EP2379332A1 - Verfahren und druckmaschine zum bedrucken eines substrates - Google Patents

Verfahren und druckmaschine zum bedrucken eines substrates

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EP2379332A1
EP2379332A1 EP09768083A EP09768083A EP2379332A1 EP 2379332 A1 EP2379332 A1 EP 2379332A1 EP 09768083 A EP09768083 A EP 09768083A EP 09768083 A EP09768083 A EP 09768083A EP 2379332 A1 EP2379332 A1 EP 2379332A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
ink
color
carrier
printing
Prior art date
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Granted
Application number
EP09768083A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2379332B1 (de
Inventor
Frank Kleine Jaeger
Juergen Kaczun
Udo Lehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP09768083.9A priority Critical patent/EP2379332B1/de
Publication of EP2379332A1 publication Critical patent/EP2379332A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2379332B1 publication Critical patent/EP2379332B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14161—Structure having belt or drum with holes filled with ink

Definitions

  • the invention relates to a method for printing a substrate, wherein the color is transferred from a color carrier to the substrate according to a predetermined pattern by energy is introduced by a device for introducing energy through the ink carrier in the color, wherein the color carrier and the Do not touch the substrate. Furthermore, the invention relates to a printing machine comprising a color carrier coatable with a paint to be printed, and to a device for introducing energy into the ink, wherein the device for introducing energy is arranged such that the energy is in a pressure range the color of the opposite side of the ink carrier can be introduced so that color is transmitted in a field of application of energy from the ink carrier to a substrate to be printed.
  • a method for printing a substrate in which ink droplets from a color-coated carrier are spun on a substrate to be printed for example, from US-B 6,241, 344 known.
  • energy is introduced by the carrier into the ink on the carrier at the position where the substrate is to be printed.
  • a part of the color evaporates, so that it dissolves from the carrier.
  • Due to the pressure of the evaporating paint the ink droplet thus dissolved is thrown onto the substrate. Directed penetration of energy can be transferred in this way, the color corresponding to a pattern to be printed on the substrate.
  • the necessary energy for transferring the color is introduced, for example, by a laser.
  • the carrier on which the paint is applied for example, is a circulating belt, on which by means of a coating device in front of the printing area color is applied.
  • the laser is located inside the circulating belt, so that the laser acts on the carrier on the side facing away from the paint.
  • a corresponding printing press is furthermore known, for example, from US Pat. No. 5,021,808.
  • color is applied from a reservoir with an applicator on a circulating belt, which is within the circulating belt, a laser through which the ink is evaporated at predetermined positions and is thrown onto the substrate to be printed.
  • the tape is made of a transparent material for the laser.
  • the circulating belt In order to selectively evaporate the paint, it is possible for the circulating belt to be coated with an absorption layer in which the laser light is absorbed and converted into heat, thus vaporizing the paint at the operating position of the laser.
  • the application of the paint on the flexible support is generally carried out by rolling mills, wherein a roller immersed in a paint-containing reservoir and the color is transferred by means of the roller on the flexible support.
  • the print quality depends to a great extent on the homogeneity of the conditions involved in the process.
  • differences are, for example, differences in the thickness of the ink application and, for example, the electrostatic state of the substrate to be printed.
  • a common polymer or paper surface has a completely disordered static surface charge through various rolling processes, which is also very inhomogeneous in their voltage potential.
  • the resulting print image is prone to inexact edges and edges, which is mainly caused by undefined spraying and misting of the paint.
  • the object of the present invention is to provide a method and a printing press for printing a substrate, in which inexact edges and edges in the printed image are reduced or avoided.
  • the object is achieved by a method for printing a substrate, in which color is transferred from a color carrier to the substrate according to a predetermined pattern by energy from a device for introducing energy through the ink carrier is introduced into the color, wherein the color carrier and do not touch the substrate.
  • the substrate is placed in an electric field so that a charge field is generated on the surface of the substrate.
  • the charge field can be both homogeneous and heterogeneous.
  • a heterogeneous charge field may have a gradient or be formed according to the pattern to be printed.
  • the charge field is preferably homogeneous.
  • the improvement of the printed image is achieved despite the printing gap at which the color is transferred from the carrier to the substrate, which initially leads to disordered field lines.
  • the pressure gap is the gap between see color carrier and substrate in which the color is transferred from the color carrier to the substrate Ü.
  • the substrate is introduced into the electric field before transfer of the ink.
  • a voltage may be applied or a current applied.
  • the voltage can be applied touching or non-contact.
  • the voltage is applied by applying an electrode to the substrate.
  • the inserted electrode can cover only a part or the entire width of the substrate to be printed. It is preferred if the electrode covers the entire width of the substrate.
  • a rod electrode along which the substrate is guided. This can be done both touching and non-contact.
  • the electrode does not touch the substrate.
  • the substrate to be printed on is substantially homogeneously discharged by the application of the voltage or the transmission of the current in order to produce the homogeneous charge field on the surface.
  • the substrate is discharged by applying a current, it is possible to dissipate the charge directly or indirectly.
  • Suitable circuits with which the charge can be discharged are known to the person skilled in the art.
  • a discharge potential or a ground potential is applied to the substrate. This reduces the potential on the surface of the substrate. In order to discharge the substrate, the discharge potential is smaller than the potential of the substrate to be discharged. Suitable methods for discharging the substrate by applying a voltage are also known to those skilled in the art.
  • the substrate is charged substantially homogeneously by the application of the voltage or the transfer of the current. The application of the voltage or the transmission of the current can be carried out in any manner known to those skilled in the art. Usually, a voltage source or a current source is connected to the substrate for this purpose.
  • the substrate for discharging a homogeneous charge field on the surface is first discharged and then charged.
  • Discharging and charging can be carried out as previously described. On the one hand, it is possible for the discharging to take place by applying a voltage and charging by transmitting a current, or discharging by transmitting a current and charging by applying a voltage. Furthermore, it is also possible for both the discharging and the charging to take place by applying a voltage or transmitting a current.
  • the substrate to be printed and the ink carrier in the printing area have a printing gap in the range from 0 to 2 mm, in particular in the range from 0.01 to 1 mm. The smaller the
  • pressure range refers to the region in which energy is introduced into the ink, a part of the ink evaporates and a color drop is thereby transferred to the substrate to be printed.
  • the energy is preferably introduced focused into the color by the flexible carrier.
  • the size of the point to which the energy to be applied is focused corresponds to the size of the one to be transferred Point depending on the substrate.
  • points to be transferred have a diameter in the range of about 20 ⁇ m to about 200 ⁇ m.
  • the size of the point to be transferred may differ depending on the substrate to be printed and the printed product produced therewith. For example, it is possible to choose a larger focus, especially in the production of printed circuit boards.
  • printed matters in which a font is displayed generally small printing dots are preferred for producing a clear typeface. Even when printing images and graphics, it is advantageous to print as small dots as possible to create a clear image.
  • a flexible carrier is preferably used.
  • the ink carrier which is coated with the ink to be printed, designed band-shaped.
  • the color carrier is a film.
  • the thickness of the ink carrier is preferably in the range of 1 .mu.m to about 500 .mu.m, in particular in the range of 10 .mu.m to 200 .mu.m. It is advantageous to carry out the ink carrier as possible in a small thickness, so that the energy introduced by the ink carrier is not scattered in the ink carrier and so a clean print image is generated.
  • transparent polymer films are suitable, for example, for the energy used.
  • a laser is preferably used as energy used to vaporize the ink and transfer it to the substrate to be printed.
  • Advantage of a laser is that the laser beam used can be bundled to a very small cross-section. A targeted energy input is thus possible.
  • a suitable absorber is contained in the ink, which absorbs the laser light and converts it into heat.
  • the color carrier is coated with a corresponding absorber or is made of such an absorber or contains such an absorber that absorbs the laser light and converts it into heat.
  • the ink carrier is made of a transparent material for the laser radiation and the absorber, which converts the laser light into heat, is included in the color.
  • Suitable absorbers are, for example, carbon black, metal nitrites or metal oxides.
  • Suitable lasers which can be used to introduce energy into the paint are, for example, fiber lasers operating in the fundamental mode.
  • any printing ink known to the person skilled in the art is suitable.
  • liquid colors usually included used liquid paints at least one solvent and color-forming solids, for example pigments.
  • the paint contains, for example, a solvent and electrically conductive particles dispersed in the solvent.
  • a printed circuit board can be printed with the color used.
  • the color also contains an additive that absorbs the laser radiation and converts it into heat.
  • the substrate to be printed is preferably paper.
  • any other substrate can also be printed by the method according to the invention.
  • plastics such as plastic films, metal foils or composite films can be printed.
  • plastic films, metal foils or composite films are used, for example, for packaging.
  • the method is suitable for printing on printed circuit boards.
  • the substrate to be printed is usually any printed circuit board substrate known to those skilled in the art.
  • the printed circuit substrate can be both solid and flexible.
  • the invention further relates to a printing machine, comprising a color carrier, which is coated with a color to be printed, and a device for introducing energy into the ink, wherein the device for introducing energy is arranged so that the energy in a pressure range on the Color remote from the color carrier can be introduced so that color is transmitted in an area of influence of energy from the ink carrier to a substrate to be printed.
  • a voltage source or a current source is furthermore included.
  • Any voltage source or current source known to the person skilled in the art may be used as the voltage source or as the current source for generating the electric field.
  • the voltage source or the current source generally comprises a first electrode, which in a first embodiment can be contacted with the substrate.
  • the contact of the electrode with the substrate takes place, for example, by contact.
  • the voltage source or the current source comprises a first electrode, via which voltage is applied to the substrate in a contactless manner by applying an electric field or a current is transmitted to the substrate.
  • the electrode extends over the entire width of the substrate. In this case, when the electrode contacts the substrate for applying the voltage or transmitting the current, the electrode is preferably applied to the substrate over the entire width. If the voltage is applied without contact or the current is transmitted without contact, it is preferred if the distance between the substrate and the electrode is constant over the entire length of the electrode in order to achieve the homogeneous charge distribution at the surface of the substrate.
  • the first electrode contacts the substrate over the entire width
  • this is preferably formed in the form of a rod.
  • the electrode may have, for example, a circular or a rectangular cross-section. However, any other cross section of the electrode is possible.
  • the electrode can also be formed with an oval cross-section or a polygonal cross-section with any number of corners.
  • a plate as the electrode, for example. Even when using a plate, it is advantageous if the electrode extends over the entire width of the substrate, so that the generated charge field is homogeneous at the surface of the substrate.
  • the material for the electrode any, known in the art, electrically conductive material is suitable. Also suitable are comb or brush-shaped electrodes, wherein the comb or brush-shaped electrodes preferably also cover the substrate over the entire width.
  • the voltage source comprises a second electrode, which is also contactable with the substrate.
  • the first electrode to one side of the substrate and the second electrode to the other side of the substrate, so that a current flows through the substrate. In this way, a homogeneous charge field can likewise be generated on the surface of the substrate.
  • the device for introducing energy is, as already described above, preferably a laser.
  • the ink carrier which is coatable with the ink to be printed, is preferably a flexible carrier.
  • the ink carrier is stored in a suitable device.
  • the color carrier which is coated with paint
  • the color-coated ink carrier is then unwound and passed over the printing area in which is transferred by means of the device for introducing energy color to the substrate to be printed.
  • the ink carrier is rewound, for example, again on a roll, which can then be brought to disposal.
  • the ink carrier is formed as a circulating belt.
  • ink is applied to the ink carrier with a suitable applicator before it reaches the printing position, ie the point at which the ink is transferred from the ink carrier to the substrate to be printed with the aid of the energy input.
  • the printing position ie the point at which the ink is transferred from the ink carrier to the substrate to be printed with the aid of the energy input.
  • the paint located on the ink carrier Before a subsequent application of ink to the ink carrier, it is advantageous to first remove the paint located on the ink carrier before a subsequent application of ink to the ink carrier.
  • the removal of the paint can be done for example by means of a roller or a squeegee. If a roll is used to remove the paint, it is possible that the same roll is used, with which the color is applied to the ink carrier. For this purpose, it is advantageous if the rotational movement of the roller of the movement of the ink carrier is directed opposite. The color removed from the ink carrier can then be returned to the ink supply.
  • a roller is provided for removing the paint, it is of course also possible to provide a roller for removing the paint and a roller for applying paint.
  • the ink is to be removed from the ink carrier with a squeegee, any doctor known to those skilled in the art can be used.
  • the ink carrier by means of a counter roll against the applicator roll, with which the ink is applied to the ink carrier, or the role with which the ink is removed from the ink carrier, or the squeegee that removes the ink from the ink carrier is pressed.
  • the back pressure is adjusted so that the color is substantially completely removed, but it does not cause damage to the color carrier.
  • the printing press comprises a tensioning device in order to tension the ink carrier. By tensioning the ink carrier any distortion waves occurring in the ink carrier are smoothed. As a result, a homogeneous surface in the printing area can be achieved.
  • a suitable tensioning device comprises, for example, at least two guiding elements, which are arranged on both sides of the device for introducing energy.
  • guide elements are, for example, tensioners, air cushions or stationary rods.
  • the tensioning device comprises a guide element permeable to the energy used.
  • the guide element which is permeable to the energy used, is located directly on the pressure area in this case. This means that the guide element is positioned between the device for introducing energy and the flexible carrier, so that the energy with which the ink is vaporized from the carrier to the substrate must be passed through the guide element.
  • the single figure shows a schematic representation of an inventively designed printing machine.
  • a printing machine 1 comprised a color carrier 3, which is designed as an endless belt in the embodiment shown here and is guided around a plurality of deflection rollers 5. On the ink carrier 3, a color for printing a substrate 7 is applied.
  • energy is introduced through the ink carrier 3 in the paint in a pressure range.
  • a laser 1 1 may be used as energy that is introduced into the paint.
  • Suitable lasers 1 1 that can be used to introduce energy into the paint are, for example, fiber lasers which are operated in the ground mode.
  • the ink carrier 3 In order to replace the transferred by means of the laser 11 to the substrate 7 color, the ink carrier 3, as shown by the arrow 13, moves around the pulleys 5.
  • the transport direction 13 of the ink carrier 3 in the printing area 9 is preferably However, since a printing gap 15 is generally formed between the substrate 7 to be printed and the ink carrier 3, it is also possible for the ink carrier 3 to move in the opposite direction to the transport direction of the substrate 7. It is also possible that color carrier 3 and substrate 7 have different speeds. Preferably, however, the speed of the ink carrier 3 and the substrate 7 is rectified and the same size. In the embodiment shown here, the substrate 7 and the ink carrier 3 are moved in the same direction.
  • the transport direction of the substrate 7 is shown by an arrow 17. If multiple printing is desired, ie a line is printed several times, it is advantageous if the ink carrier 3 moves at a greater speed than the substrate 7.
  • the printing press 1 in the embodiment illustrated here comprises a discharge device 19 and a charging device 21.
  • the discharge device 19 any power source or voltage source known to those skilled in the art can be used.
  • a charging device 21 any, known in the art power source or voltage source can be used.
  • the current can be transmitted contactless or by contact both in the discharge device 19 and in the charging device 21.
  • the application of a voltage can also be done contactless or by contact.
  • the discharge device 19 or the charging device 21 comprises at least one electrode.
  • the electrode can be designed, for example, rod-shaped. In this case, the electrode preferably extends over the entire width of the substrate 7 to be printed. A defined counterelectrode is not required.
  • any component of the printing machine can be used for example as a counter electrode.
  • first and a second electrode it is also possible to provide a first and a second electrode.
  • the current transmission or the application of the voltage is preferably carried out by contact of the electrodes with the substrate 7 to be printed.
  • the electrodes are preferably applied opposite to the substrate in order to produce a homogeneous charge field.
  • the electrodes can be arranged laterally on the substrate 7 to be printed or, alternatively, on the upper side and the lower side of the substrate 7 to be printed.
  • a discharge device 19 and a charging device 21 instead of using a discharge device 19 and a charging device 21, it is also possible to provide either a discharge device 19 or a charging device 21 in order to charge the homogeneous charge field on the upper side. surface of the substrate 7 to produce. It is also possible, for example, to provide a plasma treatment of the substrate 7 in place of the charging device 21 before the paint is applied to the substrate 7.
  • the ink that is printed on the substrate 7 in the printing area 9 is applied to the ink carrier 3 with an applicator 23.
  • the applicator 23 in the embodiment shown here comprises an applicator roll 25 with which the ink is applied to the ink carrier 3.
  • the contact pressure required for applying the ink is realized by a counter-roller 27, which also serves as a deflection roller 5 for the ink carrier 3.
  • a Einfetzze 29 With the help of a Einfärbewalze 29, the color is applied to the applicator roll 25.
  • the inking roller 29 is inked in the embodiment shown here via a Einärbeschild 31.
  • the inking roller 29 can also be coated with ink by any other device known to the person skilled in the art.
  • the inking roller 29 it is thus possible, for example, for the inking roller 29 to be immersed in a reservoir of paint and thus to be coated with paint. It is also possible that the inking roller 29 is dispensed with and only one application roller 25 is provided. Also, more than two rollers may be provided to apply the ink to the ink carrier 3.
  • a drip catcher 33 is provided in the embodiment shown here. Trapped by the drip 33 color is passed back into a reservoir 35 containing the color.
  • the solvent contained in the storage container 35 can be added from a solvent container 37. This is necessary, for example, to replace evaporating solvent from the reservoir 35.
  • solvent which evaporates from the color which is applied to the ink carrier 3, and with the help of the applicator roller 25 after printing again removed from this and fed back into the reservoir 35.
  • an agitator 39 is further preferably provided. As agitator 39 is any, known in the art agitator. Thus, for example, any stirrer may be provided. Suitable stirrers are, for example, propeller stirrers, disk stirrers, lattice stirrers, smooth stirrers, anchor stirrers or radial stirrers.
  • the amount of solvent that has to be metered from the solvent tank 37 into the storage tank 35 can be determined, for example, by measuring the viscosity of the paint in the storage tank 35.
  • About the viscometer 41 is then the amount of solvent to be dosed determined.
  • the viscometer 41 is equipped with an automatic dosage for the solvent.
  • the paint is transported by a circulation pump 43 through a supply line 45 to the inking label 31.
  • the ink is then applied to the inking roller 29 with the inking label 31. Excess paint drips back into the drip 33 and runs from there via a return line 47 back into the reservoir 35th
  • color not transferred to the substrate 7 is removed again from the ink carrier 3 after printing with the aid of the applicator roll 25.
  • the direction of rotation of the applicator roller 25 is opposite to the transport direction 13 of the ink carrier 3. The removed by means of the applicator roll 25 from the ink carrier 3 color is stripped by means of the inking roller 29 of the applicator roll 25 and drips into the drip 33, from which it is conveyed via the return line 47 back into the reservoir 35.

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  • Printing Methods (AREA)
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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates (7), bei dem Farbe von einem Farbträger (3) auf das Substrat (7) entsprechend einem vorgegebenen Muster übertragen wird, indem Energie von einer Vorrichtung zum Einbringen von Energie (11) durch den Farbträger (3) in die Farbe eingebracht wird, wobei sich der Farbträger (3) und das Substrat (7) nicht berühren. Das Substrat (7) wird in ein elektrisches Feld eingebracht, so dass ein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates (7) erzeugt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckmaschine, umfassend einen Farbträger (3), der mit einer aufzudruckenden Farbe beschichtbar ist, sowie eine Vorrichtung (11) zum Einbringen von Energie in die Farbe, wobei die Vorrichtung (11) zum Einbringen von Energie so angeordnet ist, dass die Energie in einem Druckbereich (9) auf der der Farbe abgewandten Seite des Farbträgers (3) eingebracht werden kann, so dass Farbe in einem Einwirkbereich der Energie vom Farbträger(3) auf ein zu bedruckendes Substrat (7) übertragen wird. Weiterhin ist zur Erzeugung eines elektrischen Feldes eine Spannungsquelle (19; 21) oder eine Stromquelle (19; 21) umfasst, um ein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates (7) zu erzeugen.

Description

Verfahren und Druckmaschine zum Bedrucken eines Substrates
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates, bei dem Farbe von einem Farbträger auf das Substrat entsprechend einem vorgegebenen Muster übertragen wird, indem Energie von einer Vorrichtung zum Einbringen von Energie durch den Farbträger in die Farbe eingebracht wird, wobei sich der Farbträger und das Substrat nicht berühren. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine, umfas- send einen Farbträger, der mit einer aufzudruckenden Farbe beschichtbar ist, sowie eine Vorrichtung zum Einbringen von Energie in die Farbe, wobei die Vorrichtung zum Einbringen von Energie so angeordnet ist, dass die Energie in einem Druckbereich auf der der Farbe abgewandten Seite des Farbträgers eingebracht werden kann, so dass Farbe in einem Einsatzbereich der Energie vom Farbträger auf ein zu bedruckendes Substrat übertragen wird.
Ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates, bei dem Farbtropfen von einem mit einer Farbe beschichteten Träger auf ein zu bedruckendes Substrat geschleudert werden, ist zum Beispiel aus US-B 6,241 ,344 bekannt. Zum Übertragen der Farbe wird an der Position, an der das Substrat bedruckt werden soll, Energie durch den Träger in die Farbe auf dem Träger eingebracht. Hierdurch verdampft ein Teil der Farbe, so dass sich diese vom Träger löst. Durch den Druck der verdampfenden Farbe wird der so gelöste Farbtropfen auf das Substrat geschleudert. Durch gerichtetes Eindringen der Energie kann auf diese Weise die Farbe entsprechend eines zu druckenden Musters auf das Substrat übertragen werden. Die notwendige Energie zum Übertragen der Farbe wird zum Beispiel durch einen Laser eingebracht. Der Träger, auf dem die Farbe appliziert ist, ist zum Beispiel ein umlaufendes Band, auf das mit Hilfe einer Auftragsvorrichtung vor dem Druckbereich Farbe aufgetragen wird. Der Laser befindet sich im Inneren des umlaufenden Bandes, so dass der Laser auf den Träger auf der der Farbe abgewandten Seite einwirkt.
Eine entsprechende Druckmaschine ist weiterhin zum Beispiel auch aus US 5,021 ,808 bekannt. Auch hier wird Farbe aus einem Vorratsbehälter mit einer Auftragsvorrichtung auf ein umlaufendes Band aufgetragen, wobei sich innerhalb des umlaufenden Bandes ein Laser befindet, durch den die Farbe an vorgegebenen Positionen verdampft wird und so auf das zu bedruckende Substrat geschleudert wird. Das Band ist dabei aus einem für den Laser transparenten Material gefertigt. Um die Farbe gezielt zu verdampfen, ist es möglich, dass das umlaufende Band mit einer Absorptionsschicht beschichtet ist, in der das Laserlicht absorbiert wird und in Wärme umgewandelt wird, und so die Farbe an der Einsatzposition des Lasers verdampft. Das Auftragen der Farbe auf den flexiblen Träger erfolgt dabei im Allgemeinen durch Walzwerke, wobei eine Walze in einen Farbe enthaltenden Vorratsbehälter eintaucht und die Farbe mit Hilfe der Walze auf den flexiblen Träger übertragen wird.
Nachteil der bekannten Vorrichtungen zum Bedrucken ist, dass die Druckqualität in starkem Maß von der Homogenität der am Prozess beteiligten Bedingungen abhängt. So können bereits kleinste örtliche Unterschiede direkt an der Eintragsstelle der Energie zu einer qualitativen Verschlechterung des Druckergebnisses führen. Solche Un- terschiede sind zum Beispiel Unterschiede in der Dicke des Farbauftrags sowie zum Beispiel auch der elektrostatische Zustand des zu bedruckenden Substrates. So hat zum Beispiel eine übliche Polymer- oder auch Papieroberfläche durch diverse Abrollvorgänge eine völlig ungeordnete statische Oberflächenladung, die auch in ihrem Spannungspotenzial sehr inhomogen ist. Das daraus resultierende Druckbild neigt sehr zu unexakten Kanten und Rändern, die hauptsächlich durch ein Undefiniertes Sprühen und Vernebeln der Farbe verursacht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Druckmaschine zum Bedrucken eines Substrates bereitzustellen, bei dem unexakte Kanten und Ränder im Druckbild reduziert oder vermieden werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates, bei dem Farbe von einem Farbträger auf das Substrat entsprechend einem vorgegebenen Muster übertragen wird, indem Energie von einer Vorrichtung zum Einbringen von Energie durch den Farbträger in die Farbe eingebracht wird, wobei sich der Farbträger und das Substrat nicht berühren. Das Substrat wird in ein elektrisches Feld eingebracht, so dass ein Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates erzeugt wird.
Das Ladungsfeld kann sowohl homogen als auch heterogen sein. Ein heterogenes Ladungsfeld kann zum Beispiel einen Gradienten aufweisen oder entsprechend des aufzudruckenden Musters ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Ladungsfeld jedoch homogen.
Durch das homogene Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates wird eine Ver- besserung des Druckbildes erzielt. So lassen sich insbesondere exaktere Kanten und Ränder erzeugen als auf einem Substrat, dem kein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche aufgeprägt wird. Die Verbesserung des Druckbildes wird dabei trotz des Druckspaltes, an dem die Farbe vom Träger auf das Substrat übertragen wird, der zunächst zu ungeordneten Feldlinien führt, erzielt. Der Druckspalt ist dabei der Spalt zwi- sehen Farbträger und Substrat, in dem die Farbe vom Farbträger auf das Substrat ü- bertragen wird.
Weiterhin ist es ebenfalls nicht erforderlich, einen definierten Gegenpol aufzubauen. Es ist ausreichend, dem zu bedruckenden Substrat ein weitgehend homogenes Ladungsbild aufzuprägen. Selbst eine geringe, jedoch homogene Potenzialverteilung auf der Oberfläche des zu bedruckenden Substrates führt bereits zu einer Verringerung des Vernebeins der aufzudruckenden Farbe und damit zu exakteren Kanten und Rändern im Druckbild. Ein weiterer Vorteil, das Substrat in das elektrische Feld einzubringen, um ein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates zu erzeugen, ist, dass bei einer Vergrößerung des Potenzials die Übertragungsmenge der Farbe gesteigert wird.
Damit im Übertragungsbereich der Farbe ein homogenes Ladungsfeld an der Oberflä- che des Substrates ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn das Substrat vor dem Übertragen der Farbe in das elektrische Feld eingebracht wird. Um das elektrische Feld zu erzeugen, kann zum Beispiel eine Spannung angelegt werden oder ein Strom aufgebracht werden. Das Anlegen der Spannung kann dabei berührend oder berührungslos erfolgen. Üblicherweise erfolgt das Anlegen der Spannung durch Anlegen einer Elekt- rode an das Substrat. Die eingesetzte Elektrode kann dabei nur einen Teil oder die gesamte Breite des zu bedruckenden Substrates überdecken. Bevorzugt ist es, wenn die Elektrode die gesamte Breite des Substrates überdeckt. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, eine Stabelektrode einzusetzen, an der entlang das Substrat geführt wird. Dies kann sowohl berührend als auch berührungslos erfolgen. Bevorzugt berührt die Elektrode das Substrat nicht.
In einer ersten Ausführungsform wird das zu bedruckende Substrat zur Erzeugung des homogenen Ladungsfeldes an der Oberfläche durch das Anlegen der Spannung oder das Übertragen des Stroms im Wesentlichen homogen entladen. Wenn das Substrat durch Anlegen eines Stroms entladen wird, so ist es möglich, die Ladung unmittelbar oder mittelbar abzuführen. Geeignete Schaltungen, mit denen sich die Ladung abführen lassen, sind dem Fachmann bekannt.
Wenn das Substrat durch Anlegen einer Spannung entladen werden soll, so wird an das Substrat ein Entladungspotenzial beziehungsweise ein Massepotenzial angelegt. Hierdurch wird das Potenzial auf der Oberfläche des Substrates verringert. Um das Substrat entladen zu können, ist das Entladungspotenzial kleiner als das Potenzial des zu entladenden Substrates. Geeignete Verfahren zum Entladen des Substrates durch Anlegen einer Spannung sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. In einer alternativen Ausführungsform wird das Substrat durch das Anlegen der Spannung oder das Übertragen des Stroms im Wesentlichen homogen aufgeladen. Das Anlegen der Spannung oder das Übertragen des Stroms kann dabei auf jede beliebige, dem Fachmann bekannte Art erfolgen. Üblicherweise wird hierzu eine Spannungsquel- Ie beziehungsweise eine Stromquelle an das Substrat angeschlossen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat zum Aufbringen eines homogenen Ladungsfeldes an der Oberfläche zunächst entladen und anschließend aufgeladen. Das Entladen und das Aufladen kann dabei wie zuvor beschrieben erfolgen. Dabei ist es einerseits möglich, dass das Entladen durch Anlegen einer Spannung und das Aufladen durch Übertragen eines Stroms erfolgt oder das Entladen durch Übertragen eines Stroms und das Aufladen durch Anlegen einer Spannung. Weiterhin ist es auch möglich, dass sowohl das Entladen als auch das Aufladen durch Anlegen einer Spannung oder Übertragen eines Stroms erfolgen.
Bereits bei einer geringen aber homogenen Potenzialverteilung auf der Oberfläche zeigt sich eine starke Verringerung des Vernebeins der aufzubringenden Farbe. Hierdurch wird die Präzision von Kanten und Rändern im Druckbild erhöht. Eine Vergrößerung des homogenen Potenzials, beispielsweise durch Anlegen einer größeren Span- nung oder Übertragen eines größeren Stroms, kann zudem eine größere Farbmenge übertragen werden. Hierdurch lässt sich eine bessere Bedeckung mit Farbe erzielen und dadurch ebenfalls ein verbessertes Druckbild.
Zur Erzielung eines homogenen Druckbildes ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das zu bedruckende Substrat und der Farbträger im Druckbereich einen Druckspalt im Bereich von 0 bis 2 mm, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 1 mm aufweisen. Je kleiner der
Druckspalt zwischen dem Farbträger und dem zu bedruckenden Substrat ist, umso weniger weitet sich der Tropfen beim Auftreffen auf das zu bedruckende Substrat auf und umso gleichmäßiger bleibt das Druckbild. Jedoch ist ebenfalls darauf zu achten, dass das zu bedruckende Substrat den mit Farbe beschichteten flexiblen Träger nicht berührt, damit nicht an unerwünschten Stellen Farbe vom flexiblen Träger auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird.
Als Druckbereich wird der Bereich bezeichnet, in dem Energie in die Farbe eingebracht wird, ein Teil der Farbe verdampft und dadurch ein Farbtropfen auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird.
Um ein sauberes Druckbild zu erzielen, wird die Energie vorzugsweise fokussiert durch den flexiblen Träger in die Farbe eingebracht. Die Größe des Punktes, auf den die ein- zubringende Energie fokussiert wird, entspricht dabei der Größe des zu übertragenden Punktes in Abhängigkeit des Substrates. Im Allgemeinen weisen zu übertragende Punkte einen Durchmesser im Bereich von ca. 20 μm bis ca. 200 μm auf. Die Größe des zu übertragenden Punktes kann jedoch in Abhängigkeit vom zu bedruckenden Substrat und dem damit hergestellten Druckerzeugnis abweichen. So ist es zum Bei- spiel möglich, insbesondere bei der Herstellung von gedruckten Leiterplatten, einen größeren Fokus zu wählen. Dagegen werden bei Druckerzeugnissen, bei denen eine Schrift dargestellt wird, im Allgemeinen kleine Druckpunkte zum Erzeugen eines klaren Schriftbildes bevorzugt. Auch beim Drucken von Bildern und Grafiken ist es vorteilhaft, möglichst kleine Punkte zu drucken, um ein klares Bild zu erzeugen.
Als Farbträger wird vorzugsweise ein flexibler Träger eingesetzt. Insbesondere ist der Farbträger, der mit der aufzudruckenden Farbe beschichtet ist, bandförmig ausgestaltet. Ganz besonders bevorzugt ist der Farbträger eine Folie. Die Dicke des Farbträgers liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1 μm bis ungefähr 500 μm, insbesondere im Bereich von 10 μm bis 200 μm. Es ist vorteilhaft, den Farbträger möglichst in einer geringen Dicke auszuführen, damit die durch den Farbträger eingebrachte Energie nicht im Farbträger gestreut wird und so ein sauberes Druckbild erzeugt wird. Als Material eignen sich zum Beispiel für die eingesetzte Energie transparente Polymerfolien.
Als Energie, die eingesetzt wird, um die Farbe zu verdampfen und auf das zu bedruckende Substrat zu übertragen, wird vorzugsweise ein Laser eingesetzt. Vorteil eines Lasers ist, dass der eingesetzte Laserstrahl auf einen sehr kleinen Querschnitt gebündelt werden kann. Ein zielgerichteter Energieeintrag ist somit möglich. Um die Farbe vom Farbträger zumindest teilweise zu verdampfen und auf das Substrat zu übertra- gen, ist es erforderlich, das Licht des Lasers in Wärme umzuwandeln. Hierzu ist es einerseits möglich, dass in der Farbe ein geeigneter Absorber enthalten ist, der das Laserlicht absorbiert und in Wärme umwandelt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Farbträger mit einem entsprechenden Absorber beschichtet ist oder aus einem solchen Absorber gefertigt ist beziehungsweise einen solchen Absorber enthält, der das Laser- licht absorbiert und in Wärme umwandelt. Bevorzugt ist es jedoch, dass der Farbträger aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material gefertigt ist und der Absorber, der das Laserlicht in Wärme umwandelt, in der Farbe enthalten ist. Als Absorber eignen sich zum Beispiel Ruß, Metallnitrite oder Metalloxide.
Geeignete Laser, die eingesetzt werden können, um Energie in die Farbe einzubringen, sind zum Beispiel Faserlaser, die im Grund-Mode betrieben werden.
Als Farbe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren auf das zu bedruckende Substrat übertragen werden kann, eignet sich jede beliebige, dem Fachmann bekannte Druckfarbe. Bevorzugt ist der Einsatz von flüssigen Farben. Üblicherweise enthalten eingesetzte flüssige Farben mindestens ein Lösungsmittel und farbbildende Feststoffe, beispielsweise Pigmente. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Farbe zum Beispiel ein Lösungsmittel und im Lösungsmittel dispergierte elektrisch leitfähige Partikel enthält. In diesem Fall kann mit der eingesetzten Farbe beispielsweise eine Leiter- platte bedruckt werden. Zusätzlich ist es insbesondere bei Einsatz eines Lasers zum Energieeintrag bevorzugt, wenn die Farbe weiterhin ein Additiv enthält, das die Laserstrahlung absorbiert und in Wärme wandelt.
Wenn herkömmliche Druckfarben eingesetzt werden, so ist das zu bedruckende Sub- strat vorzugsweise Papier. Es kann aber auch jedes beliebige andere Substrat mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bedruckt werden. So können zum Beispiel auch Pappe oder andere Papiererzeugnisse, Kunststoffe, beispielsweise Kunststofffolien, Metallfolien oder Verbundfolien bedruckt werden. Derartige Kunststofffolien, Metallfolien oder Verbundfolien werden zum Beispiel für Verpackungen eingesetzt. Auch eignet sich das Verfahren zum Bedrucken von Leiterplatten. In diesem Fall ist das zu bedruckende Substrat üblicherweise ein beliebiges, dem Fachmann bekanntes Leiterplattensubstrat. Das Leiterplattensubstrat kann sowohl fest als auch flexibel sein.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckmaschine, umfassend einen Farbträger, der mit einer aufzudruckenden Farbe beschichtet ist, sowie eine Vorrichtung zum Einbringen von Energie in die Farbe, wobei die Vorrichtung zum Einbringen von Energie so angeordnet ist, dass die Energie in einem Druckbereich auf der der Farbe abgewandten Seite des Farbträgers eingebracht werden kann, so dass Farbe in einem Einwirkbereich der Energie vom Farbträger auf ein zu bedruckendes Substrat übertragen wird. Zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, um ein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates zu erzeugen, ist weiterhin eine Spannungsquelle oder eine Stromquelle umfasst.
Als Spannungsquelle oder als Stromquelle zur Erzeugung des elektrischen Feldes eig- net sich jede beliebige, dem Fachmann bekannte Spannungsquelle beziehungsweise Stromquelle.
Die Spannungsquelle oder die Stromquelle umfasst im Allgemeinen eine erste Elektrode, die in einer ersten Ausführungsform mit dem Substrat kontaktierbar ist. Der Kontakt der Elektrode mit dem Substrat erfolgt dabei zum Beispiel durch Berührung. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Spannungsquelle oder die Stromquelle eine erste Elektrode, über die berührungslos durch Anlegen eines elektrischen Feldes Spannung an das Substrat angelegt wird oder ein Strom auf das Substrat übertragen wird. Um das homogene Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates zu erzeugen, ist es bevorzugt, wenn sich die Elektrode über die gesamte Breite des Substrates erstreckt. Wenn die Elektrode das Substrat zum Anlegen der Spannung oder dem Übertragen des Stroms kontaktiert, so liegt die Elektrode in diesem Fall vorzugsweise über der gesamten Breite am Substrat an. Wenn die Spannung berührungslos angelegt wird beziehungsweise der Strom berührungslos übertragen wird, ist es bevorzugt, wenn der Abstand zwischen dem Substrat und der Elektrode über die gesamte Länge der Elektrode konstant ist, um die homogene Ladungsverteilung an der Oberfläche des Substrates zu erzielen.
Damit die erste Elektrode das Substrat über die gesamte Breite kontaktiert, ist diese vorzugsweise in Form eines Stabes ausgebildet. Die Elektrode kann dabei beispielsweise einen kreisförmigen oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Jedoch ist auch jeder beliebige andere Querschnitt der Elektrode möglich. So kann die Elekt- rode zum Beispiel auch mit einem ovalen Querschnitt oder einem polygonalen Querschnitt mit beliebig vielen Ecken ausgebildet sein. Auch ist es möglich, als Elektrode zum Beispiel eine Platte einzusetzen. Auch bei Einsatz einer Platte ist es vorteilhaft, wenn sich die Elektrode über die gesamte Breite des Substrates erstreckt, damit das erzeugte Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates homogen ist. Als Material für die Elektrode eignet sich jedes beliebige, dem Fachmann bekannte, elektrisch leitfähige Material. Weiterhin eignen sich auch kämm- oder bürstenförmig ausgebildete Elektroden, wobei die kämm- oder bürstenförmig ausgebildeten Elektroden vorzugsweise ebenfalls das Substrat über die gesamte Breite überdecken.
Um ein homogenes Ladungsfeld auf der Oberfläche des Substrates aufzubauen, ist es nicht erforderlich, eine definierte Gegenelektrode vorzusehen. Jedoch ist es in einer Ausführungsform möglich, dass die Spannungsquelle eine zweite Elektrode umfasst, die ebenfalls mit dem Substrat kontaktierbar ist. In diesem Fall ist es zum Beispiel auch möglich, die erste Elektrode an einer Seite des Substrates und die zweite Elektrode an der anderen Seite des Substrates anzulegen, so dass ein Strom durch das Substrat fließt. Auf diese Weise lässt sich ebenfalls ein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates erzeugen.
Die Vorrichtung zum Einbringen von Energie ist, wie vorstehend bereits beschrieben, vorzugsweise ein Laser.
Der Farbträger, der mit der aufzudruckenden Farbe beschichtbar ist, ist vorzugsweise ein flexibler Träger. In einer Ausführungsform der Druckmaschine ist der Farbträger in einer geeigneten Vorrichtung bevorratet. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, dass der Farbträger, der mit Farbe beschichtet ist, zu einer Rolle aufgewickelt ist. Zum Bedrucken wird der mit Farbe beschichtete Farbträger dann abgewickelt und über den Druckbereich geführt, in dem mit Hilfe der Vorrichtung zum Einbringen von Energie Farbe auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird. Anschließend wird der Farbträger zum Beispiel wieder auf eine Rolle aufgewickelt, die dann zur Entsorgung gebracht werden kann. Bevorzugt ist es jedoch, dass der Farbträger als umlaufendes Band ausgebildet ist. In diesem Fall wird Farbe mit einer geeigneten Auftragsvorrichtung auf den Farbträger aufgebracht, bevor dieser die Druckposition, dass heißt die Stelle, an der die Farbe mit Hilfe des Energieeintrages vom Farbträger auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird, erreicht. Nach dem Druckvorgang ist ein Teil der Farbe vom Farbträger auf das Substrat übertragen worden. Dadurch befindet sich kein homogener Farbfilm mehr auf dem Farbträger. Für einen nächsten Druckvorgang ist es somit erforderlich, den Farbträger erneut mit Farbe zu beschichten. Dies erfolgt beim nächsten Durchlauf der entsprechenden Position an der Farbauftragsvorrichtung. Um zu vermeiden, dass Farbe am Farbträger antrocknet und um jeweils eine gleichmäßige Farbschicht auf dem Farbträger zu erzeugen, ist es vorteilhaft, vor einem nachfolgenden Farbauftrag auf den Farbträger zunächst die auf dem Farbträger befindliche Farbe zu entfernen. Das Entfernen der Farbe kann zum Beispiel mit Hilfe einer Rolle oder einem Rakel erfolgen. Wenn eine Rolle zum Abtragen der Farbe eingesetzt wird, so ist es möglich, dass die gleiche Rolle verwendet wird, mit der auch die Farbe auf dem Farbträger aufgebracht wird. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Drehbewegung der Rolle der Bewegung des Farbträgers entgegengerichtet ist. Die vom Farbträger entfernte Farbe kann dann wie- der dem Farbvorrat zugeführt werden. Wenn eine Rolle zum Abnehmen der Farbe vorgesehen ist, ist es alternativ selbstverständlich auch möglich, dass eine Rolle zum Abnehmen der Farbe vorgesehen ist und eine Rolle zum Farbauftrag.
Wenn die Farbe mit einem Rakel vom Farbträger entfernt werden soll, so kann jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Rakel eingesetzt werden.
Um zu vermeiden, dass der Farbträger beim Auftragen der Farbe beziehungsweise beim Abnehmen der Farbe beschädigt wird, ist es bevorzugt, wenn der Farbträger mit Hilfe einer Gegenwalze gegen die Auftragswalze, mit der die Farbe auf den Farbträger aufgebracht wird, beziehungsweise die Rolle, mit der die Farbe vom Farbträger entfernt wird, oder den Rakel, mit dem die Farbe vom Farbträger entfernt wird, gedrückt wird. Der Gegendruck wird dabei so eingestellt, dass die Farbe im Wesentlichen vollständig entfernt wird, es jedoch nicht zu einer Schädigung des Farbträgers kommt. Zur weiteren Verbesserung des Druckbildes ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Druckmaschine eine Spannvorrichtung umfasst, um den Farbträger zu spannen. Durch das Spannen des Farbträgers werden gegebenenfalls auftretende Verzugswellen im Farbträger geglättet. Hierdurch kann eine homogene Oberfläche im Druckbereich er- zielt werden. Unterschiedliche Spaltweiten, die zum Beispiel durch Wellen im Farbträger entstehen, werden somit verhindert und das Druckbild wird dadurch verbessert. Weiterhin kann zum Beispiel durch Verschieben der Spannvorrichtung in Richtung des zu bedruckenden Substrates oder von diesem weg der Druckspalt eingestellt werden. Eine geeignete Spannvorrichtung umfasst zum Beispiel mindestens zwei Führungs- elemente, die beidseitig der Vorrichtung zum Einbringen von Energie angeordnet sind. Als Führungselemente eignen sich zum Beispiel Spannrollen, Luftkissen oder unbewegte Stangen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Spannvorrichtung ein für die eingesetzte Energie durchlässiges Führungselement umfasst. Das für die eingesetzte Energie durchlässige Führungselement befindet sich in diesem Fall direkt am Druckbe- reich. Das bedeutet, dass das Führungselement zwischen der Vorrichtung zum Einbringen von Energie und dem flexiblen Träger positioniert ist, so dass die Energie mit der die Farbe vom Träger verdampfend auf das Substrat übertragen wird, durch das Führungselement hindurchgeführt werden muss.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Druckmaschine.
Eine Druckmaschine 1 umfasste einen Farbträger 3, der in der hier dargestellten Ausführungsform als Endlosband ausgeführt ist und um mehrere Umlenkrollen 5 geführt ist. Auf dem Farbträger 3 wird eine Farbe zum Bedrucken eines Substrates 7 aufgetragen.
Zum Bedrucken des Substrates 7 wird in einem Druckbereich 9 Energie durch den Farbträger 3 in die Farbe eingebracht. Durch das Einbringen der Energie in die Farbe verdampft ein Teil der Farbe, wodurch ein Farbtropfen auf das Substrat 7 geschleudert wird. Als Energie, die in die Farbe eingebracht wird, eignet sich zum Beispiel ein Laser 1 1. Geeignete Laser 1 1 , die eingesetzt werden können, um Energie in die Farbe einzubringen, sind zum Beispiel Faserlaser, die im Grund-Mode betrieben werden.
Um die mit Hilfe des Lasers 11 auf das Substrat 7 übertragene Farbe zu ersetzen, bewegt sich der Farbträger 3, wie mit dem Pfeil 13 dargestellt, um die Umlenkrollen 5. Die Transportrichtung 13 des Farbträgers 3 im Druckbereich 9 ist dabei vorzugsweise gleichgerichtet der Transportrichtung des zu bedruckenden Substrates 7. Da zwischen dem zu bedruckenden Substrat 7 und dem Farbträger 3 jedoch im Allgemeinen ein Druckspalt 15 ausgebildet ist, ist es auch möglich, dass sich der Farbträger 3 in entgegengesetzter Richtung zur Transportrichtung des Substrates 7 bewegt. Auch ist es möglich, dass Farbträger 3 und Substrat 7 unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen. Vorzugsweise ist jedoch die Geschwindigkeit des Farbträgers 3 und des Substrates 7 gleichgerichtet und gleich groß. In der hier dargestellten Ausführungsform werden das Substrat 7 und der Farbträger 3 in die gleiche Richtung bewegt. Die Transportrichtung des Substrates 7 ist mit einem Pfeil 17 dargestellt. Sofern ein Mehrfachdruck ge- wünscht ist, d.h. dass eine Zeile mehrfach bedruckt wird, ist es jedoch vorteilhaft, wenn sich der Farbträger 3 mit einer größeren Geschwindigkeit bewegt als das Substrat 7.
Zur Erzeugung eines sauberen Druckbildes, insbesondere einem Druckbild mit exakten Kanten und Rändern wird auf dem Substrat 7 vor dem Aufbringen der Farbe ein homo- genes Ladungsfeld aufgebracht. Hierzu umfasst die Druckmaschine 1 in der hier dargestellten Ausführungsform eine Entladungsvorrichtung 19 und eine Aufladevorrichtung 21. Als Entladungsvorrichtung 19 kann jede beliebige, dem Fachmann bekannte Stromquelle oder Spannungsquelle eingesetzt werden. Auch als Aufladevorrichtung 21 kann jede beliebige, dem Fachmann bekannte Stromquelle oder Spannungsquelle verwendet werden. Der Strom kann dabei sowohl bei der Entladungsvorrichtung 19 als auch bei der Aufladevorrichtung 21 berührungslos oder durch Kontakt übertragen werden. Auch das Anlegen einer Spannung kann berührungslos oder durch Kontakt erfolgen. Hierzu umfasst die Entladungsvorrichtung 19 beziehungsweise die Aufladevorrichtung 21 zumindest eine Elektrode. Die Elektrode kann dabei zum Beispiel stabför- mig ausgebildet sein. Vorzugsweise erstreckt sich die Elektrode hierbei über die gesamte Breite des zu bedruckenden Substrates 7. Eine definierte Gegenelektrode ist nicht erforderlich. Somit kann jedes beliebige Bauteil der Druckmaschine beispielsweise als Gegenelektrode genutzt werden.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine erste und eine zweite Elektrode vorzusehen. Hierbei erfolgt die Stromübertragung beziehungsweise das Anlegen der Spannung vorzugsweise durch Kontakt der Elektroden mit dem zu bedruckenden Substrat 7. Die Elektroden werden dabei vorzugsweise gegenüberliegend am Substrat angelegt, um ein homogenes Ladungsfeld zu erzeugen. Die Elektroden können dabei seitlich am zu bedruckenden Substrat 7 angeordnet sein oder alternativ an der Oberseite und der Unterseite des zu bedruckenden Substrates 7.
Anstelle des Einsatzes von einer Entladungsvorrichtung 19 und einer Aufladevorrichtung 21 ist es alternativ auch möglich, entweder eine Entladungsvorrichtung 19 oder eine Aufladevorrichtung 21 vorzusehen, um das homogene Ladungsfeld auf der Ober- fläche des Substrates 7 zu erzeugen. Auch ist es möglich, anstelle der Aufladevorrichtung 21 zum Beispiel eine Plasmabehandlung des Substrates 7 vorzusehen, bevor die Farbe auf das Substrat 7 aufgetragen wird.
Die Farbe, die im Druckbereich 9 auf das Substrat 7 gedruckt wird, wird mit einer Auftragsvorrichtung 23 auf den Farbträger 3 aufgetragen. Um einen gleichmäßigen Farbauftrag zu gewährleisten, umfasst die Auftragsvorrichtung 23 in der hier dargestellten Ausführungsform eine Auftragswalze 25, mit der die Farbe auf den Farbträger 3 aufgebracht wird. Der zum Aufbringen der Farbe erforderliche Anpressdruck wird durch eine Gegenwalze 27, die gleichzeitig als Umlenkrolle 5 für den Farbträger 3 dient, realisiert. Mit Hilfe einer Einfärbewalze 29 wird die Farbe auf die Auftragswalze 25 aufgebracht. Die Einfärbewalze 29 wird in der hier dargestellten Ausführungsform über einen Einfärbeschild 31 eingefärbt. Alternativ zum Einfärbeschild 31 kann die Einfärbewalze 29 jedoch auch durch jede beliebige andere, dem Fachmann bekannte Vorrichtung mit Farbe beschichtet werden. So ist es zum Beispiel möglich, dass die Einfärbewalze 29 in einen Vorratsbehälter mit Farbe eintaucht und so mit Farbe beschichtet wird. Auch ist es möglich, dass auf die Einfärbewalze 29 verzichtet wird und nur eine Auftragswalze 25 vorgesehen ist. Auch können mehr als zwei Walzen vorgesehen sein, um die Farbe auf den Farbträger 3 aufzubringen.
Um von der Einfärbewalze 29 abtropfende Farbe aufzufangen, ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein Tropfenfänger 33 vorgesehen. Vom Tropfenfänger 33 aufgefangene Farbe wird zurück in einen Vorratsbehälter 35, der die Farbe enthält, geleitet. Der im Vorratsbehälter 35 enthaltenen Farbe kann bei Bedarf aus einem Lösungsmit- telbehälter 37 Lösungsmittel zugegeben werden. Dies ist zum Beispiel notwendig, um aus dem Vorratsbehälter 35 verdunstendes Lösungsmittel zu ersetzen. Auch kann aus dem Lösungsmittelbehälter 37 Lösungsmittel ergänzt werden, das aus der Farbe verdunstet, die auf dem Farbträger 3 aufgebracht ist, und mit Hilfe der Auftragswalze 25 nach dem Drucken wieder von diesem entfernt und zurück in den Vorratsbehälter 35 geführt wird. Um die Farbe im Vorratsbehälter 35 homogen zu halten, ist weiterhin vorzugsweise ein Rührwerk 39 vorgesehen. Als Rührwerk 39 eignet sich jedes beliebige, dem Fachmann bekannte Rührwerk. So kann zum Beispiel ein beliebiger Rührer vorgesehen sein. Geeignete Rührer sind zum Beispiel Propellerrührer, Scheibenrührer, Gitterrührer, Glattrührer, Ankerrührer oder Radialrührer.
Die Menge an Lösungsmittel, die aus dem Lösungsmittelbehälter 37 in den Vorratsbehälter 35 dosiert werden muss, kann zum Beispiel durch Viskositätsmessung der Farbe im Vorratsbehälter 35 ermittelt werden. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, den Vorratsbehälter 35 mit einem Viskometer 41 auszustatten. Über das Viskometer 41 wird dann die Menge an zu dosierendem Lösungsmittel bestimmt. Vorzugsweise ist das Viskometer 41 mit einer automatischen Dosierung für das Lösungsmittel ausgestattet.
Aus dem Vorratsbehälter 35 wird die Farbe mit einer Umwälzpumpe 43 durch eine Zu- laufleitung 45 zum Einfärbeschild 31 transportiert. Die Farbe wird dann mit dem Einfärbeschild 31 auf die Einfärbewalze 29 aufgetragen. Überschüssige Farbe tropft in den Tropfenfänger 33 zurück und läuft von dort über eine Rücklaufleitung 47 zurück in den Vorratsbehälter 35.
Um zu vermeiden, dass Farbe auf dem Farbträger 3 antrocknet und so zu Unebenheiten und damit einer Verschlechterung des Druckbildes führt, wird nicht auf das Substrat 7 übertragene Farbe nach dem Drucken mit Hilfe der Auftragswalze 25 wieder vom Farbträger 3 abgenommen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Drehrichtung der Auftragswalze 25 der Transportrichtung 13 des Farbträgers 3 entgegengerichtet ist. Die mit Hilfe der Auftragswalze 25 vom Farbträger 3 entfernte Farbe wird mit Hilfe der Einfärbewalze 29 von der Auftragswalze 25 abgestreift und tropft in den Tropfenfänger 33, von dem aus sie über die Rücklaufleitung 47 zurück in den Vorratsbehälter 35 befördert wird.
Bezugszeichenliste
1 Druckmaschine
3 Farbträger
5 Umlenkrolle
7 Substrat
9 Druckbereich
1 1 Laser
13 Transportrichtung des Farbträgers 3
15 Druckspalt
17 Transportrichtung des Substrates 7
19 Entladungsvorrichtung
21 Aufladevorrichtung
23 Auftragsvorrichtung
25 Auftragswalze
27 Gegenwalze
29 Einfärbewalze
31 Einfärbeschild
33 Tropfenfänger
35 Vorratsbehälter
37 Lösungsmittelbehälter
39 Rührwerk
41 Viskometer
43 Umwälzpumpe
45 Zulaufleitung
47 Rücklaufleitung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bedrucken eines Substrates (7), bei dem Farbe von einem Farbträger (3) auf das Substrat (7) entsprechend einem vorgegebenen Muster über- tragen wird, indem Energie von einer Vorrichtung zum Einbringen von Energie
(1 1 ) durch den Farbträger (3) in die Farbe eingebracht wird, wobei sich der Farbträger (3) und das Substrat (7) nicht berühren, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) in ein elektrisches Feld eingebracht wird, so dass ein Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates (7) erzeugt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsfeld homogen ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektri- sehe Feld durch Anlegen einer Spannung oder Übertagen eines Stroms erzeugt wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) in das elektrische Feld eingebracht wird, bevor die Farbe über- tragen wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) durch das Einbringen in das elektrische Feld im Wesentlichen homogen entladen wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) durch das Einbringen in das elektrische Feld im Wesentlichen homogen aufgeladen wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) zunächst entladen wird und anschließend aufgeladen wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbträger (3) einen Abstand im Bereich von 0,01 bis 2 mm vom Substrat (7) aufweist.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einbringen von Energie ein Laser (1 1 ) ist.
10. Druckmaschine, umfassend einen Farbträger (3), der mit einer aufzudruckenden Farbe beschichtbar ist, sowie eine Vorrichtung (11 ) zum Einbringen von Energie in die Farbe, wobei die Vorrichtung (1 1 ) zum Einbringen von Energie so angeordnet ist, dass die Energie in einem Druckbereich (9) auf der der Farbe abge- wandten Seite des Farbträgers (3) eingebracht werden kann, so dass Farbe in einem Einwirkbereich der Energie vom Farbträger(3) auf ein zu bedruckendes Substrat (7) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines elektrischen Feldes weiterhin eine Spannungsquelle (19; 21 ) oder eine Stromquelle (19; 21 ) umfasst ist, um ein homogenes Ladungsfeld an der Oberfläche des Substrates (7) zu erzeugen.
1 1. Druckmaschine gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (19; 21 ) oder die Stromquelle (19; 21 ) eine erste Elektrode umfasst, die mit dem Substrat (7) kontaktierbar ist.
12. Druckmaschine gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode in Form eines Stabes ausgebildet ist, der so angeordnet ist, dass der Stab das Substrat (7) über seine gesamte Breite kontaktiert.
13. Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (19; 21 ) eine zweite Elektrode umfasst, die ebenfalls mit dem Substrat (7) kontaktierbar ist.
14. Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorrichtung zum Einbringen von Energie ein Laser (1 1 ) ist.
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