DE102014107223A1 - Druckverfahren und Druckvorrichtung - Google Patents

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Thomas Oberle
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckverfahren sowie eine zugehörige Druckvorrichtung, die wenigstens ein Druckwerk mit wenigstens einem Druckformzylinder, wenigstens einem dem Druckformzylinder gegenüber angeordneten Druckzylinder und wenigstens einer Substratträgereinrichtung aufweist, wobei der Druckformzylinder und der Druckzylinder zueinander gegenläufig rotiert werden, mit der Substratträgereinrichtung wenigstens ein Substrat zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder hindurch bewegt und dabei das wenigstens eine Substrat in einem zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder befindlichen Druckbereich mittels einer auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders vorgesehenen Gravur oder eines auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders vorgesehenen Klischees bedruckt wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckverfahren und eine Druckvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchen eine erhöhte Genauigkeit beim Drucken erzielt werden kann. Die Aufgabe wird zum einen durch ein Druckverfahren und zum anderen durch eine Druckvorrichtung der oben genannten Gattung gelöst, bei welchen die Substratträgereinrichtung während einer gleichförmigen Rotationsbewegung des Druckformzylinders und des Druckzylinders entlang einer durch eine Längsausdehnung des Druckwerkes längenbegrenzten, linear verlaufenden Bahn linear bewegt wird, wobei die Substratträgereinrichtung aus einer ruhenden Startposition auf eine Betriebsgeschwindigkeit, welche die Substratträgereinrichtung spätestens in dem Druckbereich aufweist, beschleunigt wird, die Substratträgereinrichtung wenigstens in dem Druckbereich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird und die Substratträgereinrichtung nach Verlassen des Druckbereiches bis zu einer ruhenden Endposition auf der Bahn entschleunigt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckverfahren mit einer Druckvorrichtung, die wenigstens ein Druckwerk mit wenigstens einem Druckformzylinder, wenigstens einem dem Druckformzylinder gegenüber angeordneten Druckzylinder und wenigstens einer Substratträgereinrichtung aufweist, wobei der Druckformzylinder und der Druckzylinder zueinander gegenläufig rotiert werden, mit der Substratträgereinrichtung wenigstens ein Substrat zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder hindurch bewegt und dabei das wenigstens eine Substrat in einem zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder befindlichen Druckbereich mittels einer auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders vorgesehenen Gravur oder eines auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders vorgesehenen Klischees bedruckt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Druckvorrichtung, die wenigstens ein Druckwerk mit wenigstens einem Druckformzylinder, wenigstens einem dem Druckformzylinder gegenüber angeordneten Druckzylinder und wenigstens einer Substratträgereinrichtung aufweist, wobei der Druckformzylinder und der Druckzylinder zueinander gegenläufig rotierbar sind und mit der Substratträgereinrichtung wenigstens ein Substrat zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder hindurch bewegbar ist, um dabei das wenigstens eine Substrat in einem zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder befindlichen Druckbereich mittels einer auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders vorgesehenen Gravur oder eines auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders vorgesehenen Klischees zu bedrucken.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2004 050 725 A1 ist eine Offset-Druckvorrichtung mit einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Arbeitsstationen bekannt, bei welchen jeweils Bogenmaterial an einem Bogenhaltesystem fixiert und mittels eines endlos umlaufenden Fördermittels zwischen einem Formzylinder und einem Gegendruckzylinder in einer Förderrichtung mit stets gleich bleibender Geschwindigkeit hindurch transportiert wird. Die Arbeitsstation weist einen Geber/Detektor auf, mit dem die Position des Bogenhaltesystems oder des Bogenmaterials erfasst, als Signal verarbeitet und einer Maschinensteuerung zugeführt wird. Über die Maschinensteuerung wird die Rotationsgeschwindigkeit des Formzylinders und/oder des Gegendruckzylinders gesteuert, um einen Synchronlauf der Zylinder zu bewirken.
  • Um ein qualitativ und gleichbleibend gutes Druckergebnis zu erreichen, sind bei den aus dem Stand der Technik bekannten Druckvorrichtungen der Formzylinder und der Gegendruckzylinder mit hohem Gewicht ausgebildet und fest gelagert, um ein Verstellen während des Druckvorganges zu verhindern. Entsprechend weisen der Form- und der Gegendruckzylinder bei den in der Druckschrift DE 10 2004 050 725 A1 geforderten Geschwindigkeitsanpassungen eine gewisse Trägheit auf, welche dazu führt, dass auch bei Einsatz modernster Messelektronik keine perfekte Synchroneinstellung beider Zylinder realisiert werden kann, was wiederum zu Genauigkeitseinbußen beim Drucken insbesondere kleiner Strukturen, wie Strukturen mit Abmessungen im Mikrometerbereich, führt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckverfahren und eine Druckvorrichtung der oben genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit welchen eine erhöhte Genauigkeit beim Drucken erzielt werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch ein Druckverfahren der oben genannten Gattung gelöst, bei dem die Substratträgereinrichtung während einer gleichförmigen Rotationsbewegung des Druckformzylinders und des Druckzylinders entlang einer durch eine Längsausdehnung des Druckwerkes längenbegrenzten, linear verlaufenden Bahn linear bewegt wird, wobei die Substratträgereinrichtung aus einer ruhenden Startposition auf eine Betriebsgeschwindigkeit, welche die Substratträgereinrichtung spätestens in dem Druckbereich aufweist, beschleunigt wird, die Substratträgereinrichtung wenigstens in dem Druckbereich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird und die Substratträgereinrichtung nach Verlassen des Druckbereiches bis zu einer ruhenden Endposition auf der Bahn entschleunigt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht, wie im Stand der Technik, die Geschwindigkeit von Druckform- und Druckzylinder, sondern die Geschwindigkeit der Substratträgereinrichtung verändert, um das Substrat entsprechend eines vorgegebenen Bewegungs- und damit Druckablaufes zwischen dem Druckformzylinder und dem Druckzylinder hindurch zu bewegen. Im Gegensatz zu den relativ trägen Druckform- und Druckzylindern ist die Substratträgereinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so leicht gestaltet, dass ihre Geschwindigkeit nahezu verzögerungsfrei verändert und damit Positionsanpassungen der Substratträgereinrichtung unmittelbar vorgenommen werden können.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise birgt darüber hinaus den Vorteil, dass die Druckvorrichtung, auf der das Druckverfahren ausgeführt wird, platzsparend gebaut werden kann, da die Bahn, entlang der die Substratträgereinrichtung zu bewegen ist, insgesamt kurz gehalten werden kann. Dies ist wiederum dadurch möglich, dass aufgrund des geringen Gewichtes der Substratträgereinrichtung deren Be- und Entschleunigung in kurzer Zeit und mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Position der Substratträgereinrichtung und/oder des Substrates pro Zeit wenigstens in der Phase, in der die Substratträgereinrichtung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, permanent mit wenigstens einem Sensor überwacht, mit einer Auswerteeinrichtung die gemessenen Sensor-Ist-Positionen mit Sensor-Soll-Positionen, die aus einer der Substratträgervorrichtung vorgegebenen Bewegungskurve entnommen werden, verglichen, und die Position bei Feststellung einer Positionsabweichung der Substratträgereinrichtung durch eine Veränderung der Geschwindigkeit der Substratträgereinrichtung korrigiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Druckformzylinders und des Druckzylinders beibehalten werden.
  • Durch den Sensor können Positionsabweichungen unmittelbar festgestellt werden und durch das Zusammenwirken von Sensor, Auswerteeinheit, Steuerungseinrichtung und Linearmotor sofort korrigiert werden. Bei dieser Vorgehensweise wird nur die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Substratträgereinrichtung verändert, während der Druckformzylinder und der Druckzylinder mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter rotieren, also weder beschleunigt noch abgebremst werden müssen. Dabei kann die Strecke, die die Substratträgereinrichtung insgesamt zurücklegt, durch schnelle Be- und Entschleunigungsvorgänge reduziert und damit der Bauraum der verwendeten Druckvorrichtung minimiert werden.
  • Die Aufgabe wird ferner durch eine Druckvorrichtung der oben angegebenen Gattung gelöst, bei der die Substratträgereinrichtung entlang einer längenbegrenzten, linear verlaufenden Bahn des Druckwerkes linear bewegbar ist, wobei die Bahn eine Startposition, einen Beschleunigungsbereich, den Druckbereich, einen Entschleunigungsbereich und eine Endposition aufweist, die Substratträgereinrichtung mit einem durch einen Linearmotor betriebenen, längs der Bahn verfahrbaren Schlitten über wenigstens eine Federaufhängung verbunden ist, und der Linearmotor eine Steuerungseinrichtung aufweist, mit der die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Substratträgereinrichtung entsprechend ihrer Position auf der Bahn veränderbar ist.
  • Die Federaufhängung ist zumindest in der Richtung, in welcher der Druckzylinder gegen das Substrat drückt, elastisch.
  • Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung weist eine schnell und zuverlässig in ihrer Geschwindigkeit veränderbare Substratträgereinrichtung auf, durch deren Geschwindigkeitsänderung auf Positionsabweichungen der Substratträgereinrichtung bzw. des daran vorgesehenen Substrates unmittelbar reagiert werden kann und solche prompt und genau korrigiert werden können. Durch die Möglichkeit der schnellen und genauen Bahnkorrektur können Fehler beim Druck weitgehend vermieden werden und es kann vor allem eine hohe Reproduzierbarkeit der Druckergebnisse, selbst in einem Bereich von kleiner 10 µm, zur Verfügung gestellt werden.
  • Aufgrund der Möglichkeit schneller Geschwindigkeitsänderungen der Substratträgereinrichtung können die Strecken, die auf der linearen Bahn zur Beschleunigung und zur Entschleunigung der Substratträgereinrichtung genutzt werden, relativ kurz gestaltet werden, wodurch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung mit im Vergleich zum Stand der Technik deutlich geringerem Bauraum zur Verfügung gestellt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Druckvorrichtung wenigstens einen Positionssensor zum permanenten Erfassen der Position der Substratträgereinrichtung wenigstens in einer Phase konstanter Geschwindigkeit der Substratträgereinrichtung und eine mit der Steuerungseinrichtung des Linearmotors verbundene Auswerteeinrichtung zum Vergleichen von gemessenen Sensor-Ist-Positionen mit Sensor-Soll-Positionen aus einer der Substratträgereinrichtung vorgegebenen Bewegungskurve und zur Ermittlung von sich daraus ergebenden Positionsabweichungen auf. Durch den Sensor werden in Zusammenhang mit der Auswerteeinrichtung Positionsabweichungen der Substratträgereinrichtung bzw. des daran aufgenommenen wenigstens einen Substrates sofort erfasst und durch die Steuerungseinrichtung in Zusammenwirken mit dem Linearmotor unmittelbar korrigiert.
  • Besonders von Vorteil ist es bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung, wenn die Substratträgereinrichtung selbst oder mit wenigstens einem aufgebrachten Substrat weniger als 1 kg, vorzugsweise weniger als 0,5 kg, noch vorteilhafter weniger als 0,3 kg wiegt. Dadurch weist die Substratträgereinrichtung eine besonders geringe Trägheit auf, wodurch sie besonders schnell beschleunigt und abgebremst werden kann und Positionsabweichungen unmittelbar ausgeglichen werden können.
  • Ein besonders geringes Gewicht und damit eine hohe Schnelligkeit der Vornahme von Bewegungskorrekturen der Substratträgereinrichtung erhält man bei der vorliegenden Erfindung dann, wenn die Substratträgereinrichtung kein Vakuumsystem zum Halten des Substrates aufweist oder ein Vakuumsystem verwendet wird, das an der wenigstens einen Federaufhängung aufgehängt ist.
  • Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung ist besonders leicht umrüstbar, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Gravur des Tiefdruckformzylinders oder das Klischee des Flexodruckformzylinders auf einer auf einen Grundzylinder des Druckformzylinders aufschiebbaren Druckformhülse vorgesehen ist und der Grundzylinder mit einem Druckluftanschluss verbunden und über die Grundzylinderoberfläche verteilte Druckluftausgänge vorgesehen sind.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
  • 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung in einer Vorderansicht zeigt;
  • 2 schematisch eines in einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Druckverfahrens einsetzbaren Bewegungsablaufes einer Substratträgereinrichtung der Druckvorrichtung aus 1 zeigt;
  • 3 schematisch die Druckvorrichtung aus 1 in einer Seitenansicht zeigt; und
  • 4 schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung in einer Seitenansicht zeigt.
  • In den Figuren sind der Übersichtlichkeit halber nicht alle Details der Druckvorrichtung und des Druckverfahrens, wie beispielsweise Farbauftrags- oder Farbabstreifmechanismen, wie Rakel, elektrische Anschlüsse und Verbindungsleitungen, Gehäuseteile oder dergleichen und/oder eine Einfärbevorrichtung einer Flexodruckform, wie eine Rasterwalze mit Kammerrakel, dargestellt. Die nicht dargestellten Details kann der Fachmann entsprechend seinem Fachwissen geeignet ergänzen.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Druckwerkes einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 in einer Vorderansicht. Das Druckwerk der Druckvorrichtung 1 weist einen Druckformzylinder 2 und einen dem Druckformzylinder 2 gegenüber angeordneten Druckzylinder 3 auf. Der Druckformzylinder 2 und der Druckzylinder 3 weisen bei Betrieb der Druckvorrichtung 1 einander gegenläufige Rotationsrichtungen auf. Dabei rotiert der Druckformzylinder 2 bei Betrieb der Druckvorrichtung 1 mit gleichförmiger Geschwindigkeit vDF, und der Druckzylinder 3 rotiert bei Betrieb der Druckvorrichtung 1 mit gleichförmiger Geschwindigkeit vD. Typischerweise, aber nicht unbedingt, sind die Geschwindigkeiten vDF und vD gleich.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Druckformzylinder 2 und dem Druckzylinder 3 ein Druckspalt 15 vorgesehen. Dies ist aber nicht unbedingt erforderlich.
  • Die Druckvorrichtung 1 weist ferner eine Substratträgereinrichtung 4 auf. Die Substratträgereinrichtung 4 hält während des Druckverfahrens wenigstens ein zu bedruckendes Substrat 5. In der Ausführungsform von 1 ist die Substratträgereinrichtung 4 plattenförmig ausgebildet, kann aber in anderen Ausbildungen der Erfindung auch eine andere Form aufweisen. Das Substrat 5, das beispielsweise aus Silizium, Glas, Papier, Folie oder einem anderen bedruckbaren Material ausgebildet ist, ist auf einer in 1 nach unten ausgerichteten Oberfläche der Substratträgereinrichtung 4 befestigt. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Druckformzylinder 2 auch oben oder seitlich vorgesehen sein, während der Druckzylinder 3 unten oder ebenfalls seitlich vorgesehen sein kann. Entsprechend kann auch das Substrat 5 oben oder seitlich an der Substratträgereinrichtung 4 vorgesehen sein. Dabei ist die Formulierung „seitlich“ auf keine Winkelausrichtung beschränkt.
  • Das Substrat 5 kann beispielsweise durch seitlich vorgesehene Klebeelemente an der Substratträgereinrichtung 4 befestigt sein. Es eignen sich jedoch zur Anbringung des Substrates 5 an der Substratträgereinrichtung 4 auch andere Haft-, Ansaug- oder Klebemittel, mit welchen eine zuverlässige Haltbarkeit des wenigstens einen Substrates 5 an der Substratträgereinrichtung 4 insbesondere während des Bedruckens des Substrates 5 und ein leichtes, das Substrat 5 nicht schädigendes Ablösen des Substrates 5 von der Substratträgereinrichtung 4 nach dem Bedrucken möglich ist.
  • Die Substratträgereinrichtung 4 kann wenigstens eine Oberfläche aus einem weichen, gummiartigen Material aufweisen. Ferner kann der Druckzylinder 3 eine weiche, gummiartige Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise ist das Druckwerk von wenigstens einer Seite frei zugänglich.
  • Obwohl es bei der Erfindung nicht völlig ausgeschlossen ist, wird vorzugsweise bei der Druckvorrichtung 1 keine Vakuumansaugung zum Anhaften des Substrates 5 an der Substratträgereinrichtung 4 verwendet, da solche Vakuumansaugeinrichtungen meist mit einem erhöhten Gewicht verbunden sind. Vielmehr ist die Substratträgereinrichtung 4 der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 besonders leicht ausgebildet. Das leichte Gewicht der Substratträgereinrichtung 4 kann unter anderem durch eine geringe Größe und/oder Dicke der Substratträgereinrichtung 4 und/oder durch Verwendung von Materialien mit geringem Gewicht, wie Faserverbundwerkstoff, zur Herstellung der Substratträgereinrichtung 4 erreicht werden. Vorzugsweise wiegt die Substratträgereinrichtung 4 entweder selbst oder einschließlich des wenigstens einen Substrates 5 weniger als 1 kg, besonders bevorzugt weniger als 500 g und in einer favorisierten Variante der Erfindung weniger als 300 g.
  • Auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders 2 ist eine in den Figuren nicht näher gezeigte Gravur vorgesehen, mit welcher das Substrat 5 bedruckt wird. Die Druckformgravur kann elektromechanisch ausgebildet, eine Laserdirektgravur, eine Ätzgravur oder eine andere geeignete Gravur sein.
  • Zum Bedrucken des Substrates 5 wird die Substratträgereinrichtung 4 zwischen dem Druckformzylinder 2 und dem Druckzylinder 3 entlang der Pfeile A1, A2, A3 hindurch bewegt. Der Druckzylinder 3 drückt dabei, wie es durch den Pfeil p schematisch veranschaulicht ist, in 1 von oben auf die Substratträgereinrichtung 4 und presst somit das Substrat 5 gegen die auf dem Druckformzylinder 2 vorgesehene Gravur.
  • Die Substratträgereinrichtung 4 mit dem daran vorgesehenen wenigstens einen Substrat 5 bewegt sich linear entlang einer durch eine Längsausdehnung L des Druckwerkes 1 längenbegrenzten, linear verlaufenden Bahn X. Wie es schematisch in 2 dargestellt ist, wird die Substratträgereinrichtung 4 hierbei ausgehend von einer ruhenden Startposition x1 in einem Beschleunigungsbereich bis zu einer Geschwindigkeit vS2 mit einer Beschleunigung a1 beschleunigt, durchläuft daraufhin mit konstanter Geschwindigkeit vS2 bzw. mit einer Beschleunigung a2 = 0 einen Druckbereich zwischen dem Druckformzylinder 2 und dem Druckzylinder 3, in welchem das wenigstens eine Substrat 5 bedruckt wird, und wird danach in einem Entschleunigungsbereich mit einer negativen Beschleunigung a3 bis auf eine ruhende Endposition x3, in welcher die Substratträgereinrichtung 4 in 1 gestrichelt dargestellt ist, abgebremst.
  • Die Beschleunigung und Entschleunigung kann, wie es schematisch in 2 zu sehen ist, linear erfolgen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Beschleunigung der Substratträgereinrichtung 4 jedoch auch in Form einer sich zunächst schnell und daraufhin allmählich, vorzugsweise ruckfrei, an den Geschwindigkeitswert vS2 annähernden Parabelform und/oder die Entschleunigung der Substratträgereinrichtung 4 in Form einer sich zunächst langsam, vorzugsweise ruckfrei, und dann schneller von vS2 auf null verringernden Bewegungskurve erfolgen. Der gesamte Bewegungsablauf auf der Bahn X wird der Substratträgereinrichtung 4 durch eine in 3 gezeigte Steuerungseinrichtung 13 der Druckvorrichtung 1 vorgegeben. Der gezeigte Bewegungsablauf kann auch in umgekehrter Richtung, also ausgehend von der Position x3 zurück zu der Position x1, vorzugsweise bei umgekehrter Bewegungsrichtung der Zylinder 2, 3, ablaufen. Die Bewegungsrichtung der Substratträgereinrichtung 4 ändert sich auch, wenn die Anordnung von Druckformzylinder 2 und Druckzylinder 3 umgekehrt wird oder in ihrer Winkelausrichtung verändert wird.
  • In 3 ist die Druckvorrichtung 1 aus 1 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Wie es aus 3 ersichtlich ist, weist die Druckvorrichtung 1 wenigstens einen Sensor 11 auf. Der Sensor 11 ist ein Positionssensor, mit dem die jeweilige Position x der Substratträgereinrichtung 4 und/oder des Substrates 5 auf der Bahn X pro Zeit wenigstens in der Phase, in der die Substratträgereinrichtung 4 mit der konstanten Betriebsgeschwindigkeit v2 bewegt wird, permanent überwacht wird. Die Positionsüberwachung kann auch auf der gesamten Bahn X erfolgen. Die Messergebnisse des Sensors 11, also die jeweiligen Sensor-Ist-Positionen, werden von dem Sensor 11 an eine Auswerteeinrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 übermittelt. Die Auswerteeinrichtung 12 vergleicht die gemessenen Sensor-Ist-Positionen mit Sensor-Soll-Positionen aus einer der Substratträgereinrichtung 4 durch die Steuerungseinrichtung 13 vorgegebenen Bewegungskurve und ermittelt sich daraus ergebende Positionsabweichungen. Die Auswerteinrichtung 12 überträgt die ermittelten Positionsabweichungen an die Steuerungseinrichtung 13, die unmittelbar die Position der Substratträgereinrichtung 4 durch Beschleunigung oder Entschleunigung der Substratträgereinrichtung 4 entsprechend des vorgegebenen Bewegungsablaufes korrigiert.
  • Der gesamte Bewegungsablauf der Substratträgereinrichtung 4 wird durch einen Linearmotor 14 initiiert. Der Linearmotor 14 wird durch die Steuerungseinrichtung 13 gesteuert.
  • Wie es in 3 zu sehen ist, ist die Substratträgereinrichtung 4 einseitig an einem Schlitten 6 geführt, der linear längs der Bahn X verfahrbar ist und durch den Linearmotor 14 angetrieben wird. Die Substratträgereinrichtung 4 ist an dem Schlitten 6 über wenigstens eine Federaufhängung 7 aufgehängt und wird mit der Bewegung des Schlittens 6 mitbewegt. Die Federaufhängung 7 ist zumindest in z-Richtung, also in der Richtung, in der der Druckzylinder 3 gegen das Substrat 5 drückt, elastisch. Aufgrund der Elastizität der Federaufhängung 7 und des Druckes p durch den Druckzylinder 3 wird das Substrat 5 während des Druckvorganges zuverlässig gegen den Druckformzylinder 2 gepresst, obwohl das Gewicht der erfindungsgemäß verwendeten Substratträgereinrichtung 4 im Vergleich zu im Stand der Technik verwendeten Vorrichtungen sehr gering ist.
  • Das geringe Gewicht der erfindungsgemäß eingesetzten Substratträgereinrichtung 4 ermöglicht jedoch eine sehr schnelle Veränderbarkeit der Geschwindigkeit vS der Substratträgereinrichtung 4 bei durch den Sensor 11 erfassten Positionsabweichungen. Die Geschwindigkeit vS der Substratträgereinrichtung 4 ist bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 wesentlich schneller und variabler änderbar als es aufgrund der bestehenden Trägheit die Rotationsgeschwindigkeit von Druckformzylinder 2 und/oder Druckzylinder 3 wäre. Dadurch arbeitet die erfindungsgemäße Druckvorrichtung 1 deutlich genauer als andere Druckvorrichtungen aus dem Stand der Technik. Beispielsweise kann mit der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 ein näpfchengenaues Übereinanderdrucken mehrerer Schichten mit einer Genauigkeit von < 10 µm erzielt werden.
  • Das geringe Gewicht der Substratträgereinrichtung 4 ermöglicht auch insgesamt eine sehr große Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Drucken. So kann die Substratträgereinrichtung 4 beispielsweise mit einer Geschwindigkeit vS2 von bis zu 3 m/s oder auch bis zu 5 m/s oder auch mit höherer Geschwindigkeit durch den Druckbereich zwischen den Druckformzylinder 2 und den Druckzylinder 3 bewegt werden, ohne dass die Druckgenauigkeit hierunter leidet.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 besteht im Vergleich zum Stand der Technik in ihrem geringen Fluidverbrauch von beispielsweise weniger als 2 ml oder auch weniger als 1 ml pro Druckvorgang.
  • Durch den mit der Steuerungseinrichtung 13 vorgebbaren begrenzten Bewegungsablauf der Substratträgereinrichtung 4 entlang der längenbegrenzten Bahn X kann darüber hinaus insgesamt der Bauraum der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 deutlich gegenüber bekannten Druckvorrichtungen verringert werden.
  • 4 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1, wobei gleiche Elemente der Druckvorrichtung 1‘ mit gleichen Bezugszeichen wie die der Druckvorrichtung 1 gemäß den 1 bis 3 bezeichnet sind und auf die jeweils zugehörige obige Beschreibung zu diesen Elementen hiermit vollumfänglich verwiesen wird.
  • Im Unterschied zu der Druckvorrichtung 1 weist das Druckwerk der Druckvorrichtung 1‘ einen Druckformzylinder 2 mit einem Grundzylinder 2‘ und einer auf den Grundzylinder 2‘ aufschiebbaren Druckformhülse 9, einem sogenannten Sleeve, auf, wobei die Gravur der Tiefdruckform oder das Klischee der Flexodruckform auf einer Außenoberfläche der Druckformhülse 9 vorgesehen ist. An dem Grundzylinder 2‘ ist ein Druckluftanschluss 10 vorgesehen. Zudem hat der Grundzylinder 2‘ über die Grundzylinderoberfläche verteilte Druckluftausgänge, über welche die Druckformhülse 9 zunächst ausgedehnt werden kann, um leicht auf den Grundzylinder 2‘ aufgeschoben werden zu können. Soll ein Druckmuster geändert werden, ist bei dieser Variante der Erfindung lediglich die Druckformhülse 9 auszutauschen.
  • Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung eignen sich insbesondere als Tiefdruckverfahren bzw. Tiefdruckvorrichtung oder als Flexodruckverfahren bzw. Flexodruckvorrichtung. Beim Flexodruck ist die Oberfläche des Druckformzylinders 2 weich bzw. gummiartig ausgebildet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102004050725 A1 [0002, 0003]

Claims (7)

  1. Druckverfahren mit einer Druckvorrichtung (1, 1‘), die wenigstens ein Druckwerk mit wenigstens einem Druckformzylinder (2), wenigstens einem dem Druckformzylinder (2) gegenüber angeordneten Druckzylinder (3) und wenigstens einer Substratträgereinrichtung (4) aufweist, wobei der Druckformzylinder (2) und der Druckzylinder (3) zueinander gegenläufig rotiert werden, mit der Substratträgereinrichtung (4) wenigstens ein Substrat (5) zwischen dem Druckformzylinder (2) und dem Druckzylinder (3) hindurch bewegt und dabei das wenigstens eine Substrat (5) in einem zwischen dem Druckformzylinder (2) und dem Druckzylinder (3) befindlichen Druckbereich mittels einer auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders (2) vorgesehenen Gravur oder eines auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders (2) vorgesehenen Klischees bedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratträgereinrichtung (4) während einer gleichförmigen Rotationsbewegung des Druckformzylinders (2) und des Druckzylinders (3) entlang einer durch eine Längsausdehnung (L) des Druckwerkes längenbegrenzten, linear verlaufenden Bahn (X) linear bewegt wird, wobei die Substratträgereinrichtung (4) aus einer ruhenden Startposition (x1) auf eine Betriebsgeschwindigkeit (vS2), welche die Substratträgereinrichtung (4) spätestens in dem Druckbereich aufweist, beschleunigt wird, die Substratträgereinrichtung (4) wenigstens in dem Druckbereich mit konstanter Betriebsgeschwindigkeit (vS2) bewegt wird und die Substratträgereinrichtung (4) nach Verlassen des Druckbereiches bis zu einer ruhenden Endposition (x3) auf der Bahn (X) entschleunigt wird.
  2. Druckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (x) der Substratträgereinrichtung (4) und/oder des Substrates (5) auf der Bahn (X) pro Zeit wenigstens in der Phase, in der die Substratträgereinrichtung (4) mit der konstanten Betriebsgeschwindigkeit (v2) bewegt wird, permanent mit wenigstens einem Sensor (11) überwacht wird, mit einer Auswerteeinrichtung (12) gemessene Sensor-Ist-Positionen mit Sensor-Soll-Positionen, die aus einem der Substratträgervorrichtung (4) durch eine Steuerungseinrichtung (13) vorgegebenen Bewegungsablauf entnommen wird, verglichen werden, und bei Feststellung einer Positionsabweichung der Substratträgereinrichtung (4) deren jeweilige Position (x) durch eine Veränderung der Geschwindigkeit (v) der Substratträgereinrichtung (4) korrigiert wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeiten (vDF, vD) des Druckformzylinders (2) und des Druckzylinders (3) beibehalten werden.
  3. Druckvorrichtung (1, 1‘), die wenigstens ein Druckwerk mit wenigstens einem Druckformzylinder (2), wenigstens einem dem Druckformzylinder (2) gegenüber angeordneten Druckzylinder (3) und wenigstens einer Substratträgereinrichtung (4) aufweist, wobei der Druckformzylinder (2) und der Druckzylinder (3) zueinander gegenläufig rotierbar sind und mit der Substratträgereinrichtung (4) wenigstens ein Substrat (5) zwischen dem Druckformzylinder (2) und dem Druckzylinder (3) hindurch bewegbar ist, um dabei das wenigstens eine Substrat (5) in einem zwischen dem Druckformzylinder (2) und dem Druckzylinder (3) befindlichen Druckbereich mittels einer auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders (2) vorgesehenen Gravur oder eines auf einer Zylinderoberfläche des Druckformzylinders (2) vorgesehenen Klischees zu bedrucken, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratträgereinrichtung (4) entlang einer durch eine Längsausdehnung (L) des Druckwerkes längenbegrenzten, linear verlaufenden Bahn (X) des Druckwerkes linear bewegbar ist, wobei die Bahn (X) eine Startposition (x1), einen Beschleunigungsbereich, den Druckbereich, einen Entschleunigungsbereich und eine Endposition (x3) aufweist, die Substratträgereinrichtung (4) mit einem durch einen Linearmotor (14) betriebenen, längs der Bahn (X) verfahrbaren Schlitten (6) über wenigstens eine Federaufhängung (7) verbunden ist, und der Linearmotor (14) eine Steuerungseinrichtung (13) aufweist oder mit einer Steuerungseinrichtung (13) gekoppelt ist, mit der die Geschwindigkeit (v) und/oder die Beschleunigung (a) der Substratträgereinrichtung (4) entsprechend ihrer Position (x) auf der Bahn (X) veränderbar ist.
  4. Druckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung wenigstens einen Sensor (11) zum permanenten Erfassen der Position (x) der Substratträgereinrichtung (4) wenigstens in einer Phase konstanter Geschwindigkeit der Substratträgereinrichtung (4) und eine mit der Steuerungseinrichtung (13) verbundene Auswerteeinrichtung (12) zum Vergleichen von gemessenen Sensor-Ist-Positionen mit Sensor-Soll-Positionen aus einem der Substratträgereinrichtung (4) durch die Steuerungseinrichtung (13) vorgegebenen Bewegungsablauf und zur Ermittlung von sich daraus ergebenden Positionsabweichungen aufweist.
  5. Druckvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratträgereinrichtung (4) selbst oder mit wenigstens einem aufgebrachten Substrat (5) weniger als 1 kg wiegt.
  6. Druckvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratträgereinrichtung (4) kein Vakuumsystem zum Halten des wenigstens einen Substrates (5) aufweist oder ein Vakuumsystem verwendet wird, das an der wenigstens einen Federaufhängung (7) aufgehängt ist.
  7. Druckvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Tiefdruckvorrichtung als Druckvorrichtung (1) die Gravur des Druckformzylinders (2) oder bei Verwendung einer Flexodruckvorrichtung als Druckvorrichtung (1) das Klischee des Druckformzylinders (2) auf einer auf einen Grundzylinder (2‘) des Druckformzylinders (2) aufschiebbaren Druckformhülse (9) vorgesehen ist und der Grundzylinder (2‘) mit einem Druckluftanschluss (10) verbunden und über die Grundzylinderoberfläche verteilte Druckluftausgänge vorgesehen sind.
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