WO2018050617A1

WO2018050617A1 - Verfahren und vorrichtung zum ink-jet-auftrag auf flächigen substraten

Info

Publication number: WO2018050617A1
Application number: PCT/EP2017/072823
Authority: WO
Inventors: Dirk Schlatterbeck; Walther Krull
Original assignee: Schmid Rhyner Ag
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-03-22
Also published as: US20190224968A1; EP3512707A1; US11148436B2; DE102016117211A1; EP3512707B1; CN109963721A; CN109963721B; ES2906328T3

Abstract

Um eine Streifigkeit bei der Inkjet-Lackierung von Substraten zu vermeiden, sieht die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken von flächigen Substraten vor, bei welchem - ein Substrat (3) entlang einer Vorschubrichtung (4) mittels einer Fördereinrichtung (5) an einer Auftragsvorrichtung (7) vorbeibewegt wird und - die Auftragsvorrichtung (7) während der Bewegung des Substrats durch mehrere, in einer Reihe quer zur Vorschubrichtung angeordnete Inkjet-Düsen (70) tropfenweise unter Ansprechen auf rechnergesteuerte Schaltsignale ein fluides Auftragsmaterial (9) auf die Oberfläche (30) des Substrats (3) in einem Muster (14) mit vorbestimmter Kontur (15), insbesondere unter Aussparung von Bereichen (1 6) aufträgt, wobei - während des Auftrags des Musters (14) und während der Bewegung des Substrats (3) die Inkjet-Düsen (70) in Richtung quer zur Vorschubrichtung (4), vorzugsweise entlang der Längsrichtung der Reihenanordnung der Inkjet-Düsen (70) hin und her bewegt werden, so dass die Pfade (72), welche die Düsen (70) über dem Substrat durch die Überlagerung der Hin- und Herbewegung mit der Bewegung entlang der Vorschubrichtung (4) zurücklegen, Richtungskomponenten senkrecht zur Vorschubrichtung (4) aufweisen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ink- Jet- Auftrag auf flächigen Substraten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein die drucktechnische Bearbeitung von

Substraten, insbesondere die Bedruckung oder Beschichtung von flächigen Substraten, wie etwa von Druckerzeugnissen, Papier und Pappe mit

Farbinformationen und/oder erhabenen Kunststoffschichten. Die Druckindustrie befindet sich in einem Wandlungsprozess, wobei die konventionellen Verfahren immer mehr durch digitale Verfahren ersetzt werden. Gleichzeitig erfährt die nachträgliche Veredelung von Drucksachen eine immer stärkere Bedeutung. Besonders für edle Drucksachen und Verpackungen hat sich eine Nachbearbeitung des bedruckten Substrats weitgehend durchgesetzt.

Hierbei haben sich sogenannte Druckveredelungsverfahren etabliert, bei welchen Druckerzeugnisse mit erhabenen, haptisch erfassbaren

Beschichtungen versehen werden. Beispielsweise werden Druckbögen zur Herstellung von Papier- oder Kartonverpackungen mit derartigen

Beschichtungen versehen, um bestimmte Design-Vorstellungen zu realisieren.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Beschichtungsverfahren bekannt, um die oben genannten erhabenen oder reliefartigen Schichten herzustellen. Ein vergleichsweise neues Verfahren hierzu ist das Beschichten mittels Inkjet-Technologie. Das Herstellen der Beschichtungen mit Inkjet- Technologie wird in der WO 2003/099456 A1 und der WO 2009/012996 A1 beschrieben.

Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren, bei denen eine Druckform hergestellt wird, die das gesamte zu bedruckende Substrat beinhaltet, wird bei digitalen Verfahren jeder Rasterpunkt einzeln erzeugt. Das am weitesten verbreitete Verfahren ist der Druck mit Tintenstrahl-Druckköpfen (Inkjet- Druckköpfen). Der Preis ist hierbei durch die zum Einsatz kommenden Düsen bestimmt.

Beim Drucken mit Inkjet-Druckköpfen mit mehreren Düsen ist das Verfahren bekannt, durch Bewegen der Druckköpfe in einer Richtung senkrecht zur

Substratbewegung beliebige Substratbreiten bedrucken zu können. Hierbei wird das Substrat für die Kopfbewegung jeweils angehalten und der Druckkopf bedruckt das Substrat bahnenweise. Dieser Betrieb wird mit dem englischen Begriff „Scanning Mode" beschrieben.

Inkjet-Druckköpfe haben die Eigenschaft, dass die Düsen des Druckkopfes über die Lebensdauer gewisse Abweichungen des Tropfenausstoßes von der Richtung senkrecht zur Düsenplatte aufweisen können. Diese Eigenschaft kann bereits vom Beginn der Benutzung des Kopfes eine Rolle spielen, verstärkt sich aber üblicherweise mit der Dauer des Einsatzes. Außerdem können

Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Köpfe zu Ungenauigkeiten der Tropfenpositionierung beitragen.

Die genannten Eigenschaften führen dazu, dass das Druckbild von Inkjet- Druckköpfen typischerweise eine gewisse Streifigkeit aufweist. Erschwerend kommt hinzu, dass Düsen im Gebrauch temporär und auch dauerhaft ausfallen können. Einem temporären Ausfall von Düsen begegnet man üblicherweise durch das Ausstoßen von Flüssigkeit aus dem Reservoir durch die Düsen (hierfür hat sich der englische Begriff „purging" eingebürgert) und einer

Entfernung des ausgetretenen Materials von der Düsenplatte. Diese

Rekonditionierung der Düsen ist mit einer Unterbrechung des Druckprozesses verbunden und senkt die Produktivität der Druckeinheit. Der dauerhafte Ausfall von Düsen eines Druckkopfes kann im Allgemeinen nur durch vollständigen Ersatz des gesamten Druckkopfes behoben werden.

In der oben genannten Technologie des„Scanning Mode" durch Bewegen der Köpfe und dem bahnenweisen Bedrucken von Substraten wird durch statistische Positionierung von Tropfen innerhalb einer Rasterlinie aus verschiedenen Düsen einer Streifenbildung begegnet. Durch diesen

statistischen Aufbau des Druckbildes sind auch fehlende Düsen bis zu einem gewissen Grad tolerierbar, beziehungsweise kompensierbar.

Da die Inkjet-Druckköpfe immer zuverlässiger geworden sind und der Preis pro Düse immer günstiger wird, hat es sich zur Steigerung der Produktivität etabliert, sogenannte Single-Pass-Druckmaschinen zu bauen. Bei diesen Maschinen sind die Köpfe so angeordnet, dass die Düsenreihen quer, typischerweise im Wesentlichen senkrecht zur Substratbewegung angeordnet sind. Wahlweise können die Köpfe mit den Düsenreichen auch in einem von der senkrechten Richtung abweichenden Winkel angeordnet werden um einen höhere Auflösung zu erreichen. Grundsätzlich bedeutet diese Art des

Einsatzes, dass eine Tropfenbahn auf dem Substrat parallel zur

Substratbewegung von genau festgelegten Düsen stammt.

Wenn jeweils nur eine Düse pro Tropfenbahn auf dem Substrat vorhanden ist, führt eine Abweichung der Tropfenrichtung wie oben beschrieben zu einer Streifigkeit. Noch auffälliger wirkt sich der Ausfall von Düsen aus. Dieses Problem tritt ganz besonders beim Auftrag von härtbaren Lack-,

beziehungsweise Beschichtungskomponenten auf, die zur Herstellung erhabener Beschichtungen geeignet sind.

Um trotzdem noch eine gewisse Statistik in der Düsenauswahl zu

gewährleisten, können im Single-Pass-Betrieb deshalb mehrere Düsenreihen hintereinander angeordnet und diese dann abwechselnd oder nach dem

Zufallsprinzip zur Erzeugung der Einzeltropfen in einer Tropfenbahn verwendet werden. Dadurch kann, ähnlich wie im Scanning Mode mit statistischer Auswahl von Düsen für einzelne Tropfenpositionen die Streifenbildung und der Ausfall von Düsen einigermaßen kaschiert werden. Diese Lösung ist allerdings technisch sehr aufwändig und zusätzlich teuer. Wünschenswert wäre daher eine einfachere Anordnung, mit der Streifen im Druck- oder Beschichtungsmuster vermieden werden können. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den dazu abhängigen Ansprüchen angegeben.

Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken von flächigen Substraten vor, bei welchem

- ein Substrat entlang einer Vorschubrichtung mittels einer Fördereinrichtung an einer Auftragsvorrichtung vorbeibewegt wird und

- die Auftragsvorrichtung während der Bewegung des Substrats durch mehrere, in einer Reihe quer zur Vorschubrichtung angeordnete Inkjet-Düsen

tropfenweise unter Ansprechen auf rechnergesteuerte Schaltsignale ein fluides Auftragsmaterial auf die Oberfläche des Substrats unter Bildung eines Musters mit vorbestimmter Kontur, insbesondere unter Aussparung von Bereichen aufträgt, wobei

- während des Auftrags des Musters und während der Bewegung des Substrats die Inkjet-Düsen in Richtung quer zur Vorschubrichtung, vorzugsweise entlang der Längsrichtung der Reihenanordnung der Inkjet-Düsen hin und her bewegt werden, so dass die Pfade, welche die Düsen über dem Substrat durch die Überlagerung der Hin- und Herbewegung mit der Bewegung entlang der Vorschubrichtung zurücklegen, nicht vollständig parallel zur Substratbewegung liegen, sondern Richtungskomponenten senkrecht zur Vorschubrichtung aufweisen. Durch die Hin- und Her-Bewegung sind in den Pfaden im

Allgemeinen Richtungskomponenten in zueinander entgegengesetzten

Richtungen, beziehungsweise antiparallele Richtungskomponenten vorhanden. Beispielswese ergeben sich dadurch Pfade in Form von Wellenlinien oder Zickzack-Linien Die Bewegung der Düsen kann periodisch sein oder sogar statistisch erfolgen.

Die Fördereinrichtung kann eine Bahnvorschub-Einrichtung bei einer Rolle-zu- Rolle-Druckmaschine sein, bei der eine Substratbahn an den Druckköpfen vorbeibewegt wird. Bei dieser Vorrichtung wird demgemäß ein Substrat in Form einer bahnförmigen Druckunterlage, beziehungsweise Substratbahn,

insbesondere aus Papier oder Pappe bedruckt, welches zu einer Rolle aufgewickelt bereitgestellt wird. Mittels der Fördereinrichtung wird die

Druckunterlage abgerollt, durch die Vorrichtung hindurchgeführt und nach dem Bedrucken wieder aufgewickelt.

Das fluide Auftragsmaterial kann eine Farbe, beziehungsweise eine Ink-Jet- Tinte sein, so dass ein durch den Auftrag ein Muster in Form eines farbigen Druckbilds erzeugt wird. Der Begriff „farbiges Druckbild" ist dabei allgemein als ein zum Untergrund kontrastierendes Muster zu verstehen. Demgemäß ist in diesem Sinne, wie im Bereich der Druckindustrie üblich auch Schwarz als Druckfarbe zu verstehen. Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird mit dem Verfahren eine Polymerbeschichtung aufgebracht. Dazu wird ein fluides organisches

Polymermaterial mit den Ink-Jet-Düsen aufgetragen und der Film nach dem Auftrag zu einer festen Polymerbeschichtung ausgehärtet. Diese

Polymerschicht kann auch transparent und farblos sein

Die Inkjet-Düsen können jede für sich oder gruppenweise bewegt werden.

Besonders einfach ist es, die Inkjet-Düsen in einer gemeinsamen Halterung, die auch als Druckbalken bezeichnet werden kann, zu fixieren und diese Halterung dann quer zur Transportrichtung zu verschwenken.

Mit der zusätzlichen Hin- und Herbewegung der Düsen kann einem streifigen Erscheinungsbild der Beschichtung sehr wirkungsvoll begegnet werden. Dazu reicht bereits eine kleine Amplitude der Bewegung aus. Hierbei ist die

Amplitude nicht größer als der 300-fache Düsenabstand, bevorzugt nicht grösser als der 100-fache Düsenabstand, besonders bevorzugt nicht größer als der zehnfache der fünffache Düsenabstand, gemessen von der Mitte einer Düse zur Mitte einer benachbarten Düse. Einer Streifigkeit kann bei Ausfall oder Ausstoßminderung einer einzelnen Düse bereits sogar dann unterdrückt werden, wenn die Amplitude kleiner oder gleich dem einfachen Düsenabstand ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigeschlossenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des

Verfahrens,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform, eingerichtet zur Inline-Beschichtung,

Fig. 3 eine Veranschaulichung einer Tropfenabgabe unter Bestimmung nächstkommender Punkte,

Fig. 4 eine Veranschaulichung der Tropfenabgabe bei Ausfall einer Inkjet- Düse,

Fig. 5 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels mit mehreren Düsenreihen.

Fig. 6 und Fig. 7 beschichtete Bereiche auf einem Substrat, und

Fig. 8 eine Anordnung einer Halterung mit mehreren Druckköpfen,

Fig. 9 eine Variante der in Fig. 8 gezeigten Anordnung mit in mehreren

Reihen gestaffelt angeordneten Druckköpfen,

Fig. 10 ein Testbild zur Kalibrierung der Positionen der Druckköpfe,

Fig. 1 1 eine modular aufgebaute Druckeinheit. Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung 1 zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Ohne Beschränkung auf das spezielle dargestellte Beispiel umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Beschichtung von flächigen Substraten 3 mit Polymerbeschichtungen

- eine Auftragsvorrichtung 7,

- eine Steuereinrichtung 13 und

- einer Fördereinrichtung 5, um ein Substrat 3 entlang einer Vorschubrichtung 4 an der Auftragsvorrichtung 7 vorbeizubewegen, wobei die Auftragsvorrichtung 7 mehrere, in einer Reihe quer zur Vorschubrichtung angeordnete Inkjet-Düsen 70 umfasst, und

- die Steuereinrichtung 13 zur Erzeugung rechnergesteuerter Schaltsignale eingerichtet ist, mittels derer die Inkjet-Düsen 70 tropfenweise ein fluides Auftragsmaterial 9 abgeben, wobei

- die Steuereinrichtung 13 weiterhin eingerichtet ist, die Inkjet-Düsen derart anzusteuern, dass auf der Oberfläche 30 eines vorbeibewegten Substrats 3 ein fluider Film 1 1 des Auftragsmaterials in Form eines Musters 14 mit

vorbestimmter Kontur 15, insbesondere unter Aussparung von Bereichen 1 6 aufgetragen wird. Gemäß einer Ausführungsform sind Tinten als fluides

Auftragsmaterial vorgesehen, so dass mit dem Verfahren ein Druckbild auf das Substrat 3 aufgedruckt wird. Das Bedrucken mit Tinten kann dabei sowohl alternativ zur oben genannten Beschichtung mit einer Polymerbeschichtung, als auch zusätzlich zu einer solchen Beschichtung vorgesehen werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung 1 weiterhin eine Härtungseinrichtung 23 auf, um den fluiden Film 1 1 nach dem Auftrag zu einer festen Polymerbeschichtung 12 auszuhärten.

Jedenfalls ist aber eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Inkjet-Düsen 70 vorgesehen ist, um während des Auftrags des Musters 14 und während der Bewegung des Substrats 3 die Inkjet-Düsen 70 in Richtung quer zur

Vorschubrichtung 4, vorzugsweise entlang der Längsrichtung der Reihenanordnung der Inkjet-Düsen 70 periodisch hin und her zu bewegen, so dass die Pfade, welche die Düsen 70 über dem Substrat 3 durch die

Überlagerung der beispielsweise periodischen Hin- und Herbewegung mit der Bewegung entlang der Vorschubrichtung 4 zurücklegen,

Richtungskomponenten senkrecht zur Vorschubrichtung haben. Insbesondere können die Pfade dabei die Gestalt von Wellenlinien haben.

Die Fördereinrichtung 5 umfasst im dargestellten Beispiel ein Transportband, auf welches die Substrate 3 abgelegt werden. Die Substrate 3 in Gestalt von vorbedruckten Druckbögen werden aus einem Magazin 27 aufgenommen und auf das Transportband abgelegt.

Die Düsen 70 sind mit einem Reservoir verbunden, in welchem das fluide Auftragsmaterial 9 vorgehalten wird. Gemäß einer Ausführungsform werden strahlenhärtbare, insbesondere UV-härtbare organische Zubereitungen als fluide organische Beschichtungsmaterialien verwendet. Beispielsweise können hierzu reaktive Acrylate in Mischung mit Fotoinitiatoren verwendet werden. Zur Verfestigung von UV-härtenden Lacken weist die Härtungseinrichtung 23 entsprechend eine UV-Strahlungsquelle auf.

Als Bewegungseinrichtung 25 ist lediglich beispielhaft ein Antrieb mit einem Exzenter dargestellt, mittels welchem die Halterung, auf der die Inkjet-Düsen 70 befestigt sind, quer, insbesondere senkrecht zur Vorschubrichtung der

Fördereinrichtung 5 geschwenkt wird.

Die Substrate 3 sind mit einem Druckbild 18 bedruckt. Die einzelnen Elemente des Druckbilds werden von einer Kontur 19 begrenzt. In bevorzugter

Ausführungsform der Erfindung wird nun ein solches mit einem Druckbild 18 bedrucktes Substrat 3 mit der Polymerbeschichtung versehen, derart, dass das Druckbild 18 zum Muster 14 der Beschichtung 12 korrespondiert. Das Muster 14 kann insbesondere derart zum Druckbild korrespondieren, dass die

Konturen 15, 19 von Druckbild 18 und Muster 14 zumindest teilweise parallel, vorzugsweise wie dargestellt zumindest teilweise deckungsgleich verlaufen. Lediglich beispielhaft umfasst das Druckbild eine aufgedruckte Ecke und einen aufgedruckten Stern. Die Polymerbeschichtung 12 bedeckt als erhabene Beschichtung dann beispielsweise die bedruckten Bereiche und wird durch Konturen 15 begrenzt, welche deckungsgleich mit den Konturen 19 des

Druckbilds 18 sind. Die Beschichtung erfolgt unter Aussparung der Bereiche 1 6 der Oberfläche 30 zwischen den Elementen der Bedruckung. Auch diese Bereiche können selbstverständlich ebenfalls bedruckt sein, jedoch sind die mit der Polymerbeschichtung 12 überdeckten Bereiche Elemente, die durch ihre Konturen 19 optisch hervortreten (diese Veredelungstechnik wird auch als „Spotlackierung" bezeichnet).

Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Bei dieser Variante ist eine der Auftragsvorrichtung 7 vorgeordnete

Druckvorrichtung 6 vorgesehen. Ebenso wie die Auftragsvorrichtung 7 kann die Druckvorrichtung 6 durch die Steuereinrichtung 13 angesteuert und betrieben werden. Insbesondere kann die Druckvorrichtung 6 eine Digitaldruck- Vorrichtung, vorzugsweise eine Inkjet-Druckeinrichtung sein. Die

Druckvorrichtung 6 erzeugt auf den Substraten 3 in Form von Druckbögen zunächst das Druckbild 18, auf welches dann mit der Auftragsvorrichtung 7 unter Aussparung von Bereichen 16 korrespondierend zum Druckbild 18 die Polymerbeschichtung 12 aufgetragen wird.

Durch eine Positionserkennung der Inkjet-Düsen 70, beziehungsweise des Druckkopfes kann bei der elektronischen Ansteuerung der Düsen die zum Abschusszeitpunkt für eine Tropfenposition auf dem Substrat 3 gemäß einer Weiterbildung der Erfindung gerade nächste Düse für den Abschuss

ausgewählt werden. Auf diese Weise kann auch schon bei einer sehr geringen Bewegung senkrecht zur Substratbewegung die Ausbildung von Streifen und auch die Sichtbarkeit von Düsenausfällen ähnlich wie für den Scanning-Mode beschrieben, drastisch minimiert werden. Dazu ist in einer Weiterbildung der Erfindung ohne Beschränkung auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele vorgesehen, dass das Muster 14 der Beschichtung durch eine Anordnung von nebeneinanderliegenden

Zielbereichen 140 definiert wird, wobei ein Rechner 19 ermittelt, welche der Inkjet-Düsen 70 während der Bewegung des Substrats 3 einerseits und der periodischen Bewegung der Inkjet-Düsen 70 andererseits einem Zielbereich 140 am nächsten kommt oder am besten mit diesem übereinstimmt und an diese Inkjet-Düse 70 ein Steuersignal sendet, so dass die Düse 70 auf den ermittelten, dem Zielbereich 140 möglichst nächstkommenden, oder am besten übereinstimmenden Punkt 141 einen Tropfen 71 des fluiden Auftragsmaterials 9 abgibt.

Um eine Positionserkennung zu realisieren, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zumindest ein Positionssensor 21 vorgesehen, welcher die Position der Inkjet-Düsen in Richtung quer zur Vorschubrichtung erfasst, also in der Richtung, in welcher die Inkjet-Düsen 70 mittels der Bewegungseinrichtung 25 hin und her bewegt werden. Diese Ausführungsform ist nicht

notwendigerweise mit der oben erläuterten Ausführungsform, bei welcher der Abstand zu einem Zielbereich ermittelt wird, verbunden.

Das Verfahren mit der Tropfenabgabe unter Bestimmung der

nächstkommenden Punkte ist nochmals anhand von Fig. 3 veranschaulicht.

In Fig. 3 ist eine Anordnung von benachbarten Zielbereichen 140 dargestellt, die zusammen ein Element eines Musters 14 der Polymerbeschichtung bilden. Die Zielbereiche sind in der Steuerungseinrichtung 13 vorzugsweise in Form von Daten hinterlegt, welche wie eine Druckdatei die Düsen steuern,

beziehungsweise welche ein Druckbild der aufzubringenden

Polymerbeschichtung darstellen.

Die Spuren 72 der Inkjet-Düsen 70 bilden wie dargestellt ein Muster

nebeneinanderliegender Wellenlinien. An einem der Zielbereiche 140, die hier die Form von Kästchen haben, ist beispielhaft das Verfahren der

Tropfenabgabe erläutert. Der Zielbereich 140 wird von zwei Spuren 72, nämlich den beiden obersten Spuren überstrichen. Die obere dieser beiden Spuren liefert an einem Punkt 141 die beste Übereinstimmung zum Zielbereich 140, da dieser Punkt 141 der Mitte des Zielbereiches am nächsten kommt. An diesem Punkt 141 wird dann der dem Zielbereich zugeordnete Tropfen 71 abgegeben, um einen Teil des vor der Härtung noch fluiden Polymerfilms zu bilden.

Das Verfahren kann entsprechend auch bei Ausfall einer Inkjet-Düse eingesetzt werden. Dieser Fall ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dem dargestellten Beispiel wurde angenommen, dass die zweitoberste Inkjet-Düse 70 ausgefallen ist. Durch die Pendelbewegung der Düsen kommt es dazu, dass Zielbereiche 140, für die normalerweise der Pfad der ausgefallenen Düse die beste

Übereinstimmung liefert, auch von Pfaden anderer Düsen entweder überkreuzt werden oder zumindest gut angenähert werden. Das oben beschriebene Verfahren wird nun genau wie beschrieben auch für den vorliegenden Fall, jedoch ohne Berücksichtigung der Spur der nicht mehr funktionsfähigen Düse durchgeführt. Einer der Zielbereiche 140 ist zur Verdeutlichung schraffiert gekennzeichnet. Man erkennt, dass hier die beste Übereinstimmung mit der fehlenden Spur erzielt würde. Die beste Annäherung wird nun mit der in Fig. 4 unterhalb der Lücke in den Spuren dargestellten Spur erreicht, wobei diese Spur im dargestellten Beispiel den Zielbereich 140 sogar ebenfalls überkreuzt. Die zugehörige Inkjet-Düse wird unter Berechnung deren Position und dem Abstand oder der Übereinstimmung dieser Position zum Zielbereich so angesteuert, dass ein Tropfen vorzugsweise in größtmöglicher Nähe zur Mitte des Zielbereichs 140 abgegeben wird.

Auch wenn ein Düsenausfall vorkommt, der noch nicht erkannt wurde, ist das Verfahren vorteilhaft, da der Düsenausfall als statistisches Fehlen von

Rasterpunkten erscheint und als solcher nicht ohne weiteres erkennbar ist. Ohne die beschriebene Bewegung würde der Düsenausfall als Linie sehr gut sichtbar sein. Für die erfindungsgemäße Idee der Bewegung der Köpfe, beziehungsweise der Inkjet-Düsen ist es von Vorteil, wenn die Position der Düsen oder des

Druckkopfes beim Tropfenausstoss mit einer Genauigkeit von < 1 μηι bekannt sind. Durch eine Positionierung mittels einer Positioniervorrichtung ist diese Genauigkeit nicht zu erreichen (Hysterese).

Z.B. mittels Linearencodern mit entsprechenden Leseköpfen kann durch Positionsmessung diese Genauigkeit sichergestellt werden, indem von der Steuereinrichtung die jeweils anhand der Positionsmessung beste Inkjet-Düse zur Tropfenabgabe auf einen bestimmten Zielbereich 140 ermittelt und angesteuert wird. Auch andere Möglichkeiten der Positionserfassung oder der genauen Positionierung sind denkbar. Weiter kann einer Ungenauigkeit durch Temperaturausdehnung, insbesondere, wenn Fluid und Düsenköpfe zur Viskositätseinstellung geheizt werden, dadurch begegnet werden, dass bei der ersten und bei der letzten Düse eines Druckkopfs ein Lesekopf positioniert, oder allgemeiner deren Position mittels wenigstens eines Positionssensors 21 bestimmt wird. Allgemein kann die Positionserkennung mittels einer

Rückkopplungsschleife erfolgen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die alternativ oder zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Pendelbewegung der Düsen zur Vermeidung von Streifen im Beschichtungsmuster geeignet ist, wird im Folgenden beschrieben. Dieser Ausführungsform liegt die Verwendung mehrerer Reihen von Inkjet- Düsen zugrunde, die entlang der Vorschubrichtung gestaffelt angeordnet sind.

Die Verwendung mehrerer Reihen von Inkjet-Düsen oder auch mehreren Reihen von Druckköpfen, die ihrerseits mehrere Düsen aufweisen, kann neben dem oben ausgeführten Zweck der Erzeugung einer Statistik bei der

Düsenauswahl entlang einer Tropfenbahn auf dem Substrat parallel zur

Bewegungsrichtung des Substrats noch weitere Ziele verfolgen. Eines besteht darin, durch das Übereinanderdrucken mehrerer Bilder die Schichtstärke oder im Falle des Auftrags von Druckfarben die Farbtiefe zu erhöhen. Bei der Lackierung mit Relieflack-Applikationen ist das Verfahren geeignet, bei höheren Substratgeschwindigkeiten hohe Schichtdicken zu erzeugen. Die Schichtdicke kann beim Auftrag mit Inkjet-Düsen über mehrere Parameter beeinflusst werden. Zu nennen ist hier die Tröpfchengrösse. Je grösser die Tröpfchen bei gleichbleibender Rasterweite, je grösser auch die erreichbare Schichtdicke. Allgemein, ohne Beschränkung auf die speziellen Ausführungsformen, auch unabhängig davon, ob mehrere Düsenreihen eingesetzt werden, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung daher vorgesehen, dass mittels einer Steuereinrichtung die Inkjet-Düsen so

angesteuert werden, dass diese Tropfen unterschiedlicher Größe abgeben, so dass die aufgetragene Fluidmenge einer Vorgabe folgend angepasst wird. Die Vorgabe kann insbesondere in einer Druckdatei hinterlegt sein, mittels welcher die Steuereinrichtung 13 die Inkjet-Düsen 70 steuert.

Bei Druckköpfen moderner Bauart unterscheidet man zwischen dem nativen Tropfen und einer Grössenskalierung durch multiplen Tropfenausstoss, bei dem die Einzeltröpfchen im Flug zu einem größeren Tropfen zusammenkommen. Die native Tröpfchengrösse ist für jeden Druckkopf üblicherweise nur in einem engen Bereich einstellbar. Eine Erweiterung der Möglichkeiten zur Ansteuerung handelsüblicher Inkjet-Druckköpfe, welche durch Piezo-Aktuatoren angesteuert werden, wird z.B. in der WO2017/009705 A1 beschrieben. Nach diesem

Verfahren kann die native Tröpfchengrösse in deutlich weiteren Grenzen variiert werden.

Ausserdem lässt sich ein Druckkopf nur in einem gewissen Frequenzbereich (Tröpfchen pro Zeiteinheit) einstellen. Die letztere Eigenschaft hängt mit der Bauweise und der Art der Tropfenerzeugung ab. Die Erzeugung grösserer Tropfen durch Kombination von Einzeltropfen nach dem beschriebenen

Verfahren geht also zu Lasten der möglichen Tropfenfrequenz, da die

Limitierung der Frequenz für die Einzeltröpfchen gilt. Durch die Variationsmöglichkeiten der Einzeltröpfchen nach der WO2017/009705 A1 ist durch die deutlich kürzeren Pulse bei gleicher Frequenz eine Vervielfachung der Tröpfchen in einem Puls möglich. Neben der Tröpfchengrösse kann die Rasterweite variiert werden.

Üblicherweise ist die Rasterweite in einer Single-Pass-Maschine durch den Düsenabstand definiert. Hier können im laufenden Betrieb bei fixer Geometrie keine Veränderungen vorgenommen werden.

In Richtung der Substratbewegung können zur Erreichung höherer

Schichtdicken die Tröpfchen enger positioniert werden (Verkleinerung der Rasterweite in Laufrichtung des Substrats). Bei Verwendung von nur einer Düsenreihe ist die erreichbare Auftragsstärke durch die Limitierung der

Frequenz des Tropfenausstosses geschwindigkeitsabhängig.

Das hat zur Folge, dass höhere Auftragsstärken eine Verlangsamung des Druckprozesses bedingen. Neben einer geringeren Produktivität ist damit auch die erreichbare minimale Linienbreite begrenzt, da sich durch die

Verlangsamung der Substratbewegung gleichzeitig eine längere Verlaufszeit für die aufgetragene Schicht ergibt und der Druck auf die Kanten der

Reliefstrukturen mit höherer Schichtdicke zunimmt.

Nicht zuletzt ist damit neben der Produktivität auch die Qualität der erreichbaren Relieflackierungen eingeschränkt. Auch wenn sich das durch den Einsatz von nahe bei den Druckköpfen gelegenen Vorhärtungseinrichtungen (Pinning- Lampen) teilweise kompensieren lässt, ist eine höhere

Maschinengeschwindigkeit wünschenswert.

Beim Einsatz mehrerer Druckkopfreihen ist, wie oben ausgeführt, dieser

Nachteil kompensiert. Gleichzeitig profitiert die Bildqualität von der Verwendung mehrerer Düsen pro Punkt, was auch einer Kompensation der Streifenbildung und von Düsenausfällen zugutekommt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist also demgemäß vorgesehen, dass die mehreren Reihen von Inkjet-Düsen 70, entlang der Vorschubrichtung 4 gestaffelt, beziehungsweise versetzt so angeordnet sind, dass Zielbereiche auf dem Substrat, welche in ihrer Ausdehung durch die von den auftreffenden Tropfen überdeckte Fläche definiert sind, von mehreren Inkjet-Düsen 70 überstrichen werden. Insbesondere kann auch jeweils eine Inkjet-Düse pro Düsenreihe den jeweiligen Zielbereich überstreichen. Fig. 5 zeigt ein Beispiel mit zwei Düsenreihen 73, die gestaffelt hintereinander in der Vorschubrichtung 4 angeordnet sind. Die Düsen haben in Richtung senkrecht zur

Vorschubrichtung 4 gleiche Positionen, so dass diese jeweils die gleichen Zielbereiche auf dem Substrat 3 überstreichen. Wie auch bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine Bewegungseinrichtung 25

vorgesehen sein. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die

Bewegungseinrichtung 25 nur eine der Düsenreihen oder einen Teil der Düsenreihen 73 bewegt. In diesem Fall werden die Inkjet-Düsen verschiedener Reihen relativ zueinander verschoben. Ebenso ist es aber möglich, alle

Düsenreihen 73 gemeinsam zu bewegen, etwa indem die Düsenreihen 73 mechanisch miteinander verbunden sind.

Bei Verwendung mehrerer Düsenreihen 73 kann das Druckbild unterschiedlich statistisch oder einer Regel folgend aufgeteilt werden. Vom einfachen

Abwechseln zwischen den Düsenreihen über ein Schachbrettmuster bis hin zu statistischen oder quasistatistischen Mustern. Allgemein, ohne Beschränkung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele ist also in Weiterbildung der

Erfindung vorgesehen, dass die Zielbereiche entlang eines von einer Düse überstrichenen Pfades von mehreren einander abwechselnden, hintereinander angeordneten Düsen aus den verschiedenen Düsenreihen beschichtet werden. Auch mit dieser Maßnahme können ebenso wie mit der oben beschriebenen Pendelbewegung der Düsen Streifen in der Polymerbeschichtung unterdrückt werden. Diese Ausführungsform kann daher alternativ oder auch zusätzlich zur Pendelbewegung vorgesehen sein. Allgemein ist daher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken von flächigen Substraten vorgesehen, bei welchem

- ein Substrat 3 entlang einer Vorschubrichtung 4 mittels einer Fördereinrichtung 5 an einer Auftragsvorrichtung 7 vorbeibewegt wird und

- die Auftragsvorrichtung 7 während der Bewegung des Substrats durch mehrere, in mehreren Düsenreihen quer zur Vorschubrichtung angeordnete Inkjet-Düsen 70 tropfenweise unter Ansprechen auf rechnergesteuerte

Schaltsignale ein fluides Auftragsmaterial 9 auf die Oberfläche 30 des Substrats 3 unter Bildung eines fluiden Films 1 1 in einem Muster 14 mit vorbestimmter Kontur 15, insbesondere unter Aussparung von Bereichen 16 aufträgt, wobei

- hintereinanderfolgend entlang der Vorschubrichtung angeordnete Zielbereiche 140 auf dem Substrat 3 abwechselnd von mehreren in Vorschubrichtung hintereinander angeordneten und damit zu unterschiedlichen Düsenreihen 73 gehörenden Inkjet-Düsen 70 bedruckt werden.

Im Falle eines härtbaren organischen fluiden Beschichtungsmaterials zur Herstellung von Polymerbeschichtungen wird der Film 1 1 nach dem Auftrag zu einer festen Polymerbeschichtung 12 ausgehärtet.

Die Fig. 6 und Fig. 7 zeigen zur Verdeutlichung zwei Beispiele von

Beschichtungsmustern 14. Die Beschichtungsmuster 14 unterteilen sich entsprechend einer Pixeldarstellung in eine Anordnung von Zielbereichen 140. Diese sind hintereinander entlang der Transportrichtung 4 aufgereiht. Findet keine Pendelbewegung der Inkjet-Düsen 70 statt, so sind die Pfade 72 der Düsen kolinear mit der Transportrichtung. Die von den Inkjet-Düsen einer bestimmten Düsenreihe 73 beschichteten Zielbereiche 140 sind in jeweils der gleichen Schraffur dargestellt. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel wechseln sich fortschreitend in einer Reihe entlang der Transportrichtung 4 drei verschiedene Schraffuren ab. Mithin werden also drei Düsen, jede aus einer anderen Düsenreihe, sequentiell betrieben.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel erfolgt ein abwechselnder, sequentieller Betrieb von zwei Düsenreihen einem Schachbrettmuster folgend. Jeweils zwei Inkjet-Düsen 70 einer der Düsenreihen werden gemeinsam betrieben, die benachbarten zwei Inkkjet-Düsen der Düsenreihe setzen aus. Für diese nicht betriebenen Düsen springen zwei Inkjet-Düsen 70 der nächten Düsenreihe 73 ein. Dieses Muster wechselt nach zwei entlang der Transportrichtung 4 aufeinanderfolgenden Zielbereichen ab, so dass nun die jeweils zuvor nicht angesteuerten Inkjet-Düsen 70 betrieben werden.

Eine Anordnung zur Positionsbestimmung, wie sie das Beispiel der Fig. 1 aufweist, kann gemäß einem weiteren Aspekt auch zu einer Selbstjustierung der Druckköpfe eingesetzt werden. Die Idee besteht allgemein darin, dass bei Verwendung von mindestens einer Positionsbestimmung pro Druckkopf mehrere Druckköpfe zueinander grob angeordnet werden können und mit Kenntnis der Positionsdaten eine Kalibrierung vorgenommen wird.

Fig. 8 zeigt dazu zur Verdeutlichung ein Beispiel für eine Anordnung zur Durchführung dieser Ausführungsform. Die Inkjet-Düsen 70 sind in üblicher Weise in Druckköpfen 75 integriert. Diese Druckköpfe 75 werden

nebeneinander quer zur Vorschubrichtung 7 der Vorrichtung 1 auf einer Halterung 32 fixiert. Bedingt durch Toleranzen kann nun die tatsächliche von der vorgesehenen Position leicht abweichen. Besonders kritisch ist hier eine Positionsverschiebung quer zur Vorschubrichtung 4, da diese wiederum zur Entstehung von sichtbaren Streifen in der Polymerbeschichtung führen kann. Die Darstellung ist rein schematisch. So können die Druckköpfe 75 anders als dargestellt, hintereinander in zwei Reihen angeordnet sein, um den

Düsenabstand zwischen den Düsen zweier Köpfe quer zur Vorschubrichtung genau so groß zu halten, wie den Abstand benachbarter Düsen innerhalb eines Druckkopfs. In ähnlicher Weise ist auch eine Anordnung der Düsenreihen in einem Fischgrät-Muster möglich.

Den Druckköpfen 75 sind nun jeweils Positionssensoren 21 zugeordnet, welche die Position des Druckkopfs genau bestimmen. Zur Positionsbestimmung können beispielsweise Positionsmarkierungen 77 vorgesehen sein. Zur Verdeutlichung ist der ganz rechts dargestellte Druckkopf leicht seitlich verschoben befestigt, so dass der eingezeichnete Richtungspfeil von Positionssensor 21 zu Markierung 77 leicht schrägt verläuft. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nun das Zusammenspiel dieser Köpfe für ein Druckbild durch die Kombination aus Kenntnis der Position und durch Vermessen eines bestimmten Druckbildes erreicht. Dazu ist vorgesehen, dass ein mit den Druckköpfen 77 erzeugtes Druckbild erfasst, insbesondere eingescannt, Abweichungen zum Soll-Bild ermittelt, aus den Abweichungen Positionsänderungen für die Druckköpfe 77 bestimmt und die Positionen der Druckköpfe mittels einer Stelleinrichtung 78 geändert werden, bis die mittels der Positionssensoren 21 gemessenen Positionen mit den bestimmten

Positionsänderungen übereinstimmen.

Weiterhin kann mit den Positionssensoren ein sehr vorteilhafter modularer und wartungsarmer Aufbau erzielt werden. Sind die Druckköpfe 77 einer Druckeinheit mit einer Positionserkennung ausgerüstet, kann die Anordnung wie oben beschrieben grob erfolgen und die Ausrichtung zueinander durch Verwendung der genauen Position und

Berechnung des Zusammenspiels für ein konsistentes Druckbild sehr rasch in Betrieb genommen werden. Hierfür werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die aus einem Testdruck ermittelten Düsenpositionen als Grundlage verwendet, um für den Druck jede Düse einer bestimmten Position zuzuordnen. Im Falle von Überlappungen wird entweder eine redundante Düse nicht verwendet oder es wird ein Muster zugeordnet, nach dem die redundanten Düsen abwechselnd verwendet werden. Bei einer solchen Anordnung sollten größere Lücken zwischen den Düsen, beispielsweise aufgrund eines größeren Abstands zwischen zwei Druckköpfen 77 und damit des Abstands der benachbarten Düsen der Druckköpfe möglichst vermieden werden, da diese Lücken nur durch die weiter oben beschriebene Bewegung der Düsenreihen statistisch gemildert, gegebenenfalls aber nicht vollständig ausgeblendet werden können. Heutzutage ist das nur über aufwendige mechanische Lösungen zu erreichen, in denen die Druckköpfe entweder passiv an entsprechenden Positionierstiften ausgerichtet werden oder aktiv, indem für seitliche Verschiebung und Winkel mechanische oder elektronische Einstellmöglichkeiten installiert sind. Die Positionierung erfolgt meist auch über ein Testbild und anschließendes sukzessives Einstellen der einzelnen Kopfpositionen.

Um Lücken zwischen den einzelnen Druckköpfen und damit größere Abstände zwischen den äußeren Düsen benachbarter Druckköpfe zu vermeiden, ist es allgemein günstig, die Druckköpfe 75 in mehreren Reihen anzuordnen, wobei die Druckköpfe 75 quer zur Vorschubrichtung 4 überlappen. Dadurch sind die äußeren Inkjet-Düsen 70 benachbarter Druckköpfe 75 zwar in Richtung entlang der Vorschubrichtung 4 beabstandet, können aber dafür in Vorschubrichtung 4 gesehen beliebig zueinander, insbesondere auch mit gleichmäßigem Abstand positioniert werden. Fig. 9 zeigt eine solche Anordnung mit zwei hintereinander in Vorschubrichtung 4 gestaffelten Reihen von Druckköpfen 75.

Wenn auf die mechanische Genauigkeit verzichtet werden kann, indem im Nachhinein gemessen wird, sind Kosten und Aufwand erheblich geringer. Wenn dann noch jeder Druckkopf über eine eigene elektronische Ansteuerung und eine eigene Flüssigkeitsversorgung (Huckepacktank) verfügt, können beliebig komplexe Druckeinheiten relativ einfach aufgebaut werden.

Dazu ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Druckköpfe 77 mit einer Stelleinrichtung entlang einer Richtung quer zur Transportrichtung 4 mit Positionserkennung, einer Spannungsversorgung, vorzugsweise einer Fluidversorgung (beispielsweise einem Schlauchanschluss mit hydrostatischem Flüssigkeitsdruck oder eigener Pumpe mit Anschluss an ein Reservoir) und einem Netzwerkanschluss zum Anschluss an die Steuerungseinrichtung 13 versehen sind. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist es hierbei günstig, wenn die

Positionssensoren 21 Bestandteil der Druckköpfe 77 sind. Zusammenfassend ist also gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung 1 zur Bedruckung von flächigen Substraten, mit

- einer Auftragsvorrichtung 7,

- einer Steuereinrichtung 13 und

-einer Fördereinrichtung 5 vorgesehen, um ein Substrat 3 entlang einer

Vorschubrichtung 4 an der Auftragsvorrichtung 7 vorbeizubewegen, wobei

- die Auftragsvorrichtung 7 mehrere, in einer Reihe quer zur Vorschubrichtung angeordnete Druckköpfe 77, jeweils mit mehreren Inkjet-Düsen 70 umfasst, und

- die Steuereinrichtung 13 zur Erzeugung rechnergesteuerter Schaltsignale eingerichtet ist, mittels derer die Inkjet-Düsen 70 tropfenweise ein fluides

Auftragsmaterial 9 abgeben, wobei

vorbestimmter Kontur 15, insbesondere unter Aussparung von Bereichen 1 6 aufgetragen wird, wobei die Druckköpfe 77 jeweils als Einheit mit einem

Positionssensor 21 , einer Fluidversorgungseinrichtung zur Versorgung der Inkjet-Düsen 70 mit dem fluiden Auftragsmaterial 9, einer rechnergesteuert, insbesondere mittels der Steuereinrichtung 13 verstellbaren Stelleinrichtung 78 zur Einstellung der Position des Druckkopfs quer zur Vorschubrichtung, sowie einem Anschluss, vorzugsweise einem Netzwerkanschluss zur Verbindung mit der Steuerungseinrichtung 13 ausgebildet sind.

Ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, Polymerbeschichtungen mittels eines fluiden organischen Beschichtungsmaterials zu erzeugen, kann die Vorrichtung 1 eine Härtungseinrichtung 23 aufweisen, um den fluiden Film 1 1 nach dem Auftrag zu einer festen Polymerbeschichtung 12 auszuhärten,

Die Justage der Druckkopf-Position muss nicht mittels eines Druckbildes erfolgen. Allgemein kann die vorstehend beschriebene Ausführungsform zunächst einmal dazu dienen, die Anordnung der Druckköpfe 77 zueinander möglichst exakt einzustellen, selbst wenn bei der Montage Ungenauigkeiten vorhanden sind. Die Ungenauigkeiten werden durch die Stelleinrichtungen anhand der gemessenen Positionsdaten ausgeglichen. Diese Justage kann von der Steuerungseinrichtung 13, aber gegebenenfalls auch von einer

Recheneinrichtung im Druckkopf 77 vorgenommen werden. Weiterhin müssen die Positionsdaten nicht unbedingt Positionen relativ zu einer Halterung wiedergeben. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Positionssensoren 21 eingerichtet sind, Relativpositionen zu anderen Druckköpfen zu ermitteln. Damit kann durch Justage eine exakte Ausrichtung der Druckköpfe 77 untereinander erzielt werden. Die Ansteuerung der Inkjet-Düsen kann in Weiterbildung der Erfindung auch unter Berücksichtigung der vermessenen Position erfolgen. Druckdaten, beziehungsweise Ansteuersignale für die Inkjet-Düsen 70 können dann korrigiert werden, selbst wenn die Position des Druckkopfs nicht exakt mit der vorgesehenen Position übereinstimmt.

Fig. 10 zeigt schematisch ein Testbild 35 auf einem Substrat 3, anhand dessen die Ansteuersignale der Düsen korrigiert oder angepasst werden, um ein möglichst gleichmäßiges Druckbild zu erhalten. Das Testbild 35 kann wie in Fig. 10 gezeigt aus von einzelnen Düsen gedruckten Linien 37 gebildet werden. Die Sollpositionen 38 der Linien 37 sind in Fig. 10 als gestrichelte Linien gezeigt. Um zu vermeiden, dass die Linien 37 zu nahe aneinander liegen oder sogar ineinanderlaufen, können die Linien benachbarter Düsen wie dargestellt entlang der Vorschubrichtung versetzt zueinander aufgebracht werden. Wie oben beschrieben kann das erzeugte Druckbild beispielsweise durch Einscannen oder Abfotografieren des Testbilds 35 erfasst werden. Dann werden Abweichungen zum Soll-Bild ermittelt. Aus den Abweichungen können dann Positionsänderungen für die Druckköpfe bestimmt und die Positionen der Druckköpfe mittels einer Stelleinrichtung 78 geändert werden, bis die mittels der Positionssensoren 21 gemessenen Positionen mit den bestimmten

Positionsänderungen übereinstimmen. Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform können bei gegebenen Positionen der Druckköpfe auch Düsen anhand der Nähe zur Sollposition ausgewählt werden. Falls beispielsweise zwei Düsen an der gleichen Position sitzen, kann wie im Text beschrieben entweder eine Düse ausgewählt oder ein Muster zum

Abwechseln der Düsen bestimmt werden. Auch können die Ansteuerzeitpunkte der Düsen angepasst werden, so dass die Tropfenabgabe der Düsen möglichst nahe an der jeweiligen Sollposition 38 erfolgt.

Die Erfindung kann allgemein in besonders vorteilhafter Weise mit einem modularen Aufbau realisiert werden. Bei einem solchen modularen Aufbau werden Druckmodule 81 zu einer Auftragseinrichtung 7 verbunden. Die

Auftragseinrichtung 7 enthält dabei die Gesamtheit der Druckköpfe einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 .

Die Druckmodule 81 können insbesondere mittels geeigneter

Achsenbefestigungen 83 nebeneinander an einer Traverse oder Achse 82 befestigt werden. Bei dem in Fig. 1 1 gezeigten Beispiel sind die Module 81 entsprechend dem Beispiel der Fig. 9 in zwei Reihen gestaffelt angeordnet. Dazu sind die Druckmodule 81 auf zwei hintereinander in Vorschubrichtung 4 positionierten Achsen 82 montiert.

Die Druckmodule 81 umfassen jeweils mindestens einen Druckkopf 75. Um das oben beschriebene Verfahren mit der Korrektur des Druckbilds durchzuführen, kann jedes Modul mit einem Positionssensor 21 ausgestattet sein. Gemäß einer einfachen Ausführungsform kann der Positionssensor eine relative

Verschiebung messen, etwa, indem der Sensor den Abstand zum

benachbarten Druckmodul 81 misst. Ebenso möglich ist es, eine oder mehrere Positionsmarkierungen vorzusehen. So kann ein Encoderlineal als

Positionsmarkierung vorhanden sein, welches sich entlang der Achse 82 erstreckt.

Weiterhin kann ein Druckmodul 81 eine Ansteuerelektronik 84 umfassen, welche die Ansteuerung des Druckkopfs 75, und gegebenenfalls weitere Aufgaben, wie etwa die Kommunikation mit einer übergeordneten

Steuereinrichtung 13 und/oder Positionskorrektur-Berechungen vornehmen kann. Mindestens zur Übertragung der Druckdaten weist ein Druckmodul 81 eine elektronische Schnittstelle 85 auf. Über die Schnittstelle kann auch die

Energieversorgung bereitgestellt werden.

Weiterhin können Anschlüsse zur Versorgung des Tanks mit dem

aufzutragenden Fluid, gegebenenfalls auch ein Anschluss zur Versorgung des Tanks mit geregeltem Unterdruck vorgesehen sein.

Bevorzugt ist es, wenn, wie im dargestellten Beispiel die Druckmodule 81 untereinander mit Verbindungsleitungen zu verbinden. Im Beispiel sind die Verbindungsleitungen jeweils zwischen den Schnittstellen 85 benachbarter Module 81 gezogen. Ebenso ist es möglich, die Druckmodule an einen gemeinsamen Bus anzuschließen.

Die Druckmodule 81 können auf der Achse 82 grob gegeneinander ausgerichtet werden. Durch Drucken eines Düsentestmusters und digitaler Erfassung des Musters können die relativen Positionen der Druckköpfe 75 zueinander bestimmt werden und der Aufbau des Druckbildes anhand der bestimmten Positionen festgelegt werden. Die Düsenreihen der Druckköpfe sollten vorzugsweise mindestens ohne Lücke zusammenpassen, idealerweise wird aber eine gewisse Überlappung eingestellt und die redundanten Düsen mittels eines Ansteuerungsmusters wahlweise betrieben. Der Vorteil dieser Art der Kalibrierung ist, dass die mechanische Ausrichtung der Köpfe zueinander wie oben erläutert nicht im Bereich der sonst üblichen Toleranzen sein muss.

Durch die Positionssensoren 21 kann die Ausrichtung des Druckbildes passend zur Kopfbewegung zur Streifenvermeidung gesteuert werden. Auch können ungünstige Kopfpositionen (beispielsweise bei 1 ,5-fachem Düsenabstand) gezielt nachkorrigiert werden. Letzteres kann aber auch elektronisch erfolgen.

Ein deutlicher Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, die Druckeinheit bei Betriebstemperatur zu kalibrieren.

Um die Hin- und Her-Bewegung der Druckköpfe 75 zur Streifenvermeidung zu realisieren, können in den Druckmodulen 81 jeweils Stelleinrichtungen 78 integriert sein, welche den Druckkopf 75 relativ zum Druckmodul und quer zur Vorschubrichtung bewegen können.

Der vorstehend beschriebene modulare Aufbau der Auftragseinrichtung 7 ist besonders vorteilhaft, um eine Druckvorrichtung einfach erweitern zu können. Um beispielsweise eine gewünschte Druckbreite zu erreichen, können einfach entsprechend viele Druckmodule auf einer oder mehreren Achsen montiert und miteinander verbunden werden. Die seitliche Justage der Druckköpfe erfolgt dann beispielsweise mit Hilfe eines Testbilds und/oder auch durch die

Auswertung der Daten der Positionssensoren. Ohne Beschränkung auf das spezielle dargestellte Beispiel sieht die Erfindung damit auch eine Vorrichtung 1 zur Bedruckung von flächigen Substraten vor, welche

- eine Auftragsvorrichtung 7,

- eine Steuereinrichtung 13 und

- eine Fördereinrichtung 5 aufweist, um ein Substrat 3 entlang einer

Vorschubrichtung 4 an der Auftragsvorrichtung 7 vorbeizubewegen, wobei die Auftragsvorrichtung 7 mehrere in Richtung quer zur Vorschubrichtung 4 versetzt auf mindestens einer Achse 82 lösbar befestigte Druckmodule 81 mit jeweils mindestens einem Druckkopf 75 aufweist, wobei die Druckmodule 81 jeweils einen Tank, eine Ansteuerelektronik 84 und eine Schnittstelle 85 aufweisen, wobei die Druckmodule 81 mittels deren Schnittstellen zum Austausch von Daten aneinander koppelbar sind, und wobei die Druckbreite der Vorrichtung 1 anpassbar ist, indem Druckmodule 81 an der Achse 82 befestigt und über deren Schnittstelle 85 mit der in Fig. 1 nicht dargestellten Steuereinrichtung 13 verbunden werden.

Besonders vorteilhaft wird auch bei der vorstehend beschriebenen modularen Bauweise der Vorrichtung die Hin- und Her-Bewegung der Druckköpfe implementiert. Gerade auf diese Weise können mechanische Ungenauigkeiten bei der Montage der Module auf der Achse ausgeglichen werden. Um die Bewegung zu realisieren, kann eine Stelleinrichtung 78 an der oder den Achsen 82 vorgesehen werden. Vorteilhaft ist es aber auch, wenn die Module 81 jeweils solche Stelleinrichtungen 78 aufweisen. Dies vereinfacht die Mechanik der Auftragsvorrichtung. Vor allem aber ermöglicht eine im Modul 81 integrierte Stelleinrichtung 78, unterschiedliche Bewegungen der Druckköpfe 75 der Module 81 auszuführen.

Bezuqszeichenliste

Vorrichtung zur Polymerbeschichtung 1

Substrat 3

Vorschubrichtung 4

Fördereinrichtung 5

Tank 6

Auftragsvorrichtung 7

Auftragsmaterial 9

Fluider Film 1 1

Steuereinrichtung 13

Muster 14

Feste Polymerbeschichtung 12

Kontur von 14 15

Ausgesparter Bereich 1 6

Druckbild 18

Kontur von 18 19

Positionssensor 21

Härtungseinrichtung 23

Bewegungseinrichtung 25

Magazin 27, 28

Oberfläche von 3 30

Halterung 32

35 Testbild

37 Gedruckte Linie

38 Sollposition von 37

Inkjet-Düse 70

Tropfen 71

Pfad von 70 72 Düsenreihe 73

Druckkopf 75

Positionsmarkierung 77

Stelleinrichtung 78

Druckmodul 81

Achse 82

Achsenbefestigung 83

Ansteuerelektronik 84

Schnittstelle 85

Verbindungsleitung 86

Zielbereich 140 mit 140 am besten 141 übereinstimmender Punkt von 72

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Bedrucken von flächigen Substraten, bei welchem

- ein Substrat (3) entlang einer Vorschubrichtung (4) mittels einer Fördereinrichtung (5) an einer Auftragsvorrichtung (7) vorbeibewegt wird und

- die Auftragsvorrichtung (7) während der Bewegung des Substrats durch mehrere, in einer Reihe quer zur Vorschubrichtung angeordnete Inkjet- Düsen (70) tropfenweise unter Ansprechen auf rechnergesteuerte Schaltsignale ein fluides Auftragsmaterial (9) auf die Oberfläche (30) des Substrats (3) in einem Muster (14) mit vorbestimmter Kontur (15), insbesondere unter Aussparung von Bereichen (1 6) aufträgt, wobei

- während des Auftrags des Musters (14) und während der Bewegung des Substrats (3) die Inkjet-Düsen (70) in Richtung quer zur

Vorschubrichtung (4), vorzugsweise entlang der Längsrichtung der Reihenanordnung der Inkjet-Düsen (70) hin und her bewegt werden, so dass die Pfade (72), welche die Düsen (70) über dem Substrat durch die Überlagerung der Hin- und Herbewegung mit der Bewegung entlang der Vorschubrichtung (4) zurücklegen, Richtungskomponenten senkrecht zur Vorschubrichtung (4) aufweisen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei Farbe als fluides Auftragsmaterial aufgebracht wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein fluides organisches Beschichtungsmaterial als fluides Auftragsmaterial aufgebracht und der Film (1 1 ) nach dem Auftrag zu einer festen

Polymerbeschichtung (12) ausgehärtet wird.

4. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass das Muster (14) der Beschichtung durch eine Anordnung von nebeneinanderliegenden Zielbereichen (140) definiert wird, wobei ein Rechner (19) ermittelt, welche der Inkjet-Düsen (70) während der Bewegung des Substrats (3) einerseits und der

periodischen Bewegung der Inkjet-Düsen (70) andererseits einem

Zielbereich (140) am nächsten kommt oder am besten mit diesem übereinstimmt und an diese Inkjet-Düse (70) ein Steuersignal sendet, so dass die Düse (70) auf den ermittelten, dem Zielbereich (140)

nächstkommenden oder am besten übereinstimmenden Punkt (141 ) einen Tropfen (71 ) des fluiden organischen Beschichtungsmaterials (9) abgibt.

5. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei durch zumindest einen Positionssensor (21 ) die Position der Inkjet-Düsen (70) in der Richtung, in welcher die Inkjet-Düsen (70) mittels der

Bewegungseinrichtung (25) hin und her bewegt werden, gemessen wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Druckbild (18) versehenes Substrat (3) mit der

Polymerbeschichtung versehen wird, derart, dass das Druckbild (18) zum Muster (14) der Beschichtung (12) korrespondiert, insbesondere, dass die Konturen (15, 19) von Druckbild (18) und Muster (14) zumindest teilweise parallel, vorzugsweise deckungsgleich verlaufen.

7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass mittels einer Steuereinrichtung die Inkjet-Düsen so angesteuert werden, dass diese Tropfen (71 ) unterschiedlicher Größe abgeben, so dass die Schichtdicke einer Vorgabe folgend angepasst wird, insbesondere, wobei die Vorgabe in einer Druckdatei hinterlegt ist, mittels welcher die Steuereinrichtung (13) die Inkjet-Düsen (70) steuert.

8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass hintereinander folgend entlang der

Vorschubrichtung (4) angeordnete Zielbereiche abwechselnd von mehreren in Vorschubrichtung hintereinander angeordneten Inkjet-Düsen (70) bedruckt werden.

9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Inkjet-Düsen (70) in mehreren Druckköpfen (77) integriert sind, wobei den Druckköpfen (77) jeweils ein

Positionssensor (21 ) zugeordnet ist, und wobei

- ein mit den Druckköpfen (77) erzeugtes Druckbild erfasst, insbesondere eingescannt,

- Abweichungen zum Soll-Bild ermittelt,

- aus den Abweichungen Positionsänderungen für die Druckköpfe (77) bestimmt und

- die Positionen der Druckköpfe mittels einer Stelleinrichtung (78) geändert werden, bis die mittels der Positionssensoren (21 ) gemessenen Positionen mit den bestimmten Positionsänderungen übereinstimmen.

10. Vorrichtung (1 ) zur Bedruckung von flächigen Substraten, mit

- einer Auftragsvorrichtung (7),

- einer Steuereinrichtung (13) und

-einer Fördereinrichtung (5), um ein Substrat (3) entlang einer

Vorschubrichtung (4) an der Auftragsvorrichtung (7) vorbeizubewegen, wobei

- die Auftragsvorrichtung (7) mehrere, in einer Reihe quer zur

Vorschubrichtung angeordnete Inkjet-Düsen (70) umfasst, und

- die Steuereinrichtung (13) zur Erzeugung rechnergesteuerter

Schaltsignale eingerichtet ist, mittels derer die Inkjet-Düsen (70) tropfenweise ein fluides Auftragsmaterial (9) abgeben, wobei

- die Steuereinrichtung (13) weiterhin eingerichtet ist, die Inkjet-Düsen derart anzusteuern, dass auf der Oberfläche (30) eines vorbeibewegten Substrats (3) ein fluider Films (1 1 ) des Auftragsmaterials in Form eines Musters (14) mit vorbestimmter Kontur (15) , insbesondere unter

Aussparung von Bereichen (16) aufgetragen wird, wobei - eine Bewegungseinrichtung (25) zur Bewegung der Inkjet-Düsen (70) vorgesehen ist, um während des Auftrags des Musters (14) und während der Bewegung des Substrats (3) die Inkjet-Düsen (70) in Richtung quer zur Vorschubrichtung (4), vorzugsweise entlang der Längsrichtung der Reihenanordnung der Inkjet-Düsen (70) hin und her zu bewegen, so dass die Pfade, welche die Düsen (70) über dem Substrat (3) durch die Überlagerung der periodischen Hin- und Herbewegung mit der

Bewegung entlang der Vorschubrichtung (4) zurücklegen,

Richtungskomponenten senkrecht zur Vorschubrichtung (4) aufweisen.

1 1 . Vorrichtung gemäß dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest einen Positionssensor (21 ), welcher die Position der Inkjet- Düsen (70) in der Richtung, in welcher die Inkjet-Düsen (70) mittels der Bewegungseinrichtung (25) hin und her bewegt werden.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Reihen von Inkjet-Düsen (70), die entlang der

Vorschubrichtung (4) gestaffelt angeordnet sind.

13. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) eingerichtet ist, die Inkjet-Düsen (70) so anzusteuern werden, dass diese Tropfen (71 ) unterschiedlicher Größe abgeben, so dass die aufgetragene Fluidmenge einer Vorgabe folgend angepasst wird, insbesondere, indem die

Steuereinrichtung eingerichtet ist, mittels einer Druckdatei, in welcher die Vorgabe hinterlegt ist, die Inkjet-Düsen (70) zu steuern.

14. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Druckköpfe, die jeweils mehrere Inkjet-Düsen (70) aufweisen, wobei die Druckköpfe (77) jeweils als Einheit mit einem Positionssensor (21 ), einer Fluidversorgungseinrichtung zur Versorgung der Inkjet-Düsen (70) mit dem fluiden Auftragsmaterial (9), einer rechnergesteuert, insbesondere mittels der Steuereinrichtung (13) verstellbaren Stelleinrichtung (78) zur Einstellung der Position des Druckkopfs quer zur Vorschubrichtung, sowie einem Anschluss, vorzugsweise einem Netzwerkanschluss zur Verbindung mit der

Steuerungseinrichtung (13).

15. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch eine Härtungseinrichtung (23), um den fluiden Film (1 1 ) nach dem Auftrag zu einer festen Polymerbeschichtung (12) auszuhärten.

16. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auftragsvorrichtung (7) mehrere in Richtung quer zur Vorschubrichtung (4) versetzt auf mindestens einer Achse (82) lösbar befestigte

Druckmodule (81 ) mit jeweils mindestens einem Druckkopf (75) aufweist, wobei die Druckmodule (81 ) jeweils einen Tank, eine Ansteuerelektronik (84) und eine Schnittstelle (85) aufweisen, wobei die Druckmodule (81 ) mittels deren Schnittstellen (85) zum Austausch von Daten

aneinanderkoppelbar sind.

17. Vorrichtung gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung für eine Erweiterung der Druckbreite eingerichtet ist, indem ein oder mehrere Druckmodule (81 ) an der Achse (82) befestigt und über deren Schnittstelle (85) mit der Steuereinrichtung (13) verbunden werden.