete Radikale oder durch Elektronenstrahlen untereinander vernetzbar sind. Die Druckfarbe kann eine Farbe bestehend aus Gelb, Cyan, Magenta, Schwarz oder Weiß oder eine beliebige Mischfarbe daraus aufweisen.
Die UV-Leuchteinheit kann einen Träger mit den daran angeordneten UV-LEDs umfassen. Zudem kann die UV-Leuchteinheit eine Platine oder dergleichen umfassen, mit der die UV-LEDs einzeln oder gruppenweise elektrisch angesteuert werden können. Darüber hinaus kann die UV_Leuchteinheit einen Kühlkörper und/oder einen Lüfter zur Kühlung der UV-LEDs umfassen. Die UV-LEDs können dazu ausgebildet sein, ein UV-Lichtspektrum abzustrahlen, vorzugsweise zum Aushärten der Druckfarben ein UV-B und/oder UV-C-Lichtspektrum in einem Wellenlängenbereich zwischen 200nm - 315 nm, weiterhin vorzugsweise zwischen 240 nm und 315 nm. Denkbar ist auch, dass die UV-LEDs dazu ausgebildet sind, zum Pinning ein UV-A- Lichtspektrum in einem Wellenlängenbereich von 315 nm - 410 nm abzustrahlen. Ebenso denkbar, dass die UV-Leuchteinheit verschiedene UV-LED-Typen des UV-A, UV-B und/oder UV-C-Typs umfasst, die vorzugsweise dazu ausgebildet sind, UV-C- und/oder UV-B-Licht zum Aushärten nach dem Aufbringen aller Druckfarben und/oder UV-A-Licht zum Pinning zwischen dem Aufbringen verschiedener Druckfarben abzustrahlen. Denkbar ist auch, dass die UV- Leuchteinheit UV-LEDs mit unterschiedlichen UV-Lichtspektren umfasst, die auch unterschiedlich angesteuert werden können, um unterschiedliche Druckfarben besser auszuhärten.
Bei der 2D-Anordnung von LEDs kann es sich um eine zufällig 2D-Andordnung oder um eine regelmäßige 2D-Rasteranordnung handeln, in der die UV-LEDs auf einer ebenen oder gekrümmten Fläche verteilt sind. Die 2D-Anordnung von UV-LEDs kann eine Hexagonale- oder Matrixanordnung von mehreren UV-LEDs sein. Durch die 2D-Anordnung von UV-LEDs ist es möglich, die Behälter über einen längeren Transportabschnitt mit UV-Licht zu bestrahlen und dadurch die gewünschte Aushärtung der Druckfarbe zu erzielen.
Mit dem UV-Lichtfeld kann das Lichtfeld von allen im Betrieb angeschalteten UV-LEDs einer UV- Leuchteinheit gemeint sein.
Die Aushärtestation kann eine Steuerungseinheit umfassen, um die UV-Leuchteinheit, die Behälteraufnahmen und/oder den Transporteur zu steuern oder zu regeln. Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit über elektrische Leitungen mit der UV-Leuchteinheit, den Behälteraufnahmen und/oder dem Transporteur verbunden sein. Die UV-LEDs der wenigstens einen UV-Leuchteinheit können einzeln oder gruppenweise ansteuerbar ausgebildet sein, um das UV-Lichtfeld in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt der Aushärtestation zu steuern. Dadurch ist es möglich, dass die UV-LEDs im Bereich des Aushärte- und/oder Pinningabschnitt nur dort UV-Licht abstrahlen, wo sich ein Behälter tatsächlich befindet. Dadurch können die UV- LEDs zwischen den Transportpositionen der Behälter abgeschaltet werden und kühlen sich dadurch ab. Folglich muss weniger Aufwand für die Kühlung betrieben werden und die UV- Leuchteinheit arbeitet effizienter. Dass„die UV-LEDs einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind" kann hier bedeuten, dass die UV-LEDs digital oder analog einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind, um sie anzuschalten, auszuschalten und/oder in einen beliebig gedimmten Zustand zu schalten. Dadurch kann das UV-Lichtfeld dem Behältertransport nachgeführt werden, wodurch sich eine längere Wegstrecke für die Aushärtung ergibt. Folglich kann die gleiche Aushärtwirkung mit einer geringeren Bestrahlungsleistung erzielt werden. Dadurch wird weniger Ozon gebildet und es können auch UV-LEDs mit geringerer Strahlungsleistung zum Einsatz kommen. Darüber hinaus kann das UV-Lichtfeld in der Größe, in der Abstrahlcharakteristik, im UV-Lichtspektrum und in der Intensität besonders einfach an die notwendige Einstrahlwirkung am Behälter angepasst werden. Vorzugsweise wird ein gedimmter Zustand über die Änderung des Puls-Pausen-Verhältnis erzielt.
Der Aushärteabschnitt kann ein Bereich der Transportbahn des Transporteurs sein, der zum Aushärten der Druckfarbe auf den Behältern vorgesehen ist. Der Aushärteabschnitt kann wenigstens einer Druckstation mit Direktdruckköpfen nachgeordnet sein. Anders ausgedrückt kann dies ein Abschnitt der Transportbahn sein, an dem im Betrieb mit der Druckstation bereits alle Druckfarben des Direktdrucks auf den Behältern aufgebracht worden ist.
Der Pinningabschnitt kann zwischen zwei Druckstationen und/oder zwischen zwei Direktdruckköpfen angeordnet sein und dazu vorgesehen sein, eine erste Druckfarbe zu härten, bevor eine weitere Druckfarbe aufgebracht wird. Dadurch kann die erste Druckfarbe mit der UV- Leuchteinheit angehärtet werden, bevor die nachfolgende, zweite Druckfarbe gedruckt wird. Folglich laufen die beiden Druckfarben nicht ineinander und es wird ein besseres Druckbild erzeugt. Dadurch kann die UV-Leuchteinheit zusätzlich zum Aushärten auch zum Pinning eingesetzt werden.
Eine Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, das UV-Lichtfeld durch Leistungssteuerung wenigsten einer der UV-LEDs zu verändern. Dadurch ist es möglich das UV-Lichtfeld über eine in der Steuerungseinheit abgelegte Steuerungsprozedur an die Behälterform und/oder an den Direktdruck flexibel anzupassen und/oder mit dem Behältertransport mitzuführen. Denkbar ist, dass die Leistungssteuerung der UV-LEDs über eine Änderung von wenigsten einem Strom, wenigstens einer Spannung oder von einem Puls/Pause-Verhältnis eines PWM-Signals erfolgt.
Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit dazu ausgebildet sein, die Leistungen der UV-LEDs basierend auf Transportpositionen der Behälter gegenüber dem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt der Aushärtestation zu verändern, um das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter mitzuführen. Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit mit einem Geber verbunden sein, der die Transportpositionen der Behälter am Transporteuer erfasst. Der Geber kann ein Drehgeber auf einer Karussellachse sein, um die Drehposition des Karussells und damit der Behälteraufnahmen zu erfassen. Ebenso kann es sich um eine Lichtschranke, eine Kamera oder dergleichen handeln, um die Behälter am Transporteur zu erfassen und daraus die Transportpositionen zu bestimmen.
Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Leistungen der UV-LEDs basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED zu einem auszuhärtenden Behälter zu verändern, um das auf die Druckfarbe am Behälter einwirkende UV-Lichtfeld zu homogenisieren. Dadurch kann ein zur UV-Leuchteinheit entfernter Behälterbereich genauso schnell ausgehärtet werden wie ein naher Behälterbereich. Zudem kann der Abstand zwischen UV-Leuchteinheit und Behälter verringert werden, da die Strahlungsleistung auf den nahen Behälterbereich entsprechend so verringert ist, dass der Behälter oder der Direktdruck durch das UV-Licht nicht beschädigt wird. Denkbar ist auch, dass die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, die Leistungen der UV-LEDs basierend auf lokalen Flächenorientierungen der Behälteroberfläche gegenüber dem UV- Lichtfeld zu verändern. Dadurch wird die Ausrichtung verschiedener Oberflächenbereiche am Behälter zum einwirkenden UV-Lichtfeld kompensiert.
Den UV-LEDs kann wenigstens ein UV-Sensor zugeordnet sein, um eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs zu erfassen und/oder zu regeln, und der insbesondere mit der Steuerungseinheit verbunden ist. Dadurch ist es möglich produktions- oder alterungsbedingte Schwankungen der Strahlungsleistung bei den UV-LEDs zu kompensieren. Denkbar ist, dass der UV-Sensor eine Fotodiode oder -transistor ist, der auf UV-Licht empfindlich ist. Der UV- Sensor kann mit einer Lichteintrittsfläche in Richtung wenigstens einer zugeordneten UV-LED orientiert sein.
Der Transporteur kann zum Transport der Behälter mit Behälteraufnahmen ausgebildet sein, an denen jeweils eine der UV-Leuchteinheiten mitlaufend angeordnet ist. Dadurch können die UV- Leuchteinheiten besonders flexibel eingesetzt werden, beispielsweis zum Pinning zwischen dem Bedrucken von zwei Druckfarben und anschließend zum Aushärten. Zudem kann das Aushärten zusammen mit dem Transport der Behälter entlang eines Aushärteabschnitts erfolgen. Beispielsweise kann der Transporteuer als Karussell ausgebildet sein, wobei jeder Behälteraufnahme radial innerhalb oder außerhalb eine Aushärtestation zugeordnet ist. Denkbar ist auch, dass jeder Behälteraufnahme am Karussell eine Druckstation zum Drucken des Direktdrucks und eine Aushärtestation zum Aushärten des Direktdrucks zugeordnet sind. Denkbar ist, dass die Behälteraufnahmen und/oder die UV-Leuchteinheiten mit einem Behandlungslabyrinth eingehaust sind, vorzugsweise wobei die jeweilige UV-Leuchteinheit mit der Steuerungseinheit derart ansteuerbar ist, dass das UV-Lichtfeld zwischen zwei Direktdruckköpfen aktivierbar und an der Position eines Direktdruckkopfs deaktivierbar ist. Dadurch kann zwischen dem Druck zweier Druckfarben gepinnt werden, so dass verschieden Druckfarben nicht ineinander laufen. Darüber hinaus gelangt durch das Behandlungslabyrinth nur wenig oder gar kein Streulicht der UV-Leuchteinheiten zu den Direktdruckköpfen. Dadurch werden die Druckdüsen nicht durch ausgehärtete Druckfarbe in ihrer Funktion beeinträchtigt. Das Behandlungslabyrinth kann Abschirmelemente umfassen, die eine Einhausung für die Behälteraufnahmen und/oder die UV- Leuchteinheit bilden. Die Abschirmelemente können eine oder mehrere Zugangsöffnungen für das Bedrucken und/oder das Aushärten der Druckfarbe bilden.
Die wenigstens eine UV-Leuchteinheit kann stationär an der Aushärteeinheit angeordnet sein. Dabei kann die UV-Leuchteinheit dazu ausgebildet sein, das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter mitzuführen, vorzugsweise durch Umschalten der UV-LEDs. Dadurch können die Versorgungsleitungen ohne Drehverteiler besonders einfach zur UV-Leuchteinheit geführt werden. „Stationär" kann hier bedeuten, dass die UV-Leuchteinheit feststehend mit einer Maschinenbasis oder einem Traggestell der Aushärtestation verbunden ist. Denkbar ist, dass bei einer Ausbildung des Transporteurs als Karussell, die UV-Leuchteinheit radial innerhalb oder außerhalb einer Transportbahn des Transporteurs angeordnet ist. Bei einem Lineartransporteur kann die UV-Leuchteinheit seitlich entlang einer Transportbahn angeordnet sein. Die Transportbahn kann eine Strecke entlang der Transportpositionen der Behälter sein. Anders ausgedrückt kann dies die Bahn sein, entlang der die Behälteraufnahmen beim Transport mit dem Transporteur verfahren werden. Vorzugsweise kann die UV-Leuchteinheit dazu ausgebildet sein, das UV-Licht in Richtung der Behälteraufnahmen abzustrahlen und/oder quer zu einer Transportrichtung des Transporteurs.
Der Transporteur kann ein Karussell mit einer Hohlwelle sein, wobei die wenigstens eine UV- Leuchteinheit zentral an der Hohlwelle angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Aushärtestation. Die Leuchteinheit kann dabei stationär ange- ordnet sein und mit einem Standfuß durch die Hohlwelle hindurch ragen. Die UV-LEDs können bei dieser Anordnung außerhalb der Hohlwelle, vorzugsweise vertikal oberhalb einer Karussellebene angeordnet sein, um UV-Licht auf die Behälter in den Behälteraufnahmen abzustrahlen. Vorzugsweise kann eine Abstrahlrichtung des UV-Lichts quer, vorzugsweise senkrecht zu einer Karussellachse verlaufen. Denkbar ist auch, dass die UV-Leuchteinheit einen kaminartigen Kühlkörper umfasst, der zentral an der Hohlwelle angeordnet ist und an dem die UV-LEDs angeordnet sind. Vorzugsweise ist an dem kaminartigen Kühlkörper ein Gebläse angeordnet. Dadurch kann die Wärme der UV-LEDs besonders gut abgeführt werden.
Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung eine Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereit. Die Direktdruckmaschine kann die zuvor beschriebenen Merkmale einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
Wie oben in Bezug auf die Aushärtestation genauer ausgeführt, erfordert der Einsatz der 2D- Andordnung von UV-LEDs zur Erzeugung des UV-Lichtfelds zum Aushärten der Druckfarbe weniger Aufwand und ist flexibler einsetzbar. Dies gilt entsprechend auch für die Druckstation.
Dass die wenigstens eine Druckstation als separate Einheit ausgebildet ist, kann hier bedeuten, dass die Druckstation und die Aushärtestation jeweils zum Abstützen auf einem Boden ein eigenes Traggestell umfassen. Der eigene Transporteur der Druckstation kann ebenfalls als Karussell oder als Linearförderer ausgebildet sein. Die Druckstation kann über einen weiteren Transporteur mit der Aushärtestation verbunden sein.
Die Druckstation kann einen oder mehrere Direktdruckköpfe umfassen, um den Direktdruck vor- zugsweis nach dem Tintenstrahlprinzip auf die Behälter aufzudrucken. Die Direktdruckköpfe können jeweils wenigstens eine Düsenreihe mit Druckdüsen umfassen, um die Druckfarbe als Tintentröpfchen auf die Behälter aufzubringen.
Der Transporteur kann drehbare Behälteraufnahmen umfassen, um die Behälter gegenüber den Direktdruckköpfen zu drehen. Dadurch können die Behälter vollumfänglich bedruckt werden. Die Behälteraufnahmen könne zum Drehen der Behälter jeweils einen Direktantrieb, einen Drehteller, zur Aufnahme des Behälterbodens und/oder eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündung umfassen.
Alternativ ist denkbar, dass die wenigstens eine Druckstation am Transporteur der Aushärtestation angegliedert ist. Dadurch kann die Direktdruckmaschine besonders kompakt aufgebaut werden. Zudem kann der Transporteur sowohl zum Aufbringen der Druckfarbe als auch zum Aushärten eingesetzt werden. Denkbar ist, dass mehrere Druckstationen mit jeweils wenigstens einem Direktdruckkopf am Transporteur angegliedert sind. Die Druckstationen können auch als Satellitendruckstationen ausgebildet sein. Alternativ können die Druckstationen mit dem Karussell mitlaufend am Transporteur ausgebildet sein und vorzugsweise jeweils einer Behälteraufnahme zugeordnet sein. Dadurch wir ein Behälter in einer Druckstation am Karussell mit allen Druckfarben bedruckt und ausgehärtet.
Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt. Das Verfahren kann die zuvor in Bezug auf die Aushärtestation und/oder die Direktdruckmaschine beschriebenen Merkmale sinngemäß einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
Dadurch, dass mit der wenigstens einen UV-Leuchteinheit durch die 2D-Andordnung von UV- LEDs ein UV-Lichtfeld zum Aushärten der Druckfarbe mittels LED-Technologie erzeugt wird, wird das UV-Licht effizienter erzeugt und kann besonders schnell geschaltet werden. Folglich entwickelt die UV-Leuchteinheit weniger Wärme und kann besonders schnell ohne Vorwärmzeit ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch, dass es sich nicht um eine einzelne UV-Lichtquelle handelt, sondern um eine 2D-Andordnung von mehreren UV-LEDs, können die UV-LEDs einzeln angesteuert werden, so dass das UV-Lichtfeld auf die tatsächlichen Erfordernisse beim Aushärten individuell an die Behälterform bzw. die Größe des Direktdrucks angepasst wird. Darüber hinaus können die Behälter durch die Anpassung des UV-Lichtfelds besonders nah an der UV-Leuchteinheit vorbeigeführt werden, ohne dass ein zur UV-Lichtquelle am nächsten liegenden Oberflächenbereich zu stark bestrahlt wird. Daher ist insgesamt weniger Strahlungsleistung notwendig, als bei den bekannten UV-Lichtquellen. Das Verfahren erfordert also weniger Aufwand und ist dabei flexibler einsetzbar.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die Schaltbarkeit der UV-LED bei der Vermeidung von Lichtverschmutzung in Bezug auf die Druckköpfe aus. So kann steuerungstechnisch dafür gesorgt werden, dass die UV-Leuchteinheit immer dann abgeschaltet ist wenn ein Behälter aus einem Behandlungslabyrinth/ Kammerbereich gefördert wird und Streulicht auf einen der Direktdruckköpfe gelangen könnte.
Die UV-Leuchteinheiten können mit dem Transport der Behälter mitlaufen, wobei die UV- Lichtfelder in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter und/oder der Behälteraufnahmen gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt der Aushärtestation erzeugt wer- den. Dadurch kann die UV-Leuchteinheit besonders flexibel eingesetzt werden, beispielsweise zum Pinning zwischen dem Bedrucken von zwei Druckfarben und anschließend zum Aushärten.
Die wenigstens eine UV-Leuchteinheit kann stationär angeordnet sein, wobei das UV-Lichtfeld mit einer Transportbewegung der Behälter mitgeführt wird, indem die UV-LEDs in Abhängigkeit der Transportbewegung angesteuert, vorzugsweise an- und abgeschaltet werden. Dabei kann die UV-Leuchteinheit das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter mitführen. Dadurch können die Versorgungsleitungen ohne Drehverteiler besonders einfach zur UV-Leuchteinheit geführt werden.
Besonders vorteilhaft weist die UV Beleuchtungseinheit eine Mischbestückung unterschiedlicher UV-Lichtspektren auf. So ist es möglich unterschiedlich eingestehe UV-härtende Druckfarben mit dem richtigen Spektrum sowie der richtigen Dosis des jeweils benötigten Spektrums zu belichten.
Die UV-LEDs können basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED zu einem auszuhärtenden Behälter angesteuert werden, um das auf die Druckfarbe am Behälter einwirkende UV- Lichtfeld zu homogenisieren. Dadurch kann ein zur UV-Leuchteinheit entfernter Behälterbereich genauso schnell ausgehärtet werden wie ein naher Behälterbereich.
Ein UV-Sensor kann eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs messen und darüber die Abstrahlintensität regeln. Dadurch ist es möglich produktions- oder alterungsbedingte Schwankungen der Strahlungsleistung bei den UV-LEDs zu kompensieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1A ein Ausführungsbeispiel einer Druckstation und einer Aushärtestation in einer
Draufsicht;
Figuren 1 B - 1 C Detailansichten der Aushärtestation aus der Figur 1 A in einer seitlichen Ansicht und in einer Draufsicht;
Figur 2A ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckstation und einer Aushärtestation in einer Draufsicht;
Figuren 2B - 2C Detailansichten der Aushärtestation aus der Figur 2A in einer seitlichen Ansicht und in einer Draufsicht; Figuren 2D - 2E die Druckstation und die Aushärtestation der Figur 2A mit einem zusätzlichen Behandlungslabyrinth beim Betrieb in einer Draufsicht;
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einem Karussell als
Transporteur in einer Draufsicht;
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einem Linearförderer als Transporteur in einer Draufsicht;
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einem Linearförderer als Transporteur in einer Draufsicht; und
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer UV-LED der Figuren 1 - 5 mit einem UV-Sensor in einer Draufsicht.
In der Figur 1A - 1 C ist ein Ausführungsbeispiel einer Druckstation 120 und einer Aushärtestation 100 in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen sind die Behälter 102, die mit dem Zuführstern 104 an den Transporteur 101 übergeben und dort in den Behälteraufnahmen 103 aufgenommen werden. Der Transporteur 101 ist hier beispielsweise als Karussell ausgebildet, das sich in der Richtung T um eine vertikale Achse dreht und dadurch die Behälter 102 zum Aufbringen eines Direktdrucks an der Druckstation 120 und an der UV-Leuchteinheit 1 10 vorbeiführt. Anschließend werden die Behälter 102 dem Abführstern 105 übergeben und weiteren Behandlungsschritten zugeführt.
Die Druckstation 120 umfasst mehrere Direktdruckköpfe 121Y, 121 M, 121 c, 121 K und 121w, mit jeweils einer oder mehreren Düsenreihen, die nach dem Tintenstrahlprinzip arbeiten. In der Druckstation 120 werden die Behälter 102 nacheinander mit mehreren Rasterbildern in den Farben Gelb, Magenta, Cyan, Schwarz und Weiß bedruckt, die sich zu einem farbigen Direktdruck überlagern, der den Inhalt der Behälter 102 kennzeichnet. Die Druckfarben sind jeweils mit UV- Licht aushärtbar und können dadurch sehr schnell getrocknet werden. Für das umfängliche oder vollumfängliche Bedrucken werden die Behälter 102 zusätzlich durch die Behälteraufnahmen 103 gegenüber den Direktdruckköpfen 121 Y, 121 M, 121c, 121 K und 121w gedreht. Dazu weisen die Behälteraufnahmen 103 jeweils einen mit einem Direktantrieb drehbaren Drehteller 103b und eine Zentrierglocke 103a auf.
Zum Aushärten der Druckfarbe werden die Behälter 102 an der UV-Leuchteinheit 1 10 vorbeigeführt, die stationär an der Aushärtestation 100 angeordnet ist. Die UV-Leuchteinheit 1 10 umfasst eine Trägerplatte 1 1 1 und eine Matrixanordnung von UV-LEDs 1 12 zur Erzeugung eines UV- Lichtfelds 1 13. Durch kann das UV-Lichtfeld 1 13 mit der Transportrichtung T der Behälter 102 mitgeführt werden, indem die UV-LEDs entsprechend mit der Steuerungseinheit 106 an- und abgeschaltet bzw. auch gedimmt werden. Dabei härten die Druckfarben aus, so dass sie nicht mehr verlaufen und kratzfest sind.
Der Aufbau der UV-Leuchteinheit 1 10 ist genauer in den Figuren 1 B von der Seite her und in der Figur 1 C von oben her dargestellt. In der Figur 1 B ist zu sehen, dass die UV-LEDs 1 12 in einer Matrixanordnung an der Trägerplatte 1 1 1 angebracht sind. Die 2D-Andordnung erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Höhe der Behälter 102 entlang des in der Figur 1A dargestellten Aushärteabschnitts A. Des Weiteren arbeiten alle UV-LEDs 1 12 mit einer Wellenlänge im UV-Lichtspektrum, vorzugsweise im UV-B- oder UV-C-Bereich.
Der Aufbau der UV-Leuchteinheit 1 10 kann eine Mischbestückung unterschiedlicher UV-LED- Typen mit verschiedenen UV-Lichtspektren enthalten um unterschiedlich eingestellte UV- härtende Druckfarben verarbeiten zu können. Die benötigten UV-Lichtspektren können bedarfsgerecht sowie positionsgerecht aktiviert werden d.h. beispielsweise, dass ein Frontdruck mit 280nm ausgehärtet währenddessen ein Rückendruck mit 31 Onm fixiert wird.
Zu sehen ist auch, dass die meisten UV-LEDs 1 12a abgeschaltet sind, da sie sich entweder nicht gegenüber dem Behälter 102 befinden oder außerhalb einer Bestrahlungszone für den Direktdruck 102a, der sich hier nicht über die volle Höhe des Behälters 102 erstreckt sondern lediglich am Behälterbauch. Demgegenüber sind die UV-LEDs 1 12b mit höherer Intensität und die UV-LEDs 1 12c mit geringerer Intensität angeschaltet. Wie genauer in der Figur 1 C zu sehen, ergibt sich daraus ein UV-Lichtfeld 1 13 mit höherer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 1 12 einen größeren Abstand haben und mit geringerer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 1 12 einen geringeren Abstand haben. Dadurch wird das auf den Direktdruck 102a einwirkende UV-Lichtfeld 1 13 homogenisiert und die Aushärtung erfolgt besonders gleichmäßig.
Zudem ist in den Figuren 1 B und 1 C zu sehen, dass das UV-Lichtfeld 1 13 mit dem Behältertransport in der Richtung T mitgeführt wird. Dazu werden die UV-LEDs 1 12 der UV- Leuchteinheit 1 10 mit der Steuerungseinheit 106 einzeln oder gruppenweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Transportposition P-i , P2, P3 der Behälter 102 gegenüber dem Aushärteabschnitt A bzw. der UV-Leuchteinheit 1 10 gesteuert. Das UV-Lichtfeld 1 13 wandert also virtuell mit der Transportbewegung der Behälter 102 mit. Zusätzlich können die Behälter 102 in den Behälteraufnahmen 103 beim Transport in der Richtung T mit den Drehtellern 103b gedreht werden, um beispielsweise einen hier nicht dargestellten, rückwärtigen Direktdruck auszuhärten.
Dadurch, dass die UV-Leuchteinheit 1 10 die Matrixanordnung von UV-LEDs 1 12 umfasst, kann das UV-Lichtfeld 1 13 beim Aushärten mit der Transportbewegung der Behälter 102 mitgeführt werden und wirkt so über einen längeren Zeitraum in die Druckfarbe des Direktdrucks 102a ein. Folglich kann die Druckfarbe bei geringerer Strahlungsleitung der UV-LEDs 1 12 ausreichend ausgehärtet werden, ohne dass Ozon entsteht oder eine hohe Wärmeleistung gekühlt werden muss. Zudem sind die UV-LEDs 1 12 sehr schnell schaltbar und das UV-Lichtfeld 1 13 kann unmittelbar auf verschieden Direktdruckgrößen angepasst werden. Eine Vorwärmzeit ist ebenfalls nicht notwendig. Die UV-LEDs arbeiten zudem im UV-A und/oder UV-B, so dass der Sichtschutz weniger aufwändig ist. Folglich ist die Aushärtestation 100 bzw. die Direktdruckmaschine 120, 100 wenig aufwändig und flexibler einsetzbar.
In der Figuren 2A - 2E ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckstation 220 und einer Aushärtestation 200 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der stationären UV-Leuchteinheit 1 10 der Figuren 1A - 1 C an den Behälteraufnahmen 203 die UV-Leuchteinheiten 210 mitlaufend angeordnet sind.
Die Druckstation 220 mit den Direktdruckköpfen 221Y, 221 M, 221 c, 221 K und 221w entspricht in Struktur und Funktion der Druckstation 120 aus den Figuren 1A - 1 C.
In den Figuren 2B - 2C ist eine Behälteraufnahme 203 mit der zugeordneten Aushärtestation 210a in einer seitlichen Ansicht bzw. in einer Draufsicht zu sehen, bei der gerade der Behälter 202 ausgehärtet wird. Dies erfolgt nach dem Bedrucken mit dem letzten Direktdruckkopf 221w im Aushärtebereich A während des Transports.
Zu sehen ist, dass die UV-Leuchteinheit 210 einen Träger 21 1 und eine Matrixanordnung von UV-LEDs 212 umfasst, die das UV-Lichtfeld 213 zum Aushärten der Druckfarbe erzeugt. Die UV-Leuchteinheit 210 ist am Karussell 201 angeordnet und wird davon zusammen mit der jeweiligen Behälteraufnahme 203 in Transportrichtung T mittransportiert.
Beim Drucken mit den Direktdruckköpfen 221 Y, 221 M, 221 c, 221 K und 221 w sind die UV- Leuchteinheiten 210a durch die Steuerungseinheit 206 deaktiviert, damit keine Druckfarbe in den Druckdüsen ausgehärtet und dadurch eine Funktionsstörung hervorgerufen werden könnte. Allerdings werden die UV-Leuchteinheiten 210 von der Steuerungseinheit 206 in den Pinningabschnitten B-ι - B4, also in Abhängigkeit der Transportposition der jeweiligen Behälter 202 zwischen den Direktdruckköpfen 221 Y, 221 M, 221c, 221 « und 221W, so angesteuert, dass mit den UV-LEDs 212 die gerade gedruckte Druckfarbe leicht angehärtet wird (Pinning), damit sie nicht mit der nachfolgend aufgebrachten Druckfarbe verläuft.
Darüber hinaus steuert die Steuerungseinheit 206 die Leistungen der UV-LEDs 212 auf Basis der Transportposition der jeweiligen Behälteraufnahme 203 einzeln oder gruppenweise so, dass sie im Aushärteabschnitt A basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED 212 zum Behälter 202 ein homogen einwirkendes UV-Lichtfeld 213 erzeugen. Dies ist genauer in den Figuren 2B und 2C dargestellt. Da in diesem Beispiel der Direktdruck 202a nur am Behälterbauch angebracht ist, sind die oberen UV-LEDs 212 deaktiviert, um keine unnötige Wärmeleistung zu erzeugen. Dagegen sind die zwei seitlichen UV-LED-Gruppen 212b mit höherer Intensität und die UV-LEDs 212c mit geringerer Intensität angeschaltet. Wie genauer in der Figur 2C zu sehen, ergibt sich daraus ein UV-Lichtfeld 213 mit höherer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 212 einen großen Abstand haben und mit geringerer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 212 einen geringen Abstand haben. Dadurch wird das auf den Direktdruck 202a einwirkende UV-Lichtfeld 1 13 homogenisiert und die Aushärtung erfolgt besonders gleichmäßig.
Zudem überspannt der Aushärteabschnitt A einen größeren Bereich der Transportbahn im An- schluss an die Druckstation 220 bis hin zum Abführstern 205, so dass die Druckfarbe am Behälter 202 länger bestrahlt werden kann. Dadurch wird auch bei einer geringeren Strahlungsleistung der UV-LEDs 212 eine ausreichende Aushärtewirkung erzielt.
Denkbar ist, dass die UV-Leuchteinheiten 210 sowohl UV-LEDs 212 im UV-A-Bereich zum Pinning als auch im UV-B und/oder UV-C-Bereich zum Aushärten umfasst.
Des Weiteren sind die Drehteller 203b der Behälteraufnahmen 203 mit einem Direktantrieb drehbar ausgebildet. Beim Aushärten ist es daher möglich, die Behälter 202 zu drehen, um die Druckfarbe eines an der Behälterrückseite aufgebrachten Direktdrucks auszuhärten.
Dadurch, dass jeder Behälteraufnahme 203 eine UV-Leuchteinheit 210 zugeordnet ist, kann die Aushärtestation 200 der Figuren 2A - 2C besonders flexibel eingesetzt werden.
In den Figuren 2D - 2E sind die Druckstation 220 und die Aushärtestation 200 der Figur 2A mit einem zusätzlichen Behandlungslabyrinth 230 im Betrieb in einer Draufsicht dargestellt. Zu se- hen ist, dass am Transporteur 201 zwischen den einzelnen Behälteraufnahmen 203 das Behandlungslabyrinth 230 mit den Abschirmelementen 231 a, 231 b und 232 angeordnet ist. Die Abschirmelemente 231 a, 231 b bilden eine Einhausung für die Behälteraufnahmen 203 und die Abschirmelemente 232 entsprechend für die UV-Leuchteinheiten 210.
Dadurch werden Kammern mit je einer UV-Leuchteinheit 210 und einer Behälteraufnahme 203 gebildet, die das Streulicht von den benachbarten Kammern abschirmen. Darüber hinaus sind die Abschirmelement 231 a, 231 b, 232 derart ausgebildet, dass je Kammer eine erste Zugangsöffnung 233 für die Direktdruckköpfe 221 und eine zweite Zugangsöffnung für die zugeordnete UV-Leuchteinheit 210 gebildet wird.
In der Figur 2D ist zu sehen, dass die Behälter 202 gerade im Anschluss an den letzten Direktdruckkopf 221w ausgehärtet werden, wobei die UV-Leuchteinheiten 210a zwischen dem letzten Direktdruckkopf 221w und dem Abführstern 205 aktiviert sind. Umgekehrt sind die übrigen UV- Leuchteinheiten 210b gerade deaktiviert, da teilweise an den entsprechenden Behandlungspositionen gerade Behälter 202 von den Direktdruckköpfen 221 durch die Zugangsöffnungen 230 hindurch bedruckt werden. Dadurch wird verhindert, dass Drucktinte direkt an den Direktdruckköpfen 221 ausgehärtet wird und sie dadurch in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.
Weiter ist in der Figur 2E zu sehen, dass der Transporteur 201 etwas weitergedreht wurde und sich die Behälter 202 gerade an Positionen zwischen den Direktdruckköpfen 221 befinden. In diesem Bereich wird Streulicht von den UV-Leuchteinheiten 210a durch das Behandlungslabyrinth 230, vorzugsweise durch die Abschirmelemente 231 a, 231 b so abgeschirmt, dass es nicht zu den inaktiven Direktdruckköpfen 221 gelangen kann. Folglich können bei dieser Position des Transporteurs 201 die UV-Leuchteinheiten 210a aktiviert werden, um die Druckfarbe durch die Zugangsöffnungen 234 hindurch zwischen den einzelnen Direktdruckköpfen 221 zu pinnen. Dadurch wird ein noch schärferes Druckergebnis erzielt.
In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 300 mit einem Karussell als Transporteur 301 in einer Draufsicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 1A - 1 C im Wesentlichen dadurch, dass der Transporteur als Karussell 301 mit einer Hohlwelle 301 a ausgebildet ist und die UV-Leuchteinheit 310 zentral in der Hohlwelle 301 a angeordnet ist und nicht peripher am äußeren Umfang. Darüber hinaus ist die Druckstation nicht am Transporteur 301 der Aushärtestation 300 angeordnet sondern als hier nicht dargestellte, separate Einheit mit einem eigenen Transporteur. Die Druckstation ist der Aushärtestation vorgeordnet, so dass die bereits mit der Druckfarbe versehenen Behälter 302 mit dem Zuführstern 304 an die Behälteraufnahmen 303 der Aushärtestation 300 übergeben werden.
Zu sehen ist, dass die UV-Leuchteinheit 310 mit einem säulenartigen, hohlen Kühlkörper 31 1 ausgebildet ist, der einen Kamin bildet und über den Lüfter 314 zwangsbelüftbar ist. Die UV- LEDs 312 sind radial nach außen gerichtet an der Außenseite des Kühlkörpers 31 1 über der Karussellebene angeordnet. Dadurch wird das UV-Lichtfeld im Wesentlichen radial nach außen abgestrahlt und die Druckfarbe auf den Behältern 302 ausgehärtet. Damit rundherum alle Behälterbereiche ausgehärtet werden können, sind die Behälteraufnahmen 303 drehbar ausgebildet, so dass die Behälter 302 um ihre Längsachsen gedreht werden können.
Die Leistungen der UV-LEDs werden einzeln oder gruppenweise von einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit basierend auf Transportpositionen der Behälter 302 gegenüber dem Aushärteabschnitt A gesteuert. Dadurch läuft das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter in Richtung T mit, ohne dass dazu die UV-Leuchteinheit 310 gedreht werden muss. Folglich kann die UV-Leuchteinheit 310 ohne Drehverteiler angesteuert werden und ist so besonders einfach aufgebaut.
In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 400 mit einem Linearförderer 401 als Transporteur in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass die Behälter 402 bereits von einer nicht dargestellten Druckstation mit Druckfarbe versehen mit dem Linearförderer 401 an der UV-Leuchteinheit 410 entlang transportiert und dabei ausgehärtet werden. Die UV-Leuchteinheit 410 umfasst hier ebenfalls eine Matrixanordnung von UV-LEDs 412, die ein UV-Lichtfeld zum Aushärten der Druckfarbe erzeugen.
Zu sehen ist auch, dass die meisten UV-LEDs 412a abgeschaltet sind, da sie sich nicht gegenüber dem Behälter 402 befinden. Dagegen sind die UV-LEDs 412 basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED 412b zum Behälter 402 mit unterschiedlichen Intensitäten angeschaltet, um das auf die Druckfarbe am Behälter 402 einwirkende UV-Lichtfeld zu homogenisieren. Dadurch erfolgt die Aushärtung besonders gleichmäßig.
Zudem wird das UV-Lichtfeld mit dem Behältertransport durch Umschalten der UV-LEDs 412 mitgeführt. Dazu werden die UV-LEDs 412 der UV-Leuchteinheit 410 mit einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit einzeln oder gruppenweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Transportposition der Behälter 402 gegenüber dem Aushärteabschnitt A bzw. der UV-Leuchteinheit 410 gesteuert. Das UV-Lichtfeld wandert also virtuell mit der Transportbewegung der Behälter 402 mit. Folglich ist es auch bei einem Lineartransporteur 401 möglich, eine Aushärtestation 400 mit einer 2D-Andordnung von UV-LEDs 412 einzusetzen. Dadurch ist die Aushärtestation 400 wenig aufwändig und flexibel einsetzbar.
In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 500 mit einem Linearförderer 501 als Transporteur in einer Draufsicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 4 lediglich dadurch, dass hier zwei UV-Leuchteinheiten 510a, 510b gegenüberliegend am Linearförderer 501 angeordnet sind. Beide UV-Leuchteinheiten 510a, 510b sind jeweils mit einem Träger 51 1 a, 51 1 b und einer Matrixanordnung von UV-LEDs 512a, 512b ausgebildet. Beide UV-Leuchteinheiten 510a, 510b arbeiten wie die zuvor in Bezug auf die Figur 4 beschriebene UV-Leuchteinheit 410 und werden entsprechend von einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit so angesteuert, dass die UV-Lichtfelder mit dem Transport der Behälter 502 mitgeführt wird.
Dadurch, dass die UV-Leuchteinheiten 510a, 510b beidseitig am Lineartransporteur 501 ausgebildet sind, können beide Behälterseiten geleichzeitig und ohne eine Drehung der Behälter ausgehärtet werden. Dadurch arbeitet die Aushärtestation 500 besonders effizient. Denkbar ist auch, dass bei den Aushärtestationen 100, 200, 300 in den Figuren 1A - 3 zwei gegenüberliegende UV-Leuchteinheiten entlang der Transportbahn angeordnet sind.
In der Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer UV-LED 1 12, 212, 312, 412, 512 dargestellt, wie sie bei den Aushärtestationen 100, 200, 300, 400, 500 der Figuren 1 - 5 zum Einsatz kommen kann. Zudem ist der UV-Sensor 15 zu sehen, der die Abstrahlintensität des UV-Lichts misst und ein entsprechendes Signal an die Steuerungseinheiten weitergibt. Da herstellungs- und alterungsbedingt die Strahlungsleistung von UV-LEDs schwankt, kann dies mit dem UV-Sensor 15 erfasst und über eine entsprechende vorzugsweise Strom-Regelung oder Änderung der PWM kompensiert werden.
Denkbar ist auch, dass der UV-Sensor 15' am Transporteur 102, 202, 302, 402, 502 gegenüberliegend zur UV-LED 1 12, 212, 312, 412, 512 angeordnet ist, wodurch die Strahlungsintensität in Vorwärtsrichtung besonders gut erfasst wird.
Es versteht sich, dass in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale nicht auf diese Kombinationen beschränkt sind, sondern einzeln oder in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.

Claims

Ansprüche
1 . Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks (102a, 202a) auf Behältern (102, 202, 302, 402, 502), mit
- einem Transporteur (101 , 201 , 301 , 401 , 501 ) zum Transport der Behälter (102, 202) vorzugsweise in Behälteraufnahmen (103, 203, 303), und
- mit wenigstens einer UV-Leuchteinheit (1 10, 210, 310, 410, 510) zum Aushärten der Druckfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (1 10, 210, 310, 410, 510) eine 2D-Anordnung von UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) zur Erzeugung eines UV-Lichtfelds (1 13, 213) zum Aushärten der Druckfarbe umfasst.
2. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1 , wobei die UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) der wenigstens einen UV-Leuchteinheit (1 10, 210, 310, 410, 510) einzeln oder gruppenweise ansteuerbar ausgebildet sind, um das UV-Lichtfeld (1 13, 213) in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt (A) der Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zu steuern.
3. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Steuerungseinheit (106, 206, 306) dazu ausgebildet ist, das UV-Lichtfeld (1 13, 213) durch eine Leistungssteuerung wenigstens einer der UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) zu verändern.
4. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 3, wobei die Steuerungseinheit (106, 206, 306) dazu ausgebildet ist, die Leistungen der UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) basierend auf Transportpositionen der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt (A) der Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zu verändern, um das UV-Lichtfeld (1 13, 213) mit dem Transport der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) mitzuführen.
5. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuerungseinheit (106, 206, 306) dazu ausgebildet ist, die Leistungen der UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED (1 12, 212, 312, 412, 512) zu einem auszuhärtenden Behälter (102, 202, 302, 402, 502) zu verändern, um das auf die Druckfarbe am Behälter (102, 202, 302, 402, 502) einwirkende UV- Lichtfeld (1 13, 213) zu homogenisieren.
6. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei den UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) wenigstens ein UV-Sensor (15) zugeordnet ist, um eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) zu erfassen und/oder zu regeln, und der insbesondere mit der Steuerungseinheit (106, 206, 306) verbunden ist.
7. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transporteur (201 ) zum Transport der Behälter (202) mit Behälteraufnahmen (203) ausgebildet ist, an denen jeweils eine der UV-Leuchteinheiten (210) mitlaufend angeordnet ist.
8. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (1 10, 310, 410, 510) stationär an der Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) angeordnet ist.
9. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 8, wobei der Transporteuer ein Karussell (301 ) mit einer Hohlwelle (301 a) ist und die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (310) zentral an der Hohlwelle (301 a) angeordnet ist.
10. Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern (102, 202, 302) mit einem Direktdruck (102a, 202a),
- mit wenigstens einer Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der Ansprüche 1 - 9, und
- mit wenigstens einer Druckstation (120, 220) zum Aufbringen der Druckfarbe des Direktdrucks (102a, 202a) auf die Behälter (102, 202, 302), wobei die wenigstens eine Druckstation als separate Einheit mit einem eigenen Transporteur ausgebildet ist, die der Aushärtestation (300, 400, 500) vorgeordnet ist, oder wobei die wenigstens eine Druckstation (120, 220) an dem Transporteur (101 , 201 ) der Aushärtestation (100, 200) angegliedert ist.
1 1. Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks (102a, 202a) auf Behältern (102, 202, 302, 402, 502), wobei die Behälter (102, 202, 302, 402, 502) vorzugsweise in Behälteraufnahmen (102, 203, 303) eines Transporteurs (101 , 201 , 301 , 401 , 501 ) transportiert werden und dabei die Druckfarbe mit wenigstens einer UV-Leuchteinheit (1 10, 210, 310, 410, 510) ausgehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass mit der wenigstens einen UV-Leuchteinheit (1 10, 210, 310, 410, 510) durch eine 2D- Anordnung von UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) ein UV-Lichtfeld (1 13, 213) zum Aushärten der Druckfarbe erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die UV-Leuchteinheiten (210) mit dem Transport der Behälter (202) mitlaufen, und wobei die UV-Lichtfelder (213) in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter (202) gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt (A) der Aushärtestation (200) erzeugt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (1 10, 310, 410, 510) stationär angeordnet ist, und wobei das UV-Lichtfeld (1 13) mit einer Transportbewegung der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) mitgeführt wird, indem die UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) in Abhängigkeit der Transportbewegung angesteuert, vorzugsweise an- und abgeschaltet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 - 13, wobei die UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED (1 12, 212, 312, 412, 512) zu einem auszuhärtenden Behälter (102, 202, 302, 402, 502) angesteuert werden, um das auf die Druckfarbe am Behälter (102, 202, 302, 402, 502) einwirkende UV-Lichtfeld (1 13, 213) zu homogenisieren.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 - 14, wobei ein UV-Sensor (15) eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs (1 12, 212, 312, 412, 512) misst und darüber die Abstrahlintensität geregelt wird.
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