WO2020161277A1 - System und verfahren zum zwischentrocknen eines druckmediums mittels hochfrequenzstrahlung - Google Patents

System und verfahren zum zwischentrocknen eines druckmediums mittels hochfrequenzstrahlung Download PDF

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drying
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Wolfgang Cordroch
Danjo LEPPING
Sven Michael
Christian Bruns
Nico Schröder
Thomas Boosmann
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Windmöller & Hölscher Kg
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Definitions

  • the invention relates to a system and a method for intermediate drying of a printing medium, in particular for printing water-soluble inks on plastic films.
  • Plastic films for example made of polypropylene (PP) or polyethylene (PE), basically have a non-polar property, which makes printing with water-soluble and therefore polar ink difficult. If necessary, the adhesion and drying of water-soluble ink can be improved by applying a mediation layer (so-called “primer”) to the film surface prior to printing. Even with a primer, however, a very complex subsequent final drying of the water-based ink is often necessary, which removes the existing volatile constituents from the ink and / or the primer by means of evaporation or convection. In some applications, the drying process is supported by intermediate drying (so-called “pinning”) during the printing process, in which convection drying processes or UV drying processes are usually used. With the known methods, however, the drying of water-based inks on plastic films is operationally and time-consuming and is often only incomplete.
  • the drying result can be improved by increasing the drying output, for example the thermal output of convection drying or the UV output.
  • a higher drying capacity also leads to a higher input of energy into the printing medium and thus to a load on the substrate that is undesirable for the substrate Way or even harm.
  • the heating of the printing medium can also have undesirable thermal repercussions on the transport mechanism for the printing medium or on the print heads of the printing unit and make thermal shielding of these components necessary, which requires additional structural effort
  • a system for intermediate drying of a printing medium comprises a first intermediate drying unit, which is arranged downstream of a first printing unit and is set up to at least partially dry a first printing fluid delivered by the first printing unit on a surface of a printing medium by means of electromagnetic high-frequency radiation.
  • the invention is based, inter alia, on the knowledge that an efficient, effective and particularly gentle intermediate drying can be achieved by means of electromagnetic high-frequency radiation.
  • the high-frequency radiation acts exclusively or at least primarily on the printing fluid, thermally stimulating the printing fluid and leading to local heat input there, in particular Use of polar, water-soluble pressure fluids.
  • an underlying non-polar pressure medium is not excited by the electromagnetic high-frequency radiation, so that little or no thermal energy input takes place there.
  • the system of the invention therefore allows a particularly targeted and therefore gentle intermediate drying for the printing medium.
  • the solution according to the invention can simultaneously also reduce the indirect thermal load on the transport mechanism for the Reduce the print media and the print unit or print heads.
  • Thermal shields that may be required in the prior art can therefore be largely or even completely dispensed with in some embodiments.
  • the apparatus structure of the pressure and intermediate drying unit is simplified as a result.
  • Intermediate drying or drying on in the sense of the present disclosure can be understood to mean only partial drying of the applied pressure fluid.
  • such intermediate drying or drying can lead, for example, to increased viscosity (gel formation) of the printing fluid or to skin formation on the drops of printing fluid, which can improve the fixation of the drops of printing fluid on the printing medium.
  • subsequent application of further drops for example a printing fluid of a different color, can be improved and, in particular, running of the drops into one another (so-called “color bleeding”) can be reduced.
  • High-frequency radiation in the sense of the disclosure can be understood to mean electromagnetic radiation in the frequency range between a few kHz and visible light.
  • the high-frequency radiation comprises frequencies of at least 9 kHz, in particular at least 50 kHz or at least 100 kHz.
  • the high-frequency radiation can comprise frequencies of at most 10 THz, in particular of at most 1 THz.
  • the high-frequency radiation comprises or is microwave radiation.
  • the microwave radiation comprises frequencies of at least 1 GHz, in particular of at least 10 GHz.
  • the microwave radiation can comprise frequencies of at most 300 GHz, in particular of at most 100 GHz.
  • the first intermediate drying unit is arranged downstream of the first printing unit along a relative direction of movement of the first intermediate drying unit and the printing medium, in particular downstream along a transport direction of the printing medium.
  • the relative direction of movement can relate to a transport direction of the printing medium with respect to the (spatially fixed) first intermediate drying unit.
  • the first intermediate drying unit can additionally or alternatively be moved with respect to the printing medium, and the relative direction of movement can relate to a direction of travel of the first intermediate drying unit relative to the printing medium, wherein the printing medium can in particular be spatially fixed or stationary.
  • a system according to the invention for intermediate drying can comprise any number of intermediate drying units which are respectively arranged downstream of corresponding printing units.
  • the first intermediate drying unit can be set up to emit the electromagnetic high-frequency radiation in the direction of the first printing fluid applied to the surface of the printing medium.
  • the system additionally comprises a high-frequency source which is coupled to the first intermediate drying unit and is set up to provide high-frequency energy to the first intermediate drying unit.
  • a high-frequency source within the meaning of the disclosure can be any device which is suitable and set up to generate electromagnetic high-frequency radiation.
  • the radio frequency source comprises a magnetron.
  • the high-frequency source can be coupled to the first intermediate drying unit via a high-frequency conductor, in particular via a waveguide and / or a coaxial cable.
  • the intermediate drying unit and the radio frequency source are separate, spatially separated units.
  • the high-frequency source is structurally integrated into the intermediate drying unit.
  • the system additionally comprises a shielding unit which is set up to shield the first printing unit at least partially electromagnetically from the high-frequency radiation.
  • a shielding unit When using a shielding unit, trouble-free operation of the printing unit can be ensured even at high high-frequency power and when the intermediate drying unit is very close to the printing unit.
  • a print medium can comprise any printable carrier or any printable substrate.
  • the print medium can comprise a plastic.
  • the print medium can alternatively or additionally also comprise paper and / or cardboard.
  • the printing medium comprises a film, in particular a plastic film, for example a plastic film extruded in a blow molding process.
  • the film can, for example, comprise polyethylene terephthalate (PET) and / or polyethylene (PE) and / or low density polyethylene (“Low Density Polyethylene”, LDP) and / or biaxially oriented polypropylene (“Biaxially Oriented Polypropylene”, BOPP).
  • the intermediate drying can include any process based on high-frequency radiation which is suitable for at least partially drying the printing fluid that is emitted by the first printing unit and applied to the surface of the printing medium.
  • drying processes other than high-frequency radiation can also be used in addition to the intermediate drying.
  • the system additionally comprises a convection unit which is set up to blow in or suck out a gas, for example air, in the area of the first intermediate drying unit.
  • a convection unit which is set up to blow in or suck out a gas, for example air, in the area of the first intermediate drying unit.
  • Targeted blowing in or suction of the gas for example as an “air sword” increases the drying performance and achieves particularly efficient and effective intermediate drying.
  • the system additionally comprises a drying end unit which is arranged downstream of the first intermediate drying unit and any further intermediate drying units that may be present along a relative direction of movement of the first intermediate drying unit and the printing medium.
  • the drying end unit can in particular be set up to dry out or to dry out the first printing fluid following the printing on the surface of the printing medium.
  • the drying end unit can be set up to dry out or to dry out the printing fluid by means of convection and / or infrared radiation and / or near-infrared radiation.
  • the system comprises a control unit which is set up to selectively control the first intermediate drying unit as a function of print parameters and / or print data of the first print unit.
  • the printing parameters can include, for example, a printing speed and / or a type of printing fluid and / or a type of printing medium.
  • the print data can in particular include digital print data, for example TIFF data (“Tagged Image File Format”) or PPF data (“Print Production Format”).
  • the control unit can be set up to automatically adapt a high-frequency output or drying output of the first intermediate drying unit as a function of the printing parameters and / or the printing data of the first printing unit.
  • the energy input to the print medium can be selectively adapted to the print parameters and / or the print data in order to prevent excessive thermal stress on sensitive print media, for example thin plastic films.
  • a system according to the invention can include any number of intermediate drying units, of which at least a subset, preferably all of the intermediate drying units, are set up to emit electromagnetic high-frequency radiation onto the surface of the printing medium.
  • the system additionally comprises at least one second intermediate drying unit, which is arranged downstream of a second printing unit, which is different from the first printing unit, and is set up to at least apply a second printing fluid emitted by the second printing unit on the surface of the printing medium by means of the electromagnetic high-frequency radiation partially to dry up.
  • at least one second intermediate drying unit which is arranged downstream of a second printing unit, which is different from the first printing unit, and is set up to at least apply a second printing fluid emitted by the second printing unit on the surface of the printing medium by means of the electromagnetic high-frequency radiation partially to dry up.
  • the second intermediate drying unit can be arranged downstream of the second printing unit along a relative direction of movement of the second intermediate drying unit and the printing medium, in particular downstream along a transport direction of the printing medium.
  • first intermediate drying unit and the second intermediate drying unit are arranged in series along a relative direction of movement of the first intermediate drying unit and the printing medium.
  • the first printing unit, the first intermediate drying unit, the second printing unit and the second intermediate drying unit can in particular be arranged in this order in series along a relative movement direction of the first intermediate drying unit and the printing medium.
  • the first intermediate drying unit is arranged between the first printing unit and the second printing unit, in particular arranged directly between the first printing unit and the second printing unit.
  • the first intermediate drying unit can be arranged along a relative movement direction of the first intermediate drying unit and the printing medium between the first printing unit and the second printing unit.
  • the second intermediate drying unit is arranged upstream of a third printing unit along a relative direction of movement of the second intermediate drying unit and the printing medium.
  • a system according to the invention for intermediate drying can comprise any number of intermediate drying units, which can be functionally assigned to corresponding printing units directly or spatially adjacent.
  • a printing unit can denote any apparatus that is set up to dispense or apply a printing fluid to a printing medium.
  • the first printing unit and / or possibly further printing units each comprise an inkjet printing unit which is set up to dispense a printing fluid in the inkjet method.
  • the first printing unit and / or possibly further printing units comprises a printing form-bound printing unit, in particular a flexographic printing unit and / or a gravure printing unit and / or an offset printing unit.
  • the system can in particular include the first printing unit and / or the second printing unit and / or the third printing unit and / or possibly further printing units.
  • the pressure fluid can be a polar pressure fluid.
  • a polar pressure fluid in the sense of the disclosure can be a pressure fluid whose molecules have spatially separated electrical charge centers, for example have a dipole moment or higher polar moments.
  • the printing fluid can comprise or be a water-soluble ink.
  • the first printing fluid comprises or is a printing fluid of a first color.
  • a second printing fluid emitted by a second printing unit can comprise or be a printing fluid of a second color that differs from the first color.
  • a third printing liquid emitted by a third printing unit can comprise or be a printing liquid of a third color that is different from the first color and the second color.
  • the disclosure also relates to a method for intermediate drying of a printing medium, which comprises a first intermediate drying of a first printing fluid released by a first printing unit on a surface of a printing medium, the first intermediate drying comprising irradiating the surface of the printing medium with electromagnetic high-frequency radiation.
  • the method additionally comprises generating the high-frequency radiation and providing the generated high-frequency radiation at a first intermediate drying unit.
  • the method can additionally include an at least partial electromagnetic shielding of the first printing unit against the high-frequency radiation.
  • the method additionally comprises blowing in or sucking off a gas, for example air, in the area of the high-frequency irradiated surface of the pressure medium.
  • a gas for example air
  • the method additionally comprises a final drying of the first printing fluid and optionally further printing fluids after the first intermediate drying and optionally all further intermediate drying steps.
  • the first intermediate drying can take place selectively as a function of printing parameters and / or printing data of the first printing unit.
  • the first intermediate drying comprises an automatic adaptation of a high-frequency output as a function of printing parameters and / or printing data of the first printing unit.
  • the method can additionally include a second intermediate drying of a second printing fluid, which is released by a second printing unit after the first intermediate drying, on the surface of the printing medium.
  • the method additionally comprises dispensing the first printing fluid onto the surface of the printing medium before the first intermediate drying and / or dispensing the second printing fluid onto the surface of the printing medium after the first intermediate drying.
  • the first printing fluid and / or the second printing fluid can be dispensed using the inkjet method.
  • the disclosure also relates to a computer-readable program or to a computer-readable program product which comprises computer-readable instructions, wherein the computer-readable instructions are set up to carry out a method with one or all of the aforementioned features.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for intermediate drying of a
  • Figure 8 shows print media according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an intermediate drying unit according to a
  • Embodiment shows
  • Fig. 3 is a schematic representation of a system for intermediate drying of a
  • Embodiments are described below for the example of intermediate drying for printing a plastic film in the digital printing inkjet process, in particular a plastic film for food packaging.
  • the system according to the invention and the method according to the invention can, however, be used for a large number of different printing media and different printing processes.
  • FIG. 1 shows a system 10 for intermediate drying of a printing medium 12, for example a plastic film, in a schematic side view.
  • the system io comprises a first printing unit 14 and a first intermediate drying unit 16, which is arranged downstream of the first printing unit 14 along a transport direction T of the plastic film 12 (from left to right in FIG. 1).
  • the plastic film 12 is therefore moved in succession along the transport direction T along the first printing unit 14 and the first intermediate drying unit 16.
  • the plastic film 12 can, for example, have been produced in a blow extrusion device (not shown) which is connected upstream of the system 10 or the first printing unit 14.
  • the system 10 or the first printing unit 14 can optionally also have a Primer unit (not shown) for applying a primer layer to the plastic film 12 can be upstream.
  • the printing unit 14 is an inkjet printing unit which comprises a plurality of print heads 18 which are set up to emit a printing liquid as droplets onto the surface of the plastic film 12.
  • the print heads 18 of the print unit 14 can each be arranged in rows orthogonal to the transport direction T.
  • the printing fluid emitted by the printing unit 14 is a water-soluble ink, such as can be used, for example, for the packaging of food.
  • a water-soluble ink such as can be used, for example, for the packaging of food.
  • non-absorbent, non-polar plastic surfaces such water-soluble inks hardly adhere or dry only moderately without additional measures, so that smears and unclean color gradients can result.
  • the system 10 according to the invention is therefore equipped with the intermediate drying unit 16, which transfers the output from the associated printing unit 14, which it is arranged downstream along the transport direction T, to the surface of the plastic film
  • the intermediate drying unit 16 generally does not achieve complete drying of the printing fluid on the plastic film 12, but merely a fixation sufficient for gel formation or skin formation of the liquid droplets.
  • the intermediate drying unit 16 is set up to irradiate the surface of the plastic film 12 and the first printing fluid applied to it with electromagnetic high-frequency radiation 20, for example microwave radiation in the range between 1 GHz and 300 GHz.
  • the high-frequency radiation 20 can excite the polar molecules of a water-soluble printing fluid to vibrate and in this way heat them selectively in order to harden and fix the printing fluid on the plastic film 12.
  • the drying of the printing fluid on the surface of the plastic film 12 is thereby effectively improved and the printing inks are prevented from smearing or running into one another.
  • pretreatment of the plastic film 12, for example the application of a primer can then be dispensed with.
  • the surface of the plastic film 12 is polar pretreated, for example by applying a primer to additionally increase the adhesion of the applied printing fluid, only the polar surface of the plastic film 12 absorbs, so that the thermal load on the plastic film 12 also in these configurations can be minimized. There is an advantage in particular for thermally sensitive thin plastic films 12.
  • the indirect thermal reaction on the first printing unit 14 and its thermally sensitive print heads 18 or possibly further printing units and on the transport mechanism of the plastic film 12 is also reduced. If necessary, thermal shielding can therefore be partially or completely dispensed with, so that the printing and transport system can be made more compact overall and the manufacturing cost is reduced.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the printing unit 14 and the intermediate drying unit 16 are spatially stationary and the plastic film 12 moves along the printing unit 14 and the intermediate drying unit 16 spatially downstream of it along the transport direction T.
  • the printing medium can also be stationary, and the printing unit 14 and the intermediate drying unit 16 move along the printing medium in a direction opposite to the transport direction T shown in FIG.
  • FIG. 2 shows an intermediate drying unit 16 according to an embodiment in a side sectional view and in additional details compared to the illustration in FIG.
  • the intermediate drying unit 16 comprises a microwave source 22, a microwave conductor 24 and a microwave emitter unit 26.
  • the microwave source 22 for example a magnetron, is set up to generate microwaves of a predetermined frequency or a predetermined frequency band and to feed them into the microwave guide 24.
  • the microwave guide 24 guides the microwaves to the microwave emitter unit 26, which is set up to radiate the microwaves 20 in a directed manner onto the surface of the plastic film 12.
  • the microwave guide 24 is designed as a waveguide.
  • the microwave source 22 can, for example, be those generated by it Feed microwaves into the waveguide 24 via a first microwave antenna 28a.
  • a second microwave antenna 28b couples the microwaves on the opposite side of the waveguide 24 into the microwave emitter unit 26.
  • coaxial cables can alternatively or additionally be used as microwave guides 24.
  • a shielding unit 30 can optionally be used in order to shield components of the intermediate drying system 10, in particular the first printing unit 14, from the microwave radiation 20.
  • the system 10 comprises only one printing unit 14 and only one intermediate drying unit 16 arranged downstream of it.
  • the system according to the invention can comprise any number of printing units and intermediate drying units.
  • an intermediate drying unit is functionally assigned to each printing unit and spatially arranged downstream.
  • the number of intermediate drying units does not necessarily have to match the number of printing units.
  • individual printing units or all printing units can each be followed by several intermediate drying units.
  • a common high-frequency source for example the magnetron 22, can supply several intermediate drying units with high-frequency energy.
  • the intermediate drying units also do not necessarily have to be arranged directly or immediately downstream of the corresponding printing units or spatially adjacent.
  • further components or units of the printing environment can be arranged between a printing unit and its respectively downstream intermediate drying unit.
  • FIG. 3 shows schematically a system io ‘for intermediate drying according to a further embodiment in a schematic side view.
  • the system io ‘ is basically similar to the system 10 described above with reference to FIG. 1, and corresponding components are denoted by the same reference symbols.
  • the system io ' comprises four printing units 14a to i4d, which are arranged in a row along the transport direction T of the plastic film 12 (from left to right in FIG. 1), and four intermediate drying units 16a to i6d, which are functionally assigned to the printing units 14a to I4d and are each spatially arranged downstream along the transport direction T.
  • the plastic film 12 is thus in the embodiment shown in Figure 3 along the transport direction T successively along the first printing unit 14a, the first intermediate drying unit 16a, the second printing unit 14b, the second
  • the plastic film 12 can for example have been produced in a blow extrusion device (not shown) which is connected upstream of the system 10 or the first printing unit 14a.
  • a primer unit (not shown) for applying a polar primer layer to the plastic film 12 can optionally also be upstream of the system io ‘or the first printing unit 14a.
  • the printing units 14a to i4d can be, for example, inkjet printing units which each include a plurality of print heads 18a to i8d which are each set up to emit a printing fluid as droplets onto the surface of the plastic film 12.
  • each of the printing units 14a to i4d can emit a printing fluid of a different color, for example one of the four basic colors cyan, magenta, yellow and black, in order in this way to compose writing and / or graphics of any color by overlaying them on the plastic film 12.
  • the print heads 18a to i8d of the printing units 14a to i4d can each be arranged in rows orthogonally to the transport direction T.
  • Each of the printing units 14a to 14d can correspond in its structure and its function to the first printing unit 14, as was described above with reference to FIG.
  • each of the intermediate drying units 16a to 16d can correspond in its structure and its function to the intermediate drying unit 16, as was described above in further detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • each of the printing units 14a to i4d is followed by at least one intermediate drying unit 16a to i6d, allows the printing fluids released by the printing units 14a to i4d to be selectively intermediate drying or drying by means of targeted high-frequency or microwave irradiation.
  • the print result can be improved effectively in this way.
  • a division of the intermediate drying into a plurality of intermediate drying units 14a to tqd brings about a more uniform distribution of the thermal energy introduced and a locally reduced thermal energy input to the plastic film 12.
  • the plastic film 12 is therefore dried more gently - an advantage especially for sensitive, thin plastic films 12.
  • each of the intermediate drying units 16a to 16d is optionally additionally assigned a convection unit 32a to 32d spatially adjacent and functionally.
  • the convection units 32a to 32d are set up to specifically blow in or suck out air or another gas mixture in the area of the respective intermediate drying unit 16a to 16d, in order to support the intermediate drying in this way.
  • each of the convection units 32a to 32d can provide a so-called “air sword”.
  • each of the printing units 14a to i4d can optionally also each include an integrated cooling unit 34a to 34d, which is set up to cool the print heads 18a to i8d of the printing units 14a to i4d.
  • an integrated cooling unit 34a to 34d which is set up to cool the print heads 18a to i8d of the printing units 14a to i4d.
  • the system io 'shown in FIG. 3 also comprises a drying end unit 36, which is arranged downstream of all intermediate drying units 16a to i6d along the transport direction T and which is set up to completely dry out or remove the printing fluids released by the printing units 14a to i4d on the surface of the plastic film 12 to dry thoroughly, for example by means of convection, which by evaporation removes the volatile constituents still present from the pressure fluids or the primer that may be present.
  • the drying end unit 36 can also be set up to dry out or to dry out the plastic film 12 with infrared radiation or near-infrared radiation.
  • the system io ‘of FIG. 3 further comprises a control unit 38 which is communicatively coupled to the intermediate drying units 16a to i6d, for example exchanging data with the intermediate drying units 16a to i6d via a wired or wireless connection.
  • the control unit 38 can also be communicatively coupled to the printing units 14a to tqd.
  • the control unit 38 can be set up to selectively and automatically control a drying performance of the intermediate drying units 16a to 16d as a function of the print parameters and / or the print data.
  • the control can take place as a function of information relating to the type of printing fluid and / or the printing medium and also to the printing speed.
  • the drying performance can be automatically adapted to the current print image and, in particular, the energy input on the plastic film 12 can be limited to the areas relevant or spatially close in each case for the corresponding printing fluid and the current print image.
  • the thermal load on the plastic film 12 can be effectively reduced in this way. An advantage again results in particular for thin or sensitive plastic films 12.
  • the high-frequency sources 22 of the intermediate drying units 16a to 16d can be controlled individually or in blocks and the drying performance can thus be adapted locally and from print job to print job or impression to impression.
  • the cip3 data or cip4 data have the advantage of a smaller amount of data and information that is already divided into zones and color separations, so that the intermediate drying units 16a to i6d can be controlled directly from the renderer and with a particularly short response time or high switching power can be done.

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Abstract

Ein System zum Zwischentrocknen eines Druckmediums umfasst eine erste Zwischentrocknungseinheit, welche einer ersten Druckeinheit nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der ersten Druckeinheit abgegebene erste Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums mittels einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung zumindest teilweise anzutrocknen.

Description

System und Verfahren zum Zwischentrocknen
eines Druckmediums mittels Hochfrequenzstrahlung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums, insbesondere für das Drucken wasserlöslicher Farben auf Kunststofffolien.
Hintergrund der Erfindung
Für das Bedrucken von Kunststofffolien haben sich neben den druckformgebundenen Druckverfahren (insbesondere Flexodruck, Tiefdruck und Offsetdruck) mittlerweile zunehmend auch Digitaldruckverfahren etabliert, bei denen die Druckfarbe ohne Druckform - beispielsweise im Tintenstrahl-Verfahren (Inkjet-Verfahren) - auf die Folie aufgebracht wird. In allen Druckverfahren können auch wasserlösliche Druckfarben eingesetzt werden, wie es insbesondere beim Bedrucken von Lebensmittelverpackungen vorteilhaft ist.
Kunststofffolien, zum Beispiel aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), haben grundsätzlich eine unpolare Eigenschaft, was das Bedrucken mit wasserlöslicher und daher polarer Farbe erschwert. Gegebenenfalls kann die Haftung und Trocknung wasserlöslicher Tinte durch ein dem Bedrucken vorangehendes Aufbringen einer Vermittlungsschicht (sogenannter„Primer“) auf die Folienoberfläche verbessert werden. Selbst mit Primer ist allerdings häufig eine recht aufwendige nachträgliche Endtrocknung der wasserbasierten Tinte notwendig, die mittels Verdunstung oder Konvektion die vorhandenen flüchtigen Bestandteile aus der Tinte und/ oder dem Primer entfernt. In manchen Anwendungen wird der Trocknungsprozess durch eine Zwischentrocknung (sogenanntes„Pinning“) während des Druckvorgangs unterstützt, bei welcher üblicherweise Konvektionstrocknungsverfahren oder UV-Trocknungsverfahren eingesetzt werden. Mit den bekannten Verfahren ist die Trocknung wasserbasierter Tinten auf Kunststofffolien jedoch operativ und zeitlich aufwendig und gelingt dennoch oft nur unvollständig.
Das Trockenergebnis kann verbessert werden, indem die Trockenleistung, beispielsweise die Wärmeleistung der Konvektionstrocknung oder die UV-Leistung, gesteigert wird. Eine höhere Trockenleistung führt jedoch gleichzeitig auch zu einem höheren Energieeintrag in das Druckmedium und damit zu einer Substratbelastung, die das Substrat in unerwünschter Weise verändern oder sogar schädigen kann. Ein besonderes Problem ergibt sich für sehr dünne und daher empfindliche Kunststofffolien. Die Erwärmung des Druckmediums kann zudem auch unerwünschte thermische Rückwirkungen auf den Transportmechanismus für das Druckmedium oder auf die Druckköpfe der Druckeinheit haben und eine thermische Abschirmung dieser Komponenten erforderlich machen, welche zusätzlichen konstruktiven Aufwand erfordert
Es besteht daher Bedarf nach einem System und Verfahren, welches eine effiziente und schnelle Trocknung eines Druckmediums bei gleichzeitig schonender Trocknung des Druckmediums ermöglicht.
Überblick über die Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß Anspruch l bzw. durch ein Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums gemäß Anspruch 9. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen.
Ein erfindungsgemäßes System zum Zwischentrocknen eines Druckmediums umfasst eine erste Zwischentrocknungseinheit, welche einer ersten Druckeinheit nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der ersten Druckeinheit abgegebene erste Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums mittels einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung zumindest teilweise anzutrocknen.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass sich mittels elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung eine effiziente, wirksame und dabei besonders schonende Zwischentrocknung erreichen lässt. Im Vergleich zu konventionellen Zwischentrocknungstechniken, wie beispielsweise einer Konvektionstrocknung oder einer Trocknung mit Infrarot- bzw. Nahinfrarotstrahlung, wirkt die Hochfrequenzstrahlung in einigen Ausführungsformen ausschließlich oder zumindest vornehmlich auf die Druckflüssigkeit ein, regt die Druckflüssigkeit thermisch an und führt dort zu einem lokalen Wärmeeintrag, insbesondere bei Verwendung polarer wasserlöslicher Druckflüssigkeiten. Demgegenüber wird in einigen Ausführungsformen ein darunterliegendes unpolares Druckmedium durch die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung nicht angeregt, sodass dort wenig oder kein thermischer Energieeintrag stattfindet. Das System der Erfindung erlaubt daher eine besonders zielgerichtete und daher für das Druckmedium schonende Zwischentrocknung.
Die erfindungsgemäße Lösung kann auf diese Weise gleichzeitig auch die indirekte, über das Druckmedium vermittelte thermische Belastung des Transportmechanismus für das Druckmedium sowie der Druckeinheit bzw. der Druckköpfe reduzieren. Auf im Stand der Technik ggf. notwendige thermische Abschirmungen kann daher in einigen Ausführungsformen weitgehend oder sogar vollständig verzichtet werden. Der apparative Aufbau der Druck-und Zwischentrocknungseinheit wird dadurch vereinfacht.
Unter Zwischentrocknen oder Antrocknen im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann eine lediglich teilweise Durchtrocknung der applizierten Druckflüssigkeit verstanden werden. Insbesondere kann ein solches Zwischentrocknen oder Antrocknen beispielsweise zu einer erhöhten Viskosität (Gelbildung) der Druckflüssigkeit oder zu einer Hautbildung der Tropfen der Druckflüssigkeit führen, welche die Fixierung der Tropfen der Druckflüssigkeit auf dem Druckmedium verbessern können. Dadurch kann auch ein nachträgliches Applizieren weiterer Tropfen, beispielsweise einer Druckflüssigkeit einer anderen Farbe, verbessert werden und insbesondere ein Verlaufen der Tropfen ineinander (sogenanntes „Color Bleeding“) verringert werden.
Unter Hochfrequenzstrahlung im Sinne der Offenbarung kann elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich zwischen wenigen kHz und dem sichtbaren Licht verstanden werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Hochfrequenzstrahlung Frequenzen von mindestens 9 kHz, insbesondere mindestens 50 kHz oder mindestens 100 kHz.
Die Hochfrequenzstrahlung kann Frequenzen von höchstens 10 THz umfassen, insbesondere von höchstens 1 THz.
In einer Ausführungsform umfasst oder ist die Hochfrequenzstrahlung Mikrowellenstrahlung.
In einer Ausführungsform umfasst die Mikrowellenstrahlung Frequenzen von mindestens 1 GHz, insbesondere von mindestens 10 GHz.
Die Mikrowellenstrahlung kann in einigen Ausführungsform Frequenzen von höchstens 300 GHz umfassen, insbesondere von höchstens 100 GHz umfassen.
In einer Ausführungsform ist die erste Zwischentrocknungseinheit der ersten Druckeinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums nachgeordnet, insbesondere entlang einer Transportrichtung des Druckmediums nachgeordnet.
Die relative Bewegungsrichtung kann sich auf eine Transportrichtung des Druckmediums bezüglich der (raumfesten) ersten Zwischentrocknungseinheit beziehen.
In anderen Ausführungsformen ist die erste Zwischentrocknungseinheit zusätzlich oder alternativ gegenüber dem Druckmedium verfahrbar, und die relative Bewegungsrichtung kann sich auf eine Verfahrrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit relativ zu dem Druckmedium beziehen, wobei das Druckmedium insbesondere raumfest bzw. stationär sein kann.
Ein erfindungsgemäßes System zum Zwischentrocknen kann jede beliebige Anzahl von Zwischentrocknungseinheiten umfassen, die jeweils entsprechenden Druckeinheiten nachgeordnet sind.
Die erste Zwischentrocknungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung in Richtung der auf die Oberfläche des Druckmediums applizierten ersten Druckflüssigkeit abzustrahlen.
In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine Hochfrequenzquelle, welche mit der ersten Zwischentrocknungseinheit gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, an die erste Zwischentrocknungseinheit Hochfrequenzenergie bereitzustellen.
Eine Hochfrequenzquelle im Sinne der Offenbarung kann jede Vorrichtung sein, welche dazu geeignet und eingerichtet ist, elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Hochfrequenzquelle ein Magnetron.
Die Hochfrequenzquelle kann über einen Hochfrequenzleiter, insbesondere über einen Hohlleiter und/oder ein Koaxialkabel, mit der ersten Zwischentrocknungseinheit gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen sind die Zwischentrocknungseinheit und die Hochfrequenzquelle separate, räumlich getrennte Einheiten. In anderen Ausführungsformen ist die Hochfrequenzquelle in die Zwischentrocknungseinheit baulich integriert.
In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine Abschirmungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die erste Druckeinheit gegenüber der Hochfrequenzstrahlung zumindest teilweise elektromagnetisch abzuschirmen. Bei Verwendung einer Abschirmungseinheit lässt sich ein störungsfreier Betrieb der Druckeinheit selbst bei hohen Hochfrequenzleistungen und bei großer räumlicher Nähe der Zwischentrocknungseinheit zur Druckeinheit sicherstellen.
Im Rahmen der Offenbarung kann ein Druckmedium einen jeglichen bedruckbaren Träger bzw. ein jegliches bedruckbares Substrat umfassen.
Beispielsweise kann das Druckmedium einen Kunststoff umfassen. Das Druckmedium kann alternativ oder zusätzlich auch Papier und/ oder Pappe umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst das Druckmedium eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, zum Beispiel eine im Blasverfahren extrudierte Kunststofffolie. Die Folie kann beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyethylen (PE) und/oder Polyethylen geringer Dichte (“Low Density Polyethylen“, LDP) und/oder biaxial orientiertes Polypropylen („Biaxially Oriented Polypropylen“, BOPP) umfassen.
Das Zwischentrocknen kann jedweden auf Hochfrequenzstrahlung basierenden Prozess umfassen, welcher dazu geeignet ist, die von der ersten Druckeinheit abgegebene, auf die Oberfläche des Druckmediums applizierte Druckflüssigkeit zumindest teilweise anzutrocknen.
In einigen Ausführungsformen können zum Zwischentrocknen ergänzend auch andere, von der Hochfrequenzstrahlung verschiedene Trocknungsprozesse verwendet werden.
In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine Konvektionseinheit, welche zum Einblasen oder Absaugen eines Gases, beispielsweise von Luft, im Bereich der ersten Zwischentrocknungseinheit eingerichtet ist.
Durch ein gezieltes Einblasen oder Absaugen des Gases, beispielsweise als„Luftschwert“, lässt sich die Trocknungsleistung steigern und eine besonders effiziente und wirksame Zwischentrocknung erreichen.
In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich eine Trocknungsendeinheit, welche der ersten Zwischentrocknungseinheit und allen gegebenenfalls vorhandenen weiteren Zwischentrocknungseinheiten entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums nachgeordnet ist.
Die Trocknungsendeinheit kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die erste Druckflüssigkeit im Anschluss an das Bedrucken auf der Oberfläche des Druckmediums auszutrocknen bzw. durchzutrocknen.
Die Trocknungsendeinheit kann dazu eingerichtet sein, die Druckflüssigkeit mittels Konvektion und/oder Infrarotstrahlung und/oder Nahinfrarotstrahlung auszutrocknen bzw. durchzutrocknen.
In einer Ausführungsform umfasst das System eine Steuerungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die erste Zwischentrocknungseinheit in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder Druckdaten der ersten Druckeinheit selektiv anzusteuern.
Die Druckparameter können beispielsweise eine Druckgeschwindigkeit und/oder einen Typ einer Druckflüssigkeit und/oder einen Typ eines Druckmediums umfassen.
Die Druckdaten können insbesondere digitale Druckdaten umfassen, beispielsweise TIFF- Daten („Tagged Image File Format“) oder PPF-Daten („Print Production Format“). Insbesondere kann die Steuerungseinheit dazu eingerichtet sein, eine Hochfrequenzleistung bzw. Trocknungsleistung der ersten Zwischentrocknungseinheit in Abhängigkeit von den Druckparametern und/oder den Druckdaten der ersten Druckeinheit selbsttätig anzupassen.
Auf diese Weise kann der Energieeintrag auf das Druckmedium selektiv an die Druckparameter und/oder die Druckdaten angepasst werden, um eine übermäßige thermische Belastung empfindlicher Druckmedien, beispielsweise dünner Kunststofffolien, zu verhindern.
Ein erfindungsgemäßes System kann eine beliebige Anzahl von Zwischentrocknungseinheiten umfassen, von denen zumindest eine Teilmenge, vorzugsweise alle Zwischentrocknungseinheiten, zum Abgeben einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung auf die Oberfläche des Druckmediums eingerichtet sind.
In einer Ausführungsform umfasst das System zusätzlich zumindest eine zweite Zwischentrocknungseinheit, welche einer zweiten Druckeinheit, die von der ersten Druckeinheit verschieden ist, nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der zweiten Druckeinheit abgegebene zweite Druckflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmediums mittels der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung zumindest teilweise anzutrocknen.
Die zweite Zwischentrocknungseinheit kann der zweiten Druckeinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums nachgeordnet sein, insbesondere entlang einer Transportrichtung des Druckmediums nachgeordnet sein.
In einer Ausführungsform sind die erste Zwischentrocknungseinheit und die zweite Zwischentrocknungseinheit in Reihe entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums angeordnet.
Die erste Druckeinheit, die erste Zwischentrocknungseinheit, die zweite Druckeinheit und die zweite Zwischentrocknungseinheit können insbesondere in dieser Reihenfolge in Reihe entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums angeordnet sein.
In einer Ausführungsform ist die erste Zwischentrocknungseinheit zwischen der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angeordnet, insbesondere unmittelbar zwischen der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angeordnet.
Die erste Zwischentrocknungseinheit kann entlang einer relativen Bewegungsrichtung der ersten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums zwischen der ersten Druckeinheit und der zweiten Druckeinheit angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist die zweite Zwischentrocknungseinheit einer dritten Druckeinheit entlang einer relativen Bewegungsrichtung der zweiten Zwischentrocknungseinheit und des Druckmediums vorgeordnet.
Ein erfindungsgemäßes System zum Zwischentrocknen kann jede beliebige Anzahl von Zwischentrocknungseinheiten umfassen, die jeweils entsprechenden Druckeinheiten direkt oder räumlich benachbart nachgeordnet und funktional zugeordnet sein können.
Im Rahmen der Offenbarung kann eine Druckeinheit jede apparative Vorrichtung bezeichnen, welche zum Abgeben bzw. Applizieren einer Druckflüssigkeit auf ein Druckmedium eingerichtet ist.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Druckeinheit und/oder ggf. weitere Druckeinheiten jeweils eine Tintenstrahl druckeinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Druckflüssigkeit im Tintenstrahl-Verfahren abzugeben.
In anderen Ausführungsformen umfasst die erste Druckeinheit und/oder ggf. weitere Druckeinheiten eine druckformgebundene Druckeinheit, insbesondere eine Flexodruckeinheit und/oder eine Tiefdruckeinheit und/oder eine Offsetdruckeinheit.
Das System kann in einigen Ausführungsformen insbesondere die erste Druckeinheit und/oder die zweite Druckeinheit und/oder die dritte Druckeinheit und/oder ggf. weitere Druckeinheiten umfassen.
Im Rahmen der Offenbarung können eine Vielzahl unterschiedlicher Druckflüssigkeiten eingesetzt werden, insoweit sie zum Bedrucken einer gegebenen Substanz geeignet sind.
Insbesondere kann die Druckflüssigkeit eine polare Druckflüssigkeit sein.
Eine polare Druckflüssigkeit im Sinne der Offenbarung kann eine Druckflüssigkeit sein, deren Moleküle räumlich getrennte elektrische Ladungsschwerpunkte aufweisen, beispielsweise ein Dipolmoment oder höhere polare Momente aufweisen.
Insbesondere kann die Druckflüssigkeit eine wasserlösliche Tinte umfassen oder sein.
In einer Ausführungsform umfasst oder ist die erste Druckflüssigkeit eine Druckflüssigkeit einer ersten Farbe.
Eine von einer zweiten Druckeinheit abgegebene zweite Druckflüssigkeit kann eine Druckflüssigkeit einer zweiten Farbe umfassen oder sein, die sich von der ersten Farbe unterscheidet.
Eine von einer dritten Druckeinheit abgegebene dritte Druckflüssigkeit kann eine Druckflüssigkeit einer dritten Farbe umfassen oder sein, die sich von der ersten Farbe und der zweiten Farbe unterscheidet. Die Offenbarung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums, welches ein erstes Zwischentrocknen einer von einer ersten Druckeinheit abgegebenen ersten Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums umfasst, wobei das erste Zwischentrocknen ein Bestrahlen der Oberfläche des Druckmediums mit einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung umfasst.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich ein Erzeugen der Hochfrequenzstrahlung und ein Bereitstellen der erzeugten Hochfrequenzstrahlung an einer ersten Zwischentrocknungseinheit.
Das Verfahren kann zusätzlich ein zumindest teilweises elektromagnetisches Abschirmen der ersten Druckeinheit gegen die Hochfrequenzstrahlung umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich ein Einblasen oder Absaugen eines Gases, beispielsweise von Luft, im Bereich der hochfrequenzbestrahlten Oberfläche des Druckmediums.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich ein Endtrocknen der ersten Druckflüssigkeit und gegebenenfalls weiterer Druckflüssigkeiten nach dem ersten Zwischentrocknen und gegebenenfalls allen weiteren Zwischentrocknungsschritten.
Das erste Zwischentrocknen kann selektiv in Abhängigkeit von Druckparametern und/ oder Druckdaten der ersten Druckeinheit erfolgen.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Zwischentrocknen ein selbsttätiges Anpassen eine Hochfrequenzleistung in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder Druckdaten der ersten Druckeinheit.
Das Verfahren kann zusätzlich ein zweites Zwischentrocknen einer von einer zweiten Druckeinheit nach dem ersten Zwischentrocknen abgegebenen zweiten Druckflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmediums umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich ein Abgeben der ersten Druckflüssigkeit auf die Oberfläche des Druckmediums vor dem ersten Zwischentrocknen und/oder ein Abgeben der zweiten Druckflüssigkeit auf die Oberfläche des Druckmediums nach dem ersten Zwischentrocknen.
Die erste Druckflüssigkeit und/oder die zweite Druckflüssigkeit können im Tintenstrahlverfahren abgegeben werden.
Die Offenbarung bezieht sich auch auf ein rechnerlesbares Programm oder auf ein rechnerlesbares Programm-Produkt, welches rechnerlesbare Instruktionen umfasst, wobei die rechnerlesbaren Instruktionen dazu eingerichtet sind, ein Verfahren mit einem oder allen der vorgenannten Merkmale auszuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Eigenschaften und zahlreichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich am besten verstehen aus einer Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen:
Fig. l eine schematische Darstellung eines Systems zum Zwischentrocknen eines
Druckmediums gemäß einer Ausführungsform zeigt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zwischentrocknungseinheit gemäß einer
Ausführungsform zeigt; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Systems zum Zwischentrocknen eines
Druckmediums gemäß einer weiteren Ausführungsform mit mehreren Druckeinheiten und Zwischentrocknungseinheiten zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen werden nachfolgend beschrieben für das Beispiel einer Zwischentrocknung für das Bedrucken einer Kunststofffolie im Digitaldruck- Tintenstrahlverfahren, insbesondere einer Kunststofffolie für Lebensmittelverpackungen. Das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren können allerdings für eine Vielzahl unterschiedlicher Druckmedien und unterschiedlicher Druckverfahren Verwendung finden.
Figur l zeigt ein System io zum Zwischentrocknen eines Druckmediums 12, beispielsweise einer Kunststofffolie, in einer schematischen Seitenansicht. Das System io umfasst eine erste Druckeinheit 14 und eine erste Zwischentrocknungseinheit 16, welche der ersten Druckeinheit 14 entlang einer Transportrichtung T der Kunststofffolie 12 (in Figur 1 von links nach rechts) nachgeordnet ist. Die Kunststofffolie 12 wird also in der gezeigten Ausführungsform entlang der Transportrichtung T nacheinander entlang der ersten Druckeinheit 14 und der ersten Zwischentrocknungseinheit 16 bewegt.
Die Kunststofffolie 12 kann beispielsweise in einer Blasextrusionsvorrichtung (nicht gezeigt) hergestellt worden sein, welche dem System 10 bzw. der ersten Druckeinheit 14 vorgeschaltet ist. Zusätzlich kann dem System 10 bzw. der ersten Druckeinheit 14 optional auch eine Primer-Einheit (nicht gezeigt) zum Aufbringen einer Primer-Schicht auf die Kunststofffolie 12 vorgelagert sein.
In der gezeigten Ausführungsform der Figur l ist die Druckeinheit 14 eine Tintenstrahl- Druckeinheit, welche eine Mehrzahl von Druckköpfen 18 umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine Druckflüssigkeit als Tröpfchen auf die Oberfläche der Kunststofffolie 12 zu emittieren. Die Druckköpfe 18 der Druckeinheit 14 können jeweils in Reihen orthogonal zu der Transportrichtung T angeordnet sein.
In einer Ausführungsform ist die von der Druckeinheit 14 emittierte Druckflüssigkeit eine wasserlösliche Tinte, wie sie beispielsweise für die Verpackung von Lebensmitteln eingesetzt werden kann. Auf nichtsaugenden, unpolaren Kunststoffoberflächen haften und trocknen solche wasserlöslichen Tinten ohne zusätzliche Maßnahmen kaum oder nur mäßig, sodass sich Verschmierungen und unsaubere Farbverläufe ergeben können.
Das erfindungsgemäße System 10 ist daher mit der Zwischentrocknungseinheit 16 ausgerüstet, welche die von der zugeordneten Druckeinheit 14, der sie entlang der Transportrichtung T nachgeordnet ist, abgegebene und auf die Oberfläche der Kunststofffolie
12 applizierte erste Druckflüssigkeit zwischentrocknet, sodass sich die Viskosität der Tröpfchen der ersten Druckflüssigkeit durch Gelbildung erhöht und sich die Haftung der Tröpfchen auf der Oberfläche der Kunststofffolie 12 verbessert. Insbesondere kann auf diese Weise wirkungsvoll verhindert werden, dass Flüssigkeitströpfchen unterschiedlicher Farbe aufgrund mangelhafter Haftung oder Trocknung ineinanderlaufen (sog.„Color Bleeding“). Dabei wird durch die Zwischentrocknungseinheit 16 allerdings im allgemeinen keine vollständige Durchtrocknung der Druckflüssigkeit auf der Kunststofffolie 12 erreicht, sondern lediglich eine für eine Gelbildung oder Hautbildung der Flüssigkeitströpfchen ausreichende Fixierung.
In der Darstellung der Figur 1 ist die Zwischentrocknungseinheit 16 dazu eingerichtet, die Oberfläche der Kunststofffolie 12 und die darauf applizierte erste Druckflüssigkeit mit einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung 20, beispielsweise einer Mikrowellenstrahlung im Bereich zwischen 1 GHz und 300 GHz, zu bestrahlen.
Die Hochfrequenzstrahlung 20 kann die polaren Moleküle einer wasserlöslichen Druckflüssigkeit zum Schwingen anregen und auf diese Weise selektiv erwärmen, um die Druckflüssigkeit auf der Kunststofffolie 12 auszuhärten und zu fixieren. Die Trocknung der Druckflüssigkeit auf der Oberfläche der Kunststofffolie 12 wird dadurch wirksam verbessert und ein Verschmieren oder Ineinanderlaufen der Druckfarben verhindert. Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen dann auf ein Vorbehandeln der Kunststofffolie 12, beispielsweise das Aufträgen eines Primers, verzichtet werden. Eine Absorption der Hochfrequenzstrahlung 20 in die Kunststofffolie 12 findet aufgrund der im Vergleich zu der Druckflüssigkeit im allgemeinen geringeren Polarität dagegen kaum oder überhaupt nicht statt. Selbst wenn in einigen Ausführungsformen die Oberfläche der Kunststofffolie 12 polar vorbehandelt ist, beispielsweise durch Aufbringen eines Primers, um die Haftung der applizierten Druckflüssigkeit zusätzlich zu erhöhen, absorbiert lediglich die polare Oberfläche der Kunststofffolie 12, sodass die thermische Belastung der Kunststofffolie 12 auch in diesen Konfigurationen minimiert werden kann. Ein Vorteil ergibt sich insbesondere für thermisch empfindliche dünne Kunststofffolien 12.
Da sich mit der erfindungsgemäßen Lösung die Kunststofffolie 12 weniger stark erwärmt, ist auch die indirekte thermische Rückwirkung auf die erste Druckeinheit 14 und deren thermisch empfindliche Druckköpfe 18 bzw. gegebenenfalls weitere Druckeinheiten sowie auf den Transportmechanismus der Kunststofffolie 12 vermindert. Gegebenenfalls kann daher auf thermische Abschirmungen teilweise oder vollständig verzichtet werden, sodass das Druck- und Transportsystem insgesamt kompakter ausgebildet werden kann und der Fertigungsaufwand herabgesetzt ist.
Figur 1 zeigt eine Konfiguration, in welcher die Druckeinheit 14 und die Zwischentrocknungseinheit 16 räumlich stationär sind und sich die Kunststofffolie 12 entlang der Druckeinheit 14 und der ihr räumlich nachgeordneten Zwischentrocknungseinheit 16 entlang der Transportrichtung T bewegt. In anderen Ausführungsformen kann jedoch auch das Druckmedium ortsfest sein, und die Druckeinheit 14 und die Zwischentrocknungseinheit 16 bewegen sich entlang des Druckmediums in einer Richtung entgegengesetzt zu der in Figur 1 gezeigten Transportrichtung T.
Figur 2 zeigt eine Zwischentrocknungseinheit 16 gemäß einer Ausführungsform in einer seitlichen Schnittansicht und gegenüber der Darstellung der Figur 1 in zusätzlichen Einzelheiten.
Die Zwischentrocknungseinheit 16 umfasst eine Mikrowellenquelle 22, einen Mikrowellenleiter 24 und eine Mikrowellen-Emittereinheit 26.
Die Mikrowellenquelle 22, beispielsweise ein Magnetron, ist dazu eingerichtet, Mikrowellen einer vorgegebenen Frequenz oder eines vorgegebenen Frequenzbands zu erzeugen und in den Mikrowellenleiter 24 einzuspeisen.
Der Mikrowellenleiter 24 leitet die Mikrowellen an die Mikrowellen-Emittereinheit 26, welche dazu eingerichtet ist, die Mikrowellen 20 gerichtet auf die Oberfläche der Kunststofffolie 12 abzustrahlen.
In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der Mikrowellenleiter 24 als Hohlleiter ausgebildet. Die Mikrowellenquelle 22 kann beispielsweise die von ihr erzeugten Mikrowellen über eine erste Mikrowellenantenne 28a in den Hohlleiter 24 einspeisen. Eine zweite Mikrowellenantenne 28b koppelt die Mikrowellen an der entgegengesetzten Seite des Hohlleiters 24 in die Mikrowellen-Emittereinheit 26 ein.
Für niedrigere Frequenzbereiche können statt des Hohlleiters alternativ oder zusätzlichKoaxialkabel als Mikrowellenleiter 24 eingesetzt werden.
Eine Abschirmungseinheit 30 kann optional eingesetzt werden, um Komponenten des Zwischentrocknungssystems 10, insbesondere die erste Druckeinheit 14, gegenüber der Mikrowellenstrahlung 20 abzuschirmen.
In der Ausführungsform der Figur 1 umfasst das System 10 nur eine Druckeinheit 14 und nur eine ihr nachgeordnete Zwischentrocknungseinheit 16. Im allgemeinen kann allerdings das erfindungsgemäße System jede beliebige Anzahl von Druckeinheiten und Zwischentrocknungseinheiten umfassen. In einigen Ausführungsformen ist dabei jeder Druckeinheit eine Zwischentrocknungseinheit funktionell zugeordnet und räumlich nachgeordnet. In anderen Ausführungsformen muss die Anzahl der Zwischentrocknungseinheiten jedoch nicht notwendigerweise mit der Anzahl der Druckeinheiten übereinstimmen. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen einzelnen Druckeinheiten oder allen Druckeinheiten jeweils mehrere Zwischentrocknungseinheiten nachgeordnet sein. Eine gemeinsame Hochfrequenzquelle, beispielsweise das Magnetron 22, kann dabei mehrere Zwischentrocknungseinheiten mit Hochfrequenzenergie versorgen.
Auch müssen die Zwischentrocknungseinheiten den entsprechenden Druckeinheiten nicht notwendigerweise direkt oder unmittelbar nachgeordnet oder räumlich benachbart sein. So können beispielsweise zwischen einer Druckeinheit und ihrer jeweils nachgeordneten Zwischentrocknungseinheit weitere Komponenten oder Einheiten der Druckumgebung angeordnet sein.
Figur 3 zeigt schematisch ein System io‘ zum Zwischentrocknen gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht. Das System io‘ ähnelt grundsätzlich dem vorangehend unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen System 10, und entsprechende Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Das System io‘ umfasst allerdings vier Druckeinheiten 14a bis i4d, welche entlang der Transportrichtung T der Kunststofffolie 12 (in Figur 1 von links nach rechts) in Reihe angeordnet sind, sowie vier Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d, welche den Druckeinheiten 14a bis I4d funktional zugeordnet und jeweils entlang der Transportrichtung T räumlich nachgeordnet sind. Die Kunststofffolie 12 wird also in der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform entlang der Transportrichtung T nacheinander entlang der ersten Druckeinheit 14a, der ersten Zwischentrocknungseinheit 16a, der zweiten Druckeinheit 14b, der zweiten
Zwischentrocknungseinheit 16b, der dritten Druckeinheit 14c, der dritten Zwischentrocknungseinheit 16c, der vierten Druckeinheit I4d und der vierten Zwischentrocknungseinheit i6d bewegt.
Ähnlich wie vorangehend unter Bezug auf Figur 1 beschrieben, kann die Kunststofffolie 12 beispielsweise in einer Blasextrusionsvorrichtung (nicht gezeigt) hergestellt worden sein, welche dem System io‘ bzw. der ersten Druckeinheit 14a vorgeschaltet ist. Zusätzlich kann dem System io‘ bzw. der ersten Druckeinheit 14a optional auch eine Primer-Einheit (nicht gezeigt) zum Aufbringen einer polaren Primer-Schicht auf die Kunststofffolie 12 vorgelagert sein.
In der Ausführungsform der Figur 3 können die Druckeinheiten 14a bis i4d beispielsweise Tintenstrahl-Druckeinheiten sein, welche jeweils eine Mehrzahl von Druckköpfen 18a bis i8d umfassen, die dazu eingerichtet sind, jeweils eine Druckflüssigkeit als Tröpfchen auf die Oberfläche der Kunststofffolie 12 zu emittieren. Insbesondere kann jede der Druckeinheiten 14a bis i4d eine Druckflüssigkeit einer anderen Farbe emittieren, zum Beispiel je einer der vier Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, um auf diese Weise durch Überlagerung auf der Kunststofffolie 12 Schrift und/oder Grafiken beliebiger Farbgebung zusammenzusetzen. Die Druckköpfe 18a bis i8d der Druckeinheiten 14a bis i4d können jeweils in Reihen orthogonal zu der Transportrichtung T angeordnet sein.
Jede der Druckeinheiten 14a bis i4d kann in ihrem Aufbau und ihrer Funktion der ersten Druckeinheit 14 entsprechen, wie sie vorangehend unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben wurde. Ebenso kann jede der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d in ihrem Aufbau und ihrer Funktion der Zwischentrocknungseinheit 16 entsprechen, wie sie vorangehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 in weiteren Einzelheiten beschrieben wurde.
Die Konfiguration der Figur 3, bei der jeder der Druckeinheiten 14a bis i4d zumindest eine Zwischentrocknungseinheit 16a bis i6d nachgeordnet ist, erlaubt es, die von den Druckeinheiten 14a bis i4d abgegebenen Druckflüssigkeiten mittels gezielter Hochfrequenz- bzw. Mikrowellenbestrahlung selektiv zwischenzutrocknen bzw. anzutrocknen. Das Druckergebnis lässt sich auf diese Weise wirkungsvoll verbessern. Zudem bewirkt eine Aufteilung der Zwischentrocknung auf mehrere Zwischentrocknungseinheiten 14a bis tqd eine gleichmäßigere Verteilung der eingebrachten thermischen Energie und lokal einen verminderten thermischen Energieeintrag auf die Kunststofffolie 12. Die Kunststofffolie 12 wird dadurch schonender getrocknet - ein Vorteil insbesondere für empfindliche, dünne Kunststofffolien 12.
In der Konfiguration der Figur 3 ist jeder der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d optional zusätzlich eine Konvektionseinheit 32a bis 32d räumlich benachbart und funktional zugeordnet. Die Konvektionseinheiten 32a bis 32d sind dazu eingerichtet, im Bereich der jeweiligen Zwischentrocknungseinheit 16a bis i6d gezielt Luft oder ein anderes Gasgemisch einzublasen oder abzusaugen, um auf diese Weise das Zwischentrocknen zu unterstützen. Beispielsweise kann jede der Konvektionseinheiten 32a bis 32d ein sogenanntes „Luftschwert“ bereitstellen.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, kann jede der Druckeinheiten 14a bis i4d zudem optional auch je eine integrierte Kühleinheit 34a bis 34d umfassen, welche dazu eingerichtet ist, die Druckköpfe 18a bis i8d der Druckeinheiten 14a bis i4d zu kühlen. Dadurch wird die Druckstabilität zusätzlich erhöht, insbesondere ein Wetting der Druckdüsen reduziert, und in Verbindung mit der durch Einsatz der Hochfrequenzstrahlung 20 reduzierten lokalen Erwärmung der Kunststofffolie 12 das Druckergebnis qualitativ verbessert. Der üblicherweise unerwünschte Einfluss einer Erwärmung der Druckköpfe 18a bis i8d auf die Öffnungszeit der Druckdüsen wird damit ebenfalls reduziert.
Das in Figur 3 gezeigte System io‘ umfasst auch eine Trocknungsendeinheit 36, welche allen Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d entlang der Transportrichtung T nachgeordnet ist und welche dazu eingerichtet ist, die von den Druckeinheiten 14a bis i4d abgegebenen Druckflüssigkeiten auf der Oberfläche der Kunststofffolie 12 vollständig auszutrocknen bzw. durchzutrocknen, zum Beispiel mittels Konvektion, welche durch Verdunstung die noch vorhandenen flüchtigen Bestandteile aus den Druckflüssigkeiten bzw. dem gegebenenfalls vorhandenen Primer entfernt. Alternativ oder zusätzlich kann Trocknungsendeinheit 36 auch dazu eingerichtet sein, die Kunststofffolie 12 mit Infrarotstrahlung oder Nahinfrarotstrahlung auszutrocknen bzw. durchzutrocknen.
Das System io‘ der Figur 3 umfasst ferner eine Steuerungseinheit 38, welche kommunikativ mit den Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d gekoppelt ist, beispielsweise über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Verbindung Daten mit den Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d austauscht. Die Steuerungseinheit 38 kann zudem auch kommunikativ mit den Druckeinheiten 14a bis tqd gekoppelt sein.
Die Steuerungseinheit 38 kann dazu eingerichtet sein, eine Trocknungsleistung der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d in Abhängigkeit von den Druckparametern und/oder den Druckdaten selektiv und selbsttätig zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung in Abhängigkeit von Informationen, welche sich auf den Typ der Druckflüssigkeit und/oder des Druckmediums sowie auf die Druckgeschwindigkeit beziehen, erfolgen. Zudem kann die Trocknungsleistung selbsttätig an das aktuelle Druckbild angepasst und insbesondere der Energieeintrag auf die Kunststofffolie 12 auf die jeweils für die entsprechende Druckflüssigkeit und das aktuelle Druckbild relevanten oder räumlich naheliegenden Bereiche beschränkt werden. Die thermische Belastung der Kunststofffolie 12 lässt sich auf diese Weise wirkungsvoll reduzieren. Ein Vorteil ergibt sich wiederum insbesondere für dünne oder empfindliche Kunststofffolien 12.
In Abhängigkeit von den Druckdaten, beispielsweise TIFF-Daten („Tagged Image File Format“) oder cip3-Daten bzw. cip4-Daten („Internationale Cooperation for the Integration of Processes in Prepress, Press and Postpress Organization“), können die Hochfrequenzquellen 22 der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d einzeln oder blockweise angesteuert werden und so die Trocknungsleistung lokal und von Druckauftrag zu Druckauftrag bzw. Eindruck zu Eindruck angepasst werden.
Die cip3-Daten bzw. cip4-Daten haben gegenüber TIFF-Daten den Vorteil einer geringeren Datenmenge und einer bereits in Zonen und Farbauszügen geteilten Information, sodass die Ansteuerung der Zwischentrocknungseinheiten 16a bis i6d unmittelbar aus dem Renderer und mit besonders kurzer Reaktionszeit bzw. hohen Schaltleistungen erfolgen kann.
Die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen und der Zeichnungen dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und der damit erzielten Vorteile und soll die Erfindung nicht beschränken; der Schutzumfang ergibt sich aus den anliegenden Ansprüchen.
Bezugszeichen
10, 10‘ System zum Zwischentrocknen
12 Druckmedium, Kunststofffolie
14 erste Druckeinheit
14a, 14b, 14c, i4d Druckeinheiten
16 erste Zwischentrocknungseinheit
16a, 16b, 16c, i6d Zwischentrocknungseinheiten
18 Druckköpfe der ersten Druckeinheit 14
18a, 18b, 18c, i8d Druckköpfe der Druckeinheiten 14a, 14b, 14c, i4d
20 Hochfrequenzstrahlung der ersten Zwischentrocknungseinheit 16
20a, 20b, 20c, 20d Hochfrequenzstrahlung der Zwischentrocknungseinheiten 16a - i6d 22 Mikrowellenquelle
24 Mikrowellenleiter
26 Mikrowellen-Emittereinheit
28a. 28b Mikrowellen-Antennen
30 Mikrowellen-Abschirmungseinheit
32a, 32b, 32c, 32d Konvektionseinheit
34a, 34b, 34c, 34d Kühleinheiten der Druckeinheiten 14a, 14b, 14c, I4d
36 Trocknungsendeinheit
38 Steuerungseinheit

Claims

Ansprüche
1. System (io; io‘) zum Zwischentrocknen eines Druckmediums (12) mit: einer ersten Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d), welche einer ersten Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, I4d) nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der ersten Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, i4d) abgegebene erste Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums (12) mittels einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung (20; 20a, 20b, 20c, 2od) zumindest teilweise anzutrocknen.
2. System (10; io‘) nach Anspruch 1 mit zusätzlich einer Hochfrequenzquelle (22), welche mit der ersten Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d) gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, an die erste Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d) Hochfrequenzenergie bereitzustellen.
3. System (10; io‘) nach Anspruch 2, bei welchem die Hochfrequenzquelle (22) über einen Hochfrequenzleiter (24), insbesondere über einen Hohlleiter (24) und/oder ein Koaxialkabel, mit der ersten Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d) gekoppelt ist.
4. System (10; io‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit zusätzlich einer Abschirmungseinheit (30), welche dazu eingerichtet ist, die erste Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, i4d) gegenüber der Hochfrequenzstrahlung (20; 20a, 20b, 20c, 2od) zumindest teilweise elektromagnetisch abzuschirmen.
5. System (10; io‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Druckmedium eine Folie (12) umfasst, wobei die Folie insbesondere PET und/oder PE und/oder LDPE und/oder BOPP umfasst.
6. System (10; io‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit zusätzlich einer Trocknungsendeinheit (36), welche der ersten Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d) und allen ggf. weiteren vorhandenen Zwischentrocknungseinheiten (16; 16a, 16b, 16c, i6d) entlang einer relativen Bewegungsrichtung (T) der ersten Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d) und des Druckmediums (12) nachgeordnet ist.
7. System (10; io‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer
Steuerungseinheit (38), welche dazu eingerichtet ist, die erste
Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d) in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder Druckdaten der ersten Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, i4d) selektiv anzusteuern.
8. System (10; io‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit zusätzlich einer zweiten Zwischentrocknungseinheit (16b, 16c, i6d), welche einer zweiten
Druckeinheit (14b, 14c, I4d), die von der ersten Druckeinheit (14a) verschieden ist, nachgeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine von der zweiten Druckeinheit (14b, 14c, 14dl abgegebene zweite Druckflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmediums (12) mittels der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung (20b, 20c, 2od) zumindest teilweise anzutrocknen.
9. Verfahren zum Zwischentrocknen eines Druckmediums (12) mit folgenden Schritten: erstes Zwischentrocknen einer von einer ersten Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, 14h ) abgegebenen ersten Druckflüssigkeit auf einer Oberfläche eines Druckmediums (12); wobei das erste Zwischentrocknen ein Bestrahlen der Oberfläche des Druckmediums (12) mit einer elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung (20; 20a, 20b, 20c, 2od) umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, zusätzlich umfassend ein Erzeugen der
Hochfrequenzstrahlung (20; 20a, 20b, 20c, 2od) und ein Bereitstellen der erzeugten Hochfrequenzstrahlung (20; 20a, 20b, 20c, 2od) an einer ersten
Zwischentrocknungseinheit (16; 16a, 16b, 16c, i6d).
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, zusätzlich umfassend ein zumindest teilweises elektromagnetisches Abschirmen der ersten Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, 14h ) gegen die Hochfrequenzstrahlung (20; 20a, 20b, 20c, 2od).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, zusätzlich umfassend ein Endtrocknen der ersten Druckflüssigkeit nach dem ersten Zwischentrocknen und ggf. allen weiteren Zwischentrocknungsschritten.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welchem das erste Zwischentrocknen selektiv in Abhängigkeit von Druckparametern und/oder Druckdaten der ersten Druckeinheit (14; 14a, 14b, 14c, 14dl erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, zusätzlich umfassend ein zweites
Zwischentrocknen einer von einer zweiten Druckeinheit (14b, 14c, 14h) nach dem ersten Zwischentrocknen abgegebenen zweiten Druckflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmediums (12).
15. Rechnerlesbares Programm, welches rechnerlesbare Instruktionen umfasst, wobei die rechnerlesbaren Instruktionen dazu eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 auszuführen.
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