EP3507098B1 - Aushärtestation und verfahren zum aushärten von druckfarbe eines direktdrucks auf behältern - Google Patents

Aushärtestation und verfahren zum aushärten von druckfarbe eines direktdrucks auf behältern Download PDF

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EP3507098B1
EP3507098B1 EP17722448.2A EP17722448A EP3507098B1 EP 3507098 B1 EP3507098 B1 EP 3507098B1 EP 17722448 A EP17722448 A EP 17722448A EP 3507098 B1 EP3507098 B1 EP 3507098B1
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EP
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curing
light
containers
leds
container
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Krones AG
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    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles

Definitions

  • the invention relates to a curing station and a method for curing printing ink of a direct print on containers with the features of the preamble of claims 1 and 8 and a direct printing machine for printing containers with at least one printing station and with at least one curing station.
  • the direct print is usually printed onto the outer surface of the container by means of an inkjet printing process, for example to identify and / or advertise the contents of the container.
  • an inkjet printing process for example to identify and / or advertise the contents of the container.
  • To cure the printing ink of the direct print it is then irradiated in a curing station with UV light, whereby the printing ink is crosslinked in a scratch-proof and waterproof manner.
  • the containers are usually transported with a conveyor to a UV light unit and irradiated there with UV light.
  • a UV light unit irradiated there with UV light.
  • mercury vapor lamps as UV lamps is known, since these have a sufficiently high irradiation power for the desired throughput of the container.
  • the WO 2012/028215 discloses a method and a device for treating containers with a plurality of printing modules and a drying and sterilization module in which the print is cured or dried with a UV lamp.
  • UV lamps are complex and inflexible, since they usually require a long warm-up time, are subject to strong heat generation, require a privacy screen due to the UV-C radiation and ozone is generated during treatment.
  • the UV lamp has to be cooled in a complex manner and the surrounding air has to be extracted and filtered. Since UV lamps cool down longer after they have been switched off, there is a risk of injury and burns for the user if they intervene quickly as a result of a machine alarm.
  • the UV lamp after the machine has started up, the UV lamp must first warm up to the operating temperature before the desired UV spectrum is emitted.
  • the radiation output cannot be regulated and there is also no possibility of flexibly adapting the light field to the shape of the container or the size of the direct print.
  • the DE 10 2014 216 576 A1 discloses a container handling machine with an inspection device.
  • the EP 2 447 070 A1 discloses a UV irradiation device and a printing device.
  • the WO 2014/065081 A1 discloses a light irradiation device.
  • the GB 2 399 162 A discloses a curing device with UV radiation.
  • the object of the present invention is therefore to provide a curing station and a direct printing machine that are less complex and more flexible to use.
  • the invention provides a curing station with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.
  • the at least one UV light unit has the 2D arrangement of UV LEDs as the light source, the UV light is generated more efficiently by means of LED technology and can be switched particularly quickly. As a result, the UV light unit develops less heat and can be switched on and off particularly quickly without preheating time. Because it is not a single UV light source, but a 2D arrangement of several LEDs, the LEDs can be controlled individually so that the UV light field is adapted to the actual requirements during curing individually to the container shape or the Size of direct print is adjusted. In addition, a particularly high radiation output can be achieved with the 2D arrangement of UV LEDs.
  • the containers can be moved particularly close to the UV light unit without the surface area closest to the UV light source being excessively irradiated or heated. As a result, less radiation power is required overall than with the known UV lamps. Due to the narrow-band radiation characteristics of UV-LEDs, it is also easier to take protective measures for machine protection by simply filtering out the spectrum of the UV-LEDs or reducing them to a level that is harmless to humans.
  • UV LEDs prove to be particularly advantageous in emergency situations in which, for example, the machine has to be accessed, i.e. the machine protection must be opened. Due to the lower operating temperature compared to e.g. mercury vapor lamps, there is a much lower risk of injury or burns.
  • UV LEDs also increases machine availability because after a fault in the direct printing machine has been eliminated, the machine can be started again immediately without having to wait for the high or low pressure lamps to warm up and settle in.
  • the UV light unit with the 2D arrangement of UV LEDs therefore requires less effort and can be used more flexibly.
  • Direct print can mean a print that is applied directly to a container with a direct print head.
  • the direct print head can be designed to deliver individual print drops directly onto a container.
  • the direct print head can be controlled via digital control signals in order to deliver the print drops onto the container.
  • the direct print head can comprise one or more rows of nozzles in order to deliver the print drops onto the container.
  • the curing station can be arranged downstream of a direct printing machine for applying the direct printing to the container or integrated into it.
  • a direct printing station and the curing station can be interlocked to form a direct printing machine.
  • the curing station or the direct printing machine can be arranged in a beverage processing system and preferably downstream of a filling system for filling a product into the containers and / or a closer.
  • the curing station or the direct printing machine can, however, also be arranged upstream of the filling process and / or be arranged directly after a container manufacturing process.
  • the containers can be provided to hold beverages, hygiene articles, pastes, chemical, biological and / or pharmaceutical products.
  • the containers can be provided for any flowable or fillable media.
  • the containers can consist of plastic, glass and metal, but hybrid containers with material mixtures are also conceivable.
  • the containers can be bottles, cans and / or tubes.
  • the containers can be shaped containers with at least one surface deviating from the rotational symmetry about the longitudinal axis of the container.
  • the mold containers can comprise at least one relief-like surface area.
  • the conveyor can be designed as a carousel that can be rotated about a vertical axis. "Vertical” can mean here that this is the direction that is directed towards the center of the earth. It is also conceivable that the conveyor is designed as a linear conveyor. In addition, the conveyor can include two or more deflection stars with a conveyor belt guided through them, so that linear and circular-arc-shaped conveyor sections are formed for transporting the container.
  • the transporter can comprise container receptacles which are arranged, for example, on the circumference of the carousel or on the conveyor belt.
  • the container receptacles can each comprise a turntable for receiving the container bottom and / or a centering bell for receiving the container mouth.
  • the container receptacles can be designed with direct drives or a control cam to rotate the container with respect to the hardening station during hardening. This allows different sides of the container to be cured.
  • the transporter can be designed to transport the containers continuously or intermittently.
  • the direct print can comprise or be a print image applied to the containers by means of an inkjet printing process.
  • the printing ink of the direct printing can be a printing ink curable by the UV light field of the UV light unit.
  • the printing ink can preferably be curable with UV light.
  • UV light can mean ultraviolet light.
  • the printing ink can comprise color pigments, a polymerizable matrix, monomers, oligomers, UV initiators, water or solvents.
  • the printing ink can comprise monomers and / or oligomers which can be crosslinked with one another by radicals formed by the UV initiator by UV light or by electron beams.
  • the printing ink can have a color consisting of yellow, cyan, magenta, black or white or any mixed color thereof.
  • the UV light unit can comprise a carrier with the UV LEDs arranged thereon.
  • the UV light unit can comprise a circuit board or the like with which the UV LEDs can be electrically controlled individually or in groups.
  • the UV light unit can comprise a heat sink and / or a fan for cooling the UV LEDs.
  • the UV LEDs can be designed to emit a UV light spectrum, preferably a UV-B and / or UV-C light spectrum in a wavelength range between 200 nm - 315 nm, further preferably between 240 nm and 315 nm, to cure the printing inks.
  • the UV LEDs are designed to emit a UV-A light spectrum in a wavelength range of 315 nm-410 nm for pinning.
  • the UV light unit comprises different UV-LED types of the UV-A, UV-B and / or UV-C type, which are preferably designed for UV-C and / or UV-B light for curing after the application of all printing inks and / or emitting UV-A light for pinning between the application of different printing inks.
  • the UV light unit comprises UV LEDs with different UV light spectra, which can also be controlled differently in order to better cure different printing inks.
  • the 2D arrangement of LEDs can be a random 2D arrangement or a regular 2D grid arrangement in which the UV LEDs are distributed on a flat or curved surface.
  • the 2D arrangement of UV LEDs can be a hexagonal or matrix arrangement of several UV LEDs.
  • the 2D arrangement of UV LEDs makes it possible to irradiate the containers with UV light over a longer transport section and thereby achieve the desired curing of the printing ink.
  • the UV light field can mean the light field of all the UV LEDs of a UV light unit that are switched on during operation.
  • the curing station can comprise a control unit in order to control or regulate the UV light unit, the container receptacles and / or the conveyor.
  • the control unit can preferably be connected to the UV light unit, the container receptacles and / or the conveyor via electrical lines.
  • the UV LEDs of the at least one UV light unit are designed to be controllable individually or in groups in order to control the UV light field as a function of the transport positions of the containers with respect to a curing and / or pinning section of the curing station. This makes it possible for the UV LEDs in the area of the curing and / or pinning section to only emit UV light where a container is actually located. This means that the UV LEDs can be switched off between the transport positions of the containers and thus cool down. As a result, less effort is required for cooling and the UV light unit works more efficiently.
  • the UV LEDs can be controlled individually or in groups can mean here that the UV LEDs can be controlled individually or in groups, digitally or analogously, in order to switch them on, off and / or to switch them to any dimmed state.
  • This allows the UV light field to track the transport of the container, which results in a longer distance for curing. As a result, the same curing effect can be obtained with a lower irradiation power. This means that less ozone is formed and UV LEDs with a lower radiation output can also be used.
  • the size, the radiation characteristics, the UV light spectrum and the intensity of the UV light field can be particularly easily adapted to the required radiation effect on the container.
  • a dimmed state is preferably achieved by changing the pulse-pause ratio.
  • the curing section can be an area of the transport path of the conveyor which is provided for curing the printing ink on the containers.
  • the curing section can be arranged downstream of at least one printing station with direct print heads. In other words, this can be a section of the transport path on which all the printing inks of the direct printing have already been applied to the containers during operation with the printing station.
  • the pinning section can be arranged between two printing stations and / or between two direct print heads and be provided to cure a first printing ink before a further printing ink is applied.
  • the first printing ink can be cured with the UV light unit before the subsequent, second printing ink is printed.
  • the two printing inks do not run into one another and a better print image is produced.
  • the UV light unit can also be used for pinning in addition to curing.
  • the control unit is designed to change the UV light field by controlling the power of at least one of the UV LEDs. This enables the UV light field to be applied to the container shape and / or to direct printing via a control procedure stored in the control unit can be flexibly adapted and / or carried along with the container transport. It is conceivable that the power control of the UV LEDs takes place via a change in at least one current, at least one voltage or a pulse / pause ratio of a PWM signal.
  • the control unit is designed to change the power of the UV LEDs based on the transport positions of the containers with respect to the curing and / or pinning section of the curing station in order to carry the UV light field with the transport of the containers.
  • the control unit can preferably be connected to a transmitter which detects the transport positions of the containers on the transporter.
  • the encoder can be a rotary encoder on a carousel axis in order to detect the rotary position of the carousel and thus the container receptacles. It can also be a light barrier, a camera or the like in order to detect the containers on the conveyor and to determine the transport positions therefrom.
  • the control unit can be designed to change the power of the UV LEDs based on a distance between the respective UV LED and a container to be cured in order to homogenize the UV light field acting on the printing ink on the container.
  • a container area remote from the UV light unit can be cured just as quickly as a nearby container area.
  • the distance between the UV light unit and the container can be reduced, since the radiation power on the nearby container area is correspondingly reduced in such a way that the container or the direct print is not damaged by the UV light.
  • the control unit is designed to change the performance of the UV LEDs based on local surface orientations of the container surface with respect to the UV light field. This compensates for the alignment of various surface areas on the container with respect to the UV light field.
  • At least one UV sensor can be assigned to the UV LEDs in order to detect and / or regulate an emission intensity of one or more of the UV LEDs, and which is in particular connected to the control unit. This makes it possible to compensate for production-related or aging-related fluctuations in the radiation output of the UV LEDs. It is conceivable that the UV sensor is a photodiode or transistor that is sensitive to UV light. The UV sensor can be oriented with a light entry surface in the direction of at least one assigned UV LED.
  • the transporter can be designed with container receptacles on each of which one of the UV light units is arranged so as to move along.
  • the UV light units can be used particularly flexibly, for example for pinning between the Printing two inks and then curing.
  • the curing can take place together with the transport of the container along a curing section.
  • the transporter can be designed as a carousel, with each container receptacle being assigned a curing station radially inside or outside. It is also conceivable that each container receptacle on the carousel is assigned a printing station for printing the direct print and a curing station for curing the direct print.
  • the container receptacles and / or the UV light units are enclosed with a treatment labyrinth, preferably the respective UV light unit being controllable with the control unit in such a way that the UV light field between two direct print heads can be activated and deactivated at the position of a direct print head .
  • the treatment labyrinth can comprise shielding elements which form an enclosure for the container receptacles and / or the UV light unit.
  • the shielding elements can form one or more access openings for printing and / or curing the printing ink.
  • the at least one UV light unit can be arranged in a stationary manner on the curing unit.
  • the UV light unit can be designed to carry the UV light field with the transport of the container, preferably by switching over the UV LEDs.
  • the supply lines can be routed particularly easily to the UV light unit without a rotary distributor.
  • “Stationary” can mean here that the UV light unit is fixedly connected to a machine base or a support frame of the curing station. It is conceivable that when the conveyor is designed as a carousel, the UV light unit is arranged radially inside or outside a conveyor track of the conveyor. In the case of a linear conveyor, the UV light unit can be arranged laterally along a transport path. The transport path can be a route along the transport positions of the containers.
  • the UV light unit can preferably be designed to emit the UV light in the direction of the container receptacles and / or transversely to a transport direction of the conveyor.
  • the conveyor can be a carousel with a hollow shaft, the at least one UV light unit being arranged centrally on the hollow shaft.
  • the lighting unit can be arranged in a stationary manner and protrude through the hollow shaft with a stand.
  • the UV LEDs can be arranged outside the hollow shaft, preferably vertically above a carousel level, in order to emit UV light onto the containers in the container receptacles.
  • An emission direction of the UV light can preferably run transversely, preferably perpendicularly, to a carousel axis.
  • the UV light unit comprises a chimney-like cooling body which is arranged centrally on the hollow shaft and on which the UV LEDs are arranged.
  • a fan is preferably arranged on the chimney-like heat sink. This allows the heat from the UV LEDs to be dissipated particularly well.
  • the invention provides a direct printing machine for printing containers with the features of claim 7 to solve the problem.
  • the direct printing press can comprise the features described above individually or in any combination.
  • the use of the 2D arrangement of UV LEDs to generate the UV light field for curing the printing ink requires less effort and can be used more flexibly. This also applies to the printing station.
  • the at least one printing station is designed as a separate unit can mean here that the printing station and the curing station each have their own support frame for being supported on a floor.
  • the printing station's own conveyor can also be designed as a carousel or as a linear conveyor.
  • the printing station can be connected to the curing station via a further conveyor.
  • the printing station can comprise one or more direct print heads in order to print the direct print onto the container, preferably according to the ink jet principle.
  • the direct print heads can each comprise at least one row of nozzles with print nozzles in order to apply the printing ink as ink droplets to the container.
  • the transporter can comprise rotatable container receptacles in order to rotate the container with respect to the direct print heads. This means that the containers can be fully printed.
  • the container receptacles can each comprise a direct drive, a turntable for holding the container base and / or a centering bell for holding the container mouth for rotating the container.
  • the at least one printing station on the conveyor is attached to the curing station.
  • the direct printing machine can be constructed in a particularly compact manner become.
  • the conveyor can be used both for applying the printing ink and for curing.
  • several printing stations, each with at least one direct print head, are attached to the conveyor.
  • the printing stations can also be designed as satellite printing stations.
  • the printing stations can be designed to run along with the carousel on the conveyor and are preferably each assigned to a container receptacle. As a result, a container is printed with all the printing inks and cured in a printing station on the carousel.
  • the invention provides a method for curing printing ink of a direct print on containers with the features of claim 8 to solve the problem.
  • Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.
  • the method can include the features previously described in relation to the curing station and / or the direct printing machine, individually or in any combination.
  • the at least one UV light unit is used to generate a UV light field for curing the printing ink by means of LED technology through the 2D arrangement of UV LEDs, the UV light is generated more efficiently and can be switched particularly quickly. As a result, the UV light unit develops less heat and can be switched on and off particularly quickly without preheating time. Because it is not a single UV light source, but a 2D arrangement of several UV LEDs, the UV LEDs can be controlled individually so that the UV light field is individually adapted to the actual requirements during curing Container shape or the size of the direct print is adjusted. In addition, by adapting the UV light field, the containers can be moved particularly close to the UV light unit without the surface area closest to the UV light source being excessively irradiated. Therefore, overall less radiation power is required than with the known UV light sources. The method therefore requires less effort and can be used more flexibly.
  • the switchability of the UV-LED is particularly advantageous when it comes to avoiding light pollution in relation to the print heads.
  • Control technology ensures that the UV light unit is always switched off when a container is conveyed out of a treatment labyrinth / chamber area and scattered light could reach one of the direct print heads.
  • the UV light units run with the transport of the containers, the UV light fields being generated depending on the transport positions of the containers and / or the container receptacles in relation to a curing and / or pinning section of the curing station.
  • This can the UV light unit can be used particularly flexibly, for example for pinning between the printing of two printing inks and then for curing.
  • the at least one UV light unit is arranged in a stationary manner, the UV light field being carried along with a transport movement of the container in that the UV LEDs are controlled, preferably switched on and off, as a function of the transport movement.
  • the UV light unit can carry the UV light field with the container when it is transported. As a result, the supply lines can be routed particularly easily to the UV light unit without a rotary distributor.
  • the UV lighting unit particularly advantageously has a mixed configuration of different UV light spectra. It is thus possible to expose differently set UV-curing printing inks with the correct spectrum and the correct dose of the spectrum required in each case.
  • the UV LEDs can be controlled based on a distance between the respective UV LED and a container to be cured in order to homogenize the UV light field acting on the printing ink on the container. As a result, a container area remote from the UV light unit can be cured just as quickly as a nearby container area.
  • a UV sensor can measure the radiation intensity of one or more of the UV LEDs and regulate the radiation intensity via this. This makes it possible to compensate for production-related or aging-related fluctuations in the radiation output of the UV LEDs.
  • FIG. 1A-1C an embodiment of a printing station 120 and a curing station 100 is shown in a plan view.
  • the containers 102 can be seen, which are transferred to the conveyor 101 with the feed star 104 and received there in the container receptacles 103.
  • the conveyor 101 is designed here, for example, as a carousel that rotates in the direction T about a vertical axis and thereby guides the container 102 past the printing station 120 and the UV light unit 110 for applying a direct print.
  • the containers 102 are then transferred to the discharge star 105 and fed to further treatment steps.
  • the printing station 120 comprises several direct print heads 121 Y , 121 M , 121 C , 121 K and 121 W , each with one or more rows of nozzles that work according to the ink jet principle.
  • the containers 102 are successively printed with a plurality of raster images in the colors yellow, magenta, cyan, black and white, which are superimposed to form a direct color print that identifies the contents of the container 102.
  • the printing inks can each be cured with UV light and can therefore be dried very quickly.
  • the containers 102 are additionally rotated by the container receptacles 103 with respect to the direct print heads 121 Y , 121 M , 121 C , 121 K and 121 W.
  • the container receptacles 103 each have a turntable 103b that can be rotated with a direct drive and a centering bell 103a.
  • the containers 102 are moved past the UV light unit 110, which is arranged in a stationary manner at the curing station 100.
  • the UV light unit 110 comprises a carrier plate 111 and a matrix arrangement of UV LEDs 112 for generating a UV light field 113.
  • the UV light field 113 can be carried along with the transport direction T of the container 102, in that the UV LEDs are switched on and off or also dimmed accordingly with the control unit 106.
  • the printing inks harden so that they no longer run and are scratch-resistant.
  • the structure of the UV light unit 110 is more precisely shown in FIG Figures 1B from the side and in the Figure 1C shown from above.
  • the UV LEDs 112 are attached to the carrier plate 111 in a matrix arrangement.
  • the 2D arrangement extends, for example, over the entire height of the container 102 along the in FIG Figure 1A curing section A.
  • all UV LEDs 112 work with a wavelength in the UV light spectrum, preferably in the UV-B or UV-C range.
  • the structure of the UV light unit 110 can contain a mixed assembly of different UV LED types with different UV light spectra in order to be able to process differently set UV-curing printing inks.
  • the required UV light spectra can be activated as required and in the correct position, i.e. for example that a front print with 280nm is cured while a back print with 310nm is fixed.
  • UV LEDs 112a are switched off because they are either not located opposite the container 102 or outside an irradiation zone for the direct printing 102a, which here does not extend over the full height of the container 102 but only on the container belly .
  • the UV LEDs 112b are switched on with a higher intensity and the UV LEDs 112c with a lower intensity.
  • this results in a UV light field 113 with a higher intensity at the container areas that are at a greater distance from the UV LEDs 112 and with lower intensity at the container areas that are at a smaller distance from the UV LEDs 112.
  • the UV light field 113 acting on the direct print 102a is homogenized and the curing takes place particularly uniformly.
  • the UV light field 113 is carried along with the container transport in the direction T.
  • the UV LEDs 112 of the UV light unit 110 are controlled with the control unit 106 individually or in groups depending on the respective transport position P 1 , P 2 , P 3 of the container 102 with respect to the curing section A or the UV light unit 110.
  • the UV light field 113 thus virtually moves with the transport movement of the container 102.
  • the containers 102 in the container receptacles 103 can be rotated during transport in the direction T with the turntables 103b in order, for example, to cure a reverse direct print, not shown here.
  • the UV light unit 110 comprises the matrix arrangement of UV LEDs 112
  • the UV light field 113 can be carried along with the transport movement of the container 102 during curing and thus has an effect on the printing ink of the direct print 102a over a longer period of time.
  • the printing ink can be sufficiently cured with less radiation conduction of the UV LEDs 112, without ozone being produced or a high heat output having to be cooled.
  • the UV LEDs 112 can be switched very quickly and the UV light field 113 can be adapted directly to different direct print sizes. A preheating time is also not necessary.
  • the UV LEDs also work in UV-A and / or UV-B, so that the privacy screen is less expensive. Consequently, the curing station 100 or the direct printing machine 120, 100 is less complex and can be used more flexibly.
  • FIG. 2A-2E a further embodiment of a printing station 220 and a curing station 200 is shown.
  • the exemplary embodiment differs essentially in that, instead of the stationary UV light unit 110, the Figures 1A-1C
  • the UV light units 210 are arranged to run concurrently on the container receptacles 203.
  • the printing station 220 with the direct printing heads 221 Y , 221 M , 221 C , 221 K and 221 W corresponds in structure and function to the printing station 120 from FIGS Figures 1A-1C .
  • a container receptacle 203 with the associated curing station 210a can be seen in a side view or in a top view, in which the container 202 is currently being cured. This takes place after printing with the last direct print head 221 W in the curing area A during transport.
  • the UV light unit 210 comprises a carrier 211 and a matrix arrangement of UV LEDs 212 which generates the UV light field 213 for curing the printing ink.
  • the UV light unit 210 is arranged on the carousel 201 and is transported by it together with the respective container receptacle 203 in the transport direction T.
  • the UV light units 210a are deactivated by the control unit 206 so that no printing ink could harden in the print nozzles and cause a malfunction.
  • the UV light units 210 are controlled by the control unit 206 in the pinning sections B 1 - B 4 , i.e. depending on the transport position of the respective container 202 between the direct print heads 221 Y , 221 M , 221 C , 221 K and 221 W , that with the UV LEDs 212 the printing ink that has just been printed is slightly cured (pinning) so that it does not run with the subsequently applied printing ink.
  • control unit 206 controls the power of the UV LEDs 212 on the basis of the transport position of the respective container receptacle 203 individually or in groups so that they create a homogeneously acting UV light field in the curing section A based on a distance between the respective UV LED 212 and the container 202 213 generate.
  • This is more precise in the Figures 2B and 2C shown. Since, in this example, the direct print 202a is only applied to the container belly, the upper UV LEDs 212 are deactivated in order not to generate any unnecessary heat output. In contrast, the two lateral UV-LED groups 212b are switched on with a higher intensity and the UV-LEDs 212c with a lower intensity.
  • the curing section A spans a larger area of the transport path following the printing station 220 up to the discharge star 205, so that the printing ink on the container 202 can be irradiated for a longer period of time. As a result, a sufficient curing effect is achieved even with a lower radiation power of the UV LEDs 212.
  • the UV light units 210 include both UV LEDs 212 in the UV-A range for pinning and in the UV-B and / or UV-C range for curing.
  • the turntables 203b of the container receptacles 203 are designed to be rotatable with a direct drive. During curing, it is therefore possible to rotate the containers 202 in order to cure the printing ink of a direct print applied to the rear of the container.
  • each container receptacle 203 is assigned a UV light unit 210
  • the curing station 200 can Figures 2A-2C can be used particularly flexibly.
  • FIGS 2D - 2E are the printing station 220 and the curing station 200 of the Figure 2A with an additional treatment labyrinth 230 shown in operation in a plan view.
  • the treatment labyrinth 230 with the shielding elements 231a, 231b and 232 is arranged on the conveyor 201 between the individual container receptacles 203.
  • the shielding elements 231a, 231b form a housing for the container receptacles 203 and the shielding elements 232 correspondingly for the UV light units 210.
  • chambers are formed, each with a UV light unit 210 and a container receptacle 203, which shield the scattered light from the adjacent chambers.
  • the shielding elements 231a, 231b, 232 are designed in such a way that a first access opening 233 for the direct print heads 221 and a second access opening for the associated UV light unit 210 are formed for each chamber.
  • the conveyor 201 has been rotated a little further and the containers 202 are currently at positions between the direct print heads 221.
  • scattered light from the UV light units 210a is shielded by the treatment labyrinth 230, preferably by the shielding elements 231a, 231b, so that it cannot reach the inactive direct print heads 221. Consequently, with the conveyor 201 in this position, the UV light units 210a can be activated in order to pin the printing ink through the access openings 234 between the individual direct print heads 221. As a result, an even sharper print result is achieved.
  • FIG. 3 Another embodiment of a curing station 300 with a carousel as a conveyor 301 is shown in a top view.
  • the embodiment differs from that in FIG Figures 1A-1C essentially in that the conveyor is designed as a carousel 301 with a hollow shaft 301a and the UV light unit 310 is arranged centrally in the hollow shaft 301a and not peripherally on the outer circumference.
  • the printing station is not arranged on the conveyor 301 of the curing station 300, but rather as a separate unit, not shown here, with its own conveyor.
  • the printing station is arranged upstream of the curing station, so that the containers 302 that have already been provided with the printing ink are transferred with the feed star 304 to the container receptacles 303 of the curing station 300.
  • the UV light unit 310 is designed with a columnar, hollow heat sink 311, which forms a chimney and can be forcibly ventilated via the fan 314.
  • the UV LEDs 312 are arranged facing radially outward on the outside of the heat sink 311 above the carousel level.
  • the UV light field is emitted essentially radially outwards and the printing ink is cured on the containers 302.
  • the container receptacles 303 are designed to be rotatable, so that the containers 302 can be rotated about their longitudinal axes.
  • the outputs of the UV LEDs are controlled individually or in groups by a control unit (not shown here) based on the transport positions of the containers 302 with respect to the curing section A.
  • a control unit not shown here
  • the UV light field moves with the transport of the containers in the direction T, without the UV light unit 310 having to be rotated for this purpose.
  • the UV light unit 310 can be controlled without a rotary distributor and is therefore particularly simple in structure.
  • FIG. 4 Another embodiment of a curing station 400 with a linear conveyor 401 as a conveyor is shown in a top view. It can be seen that the containers 402 are already provided with printing ink from a printing station (not shown) and are transported by the linear conveyor 401 along the UV lighting unit 410 and are cured in the process.
  • the UV light unit 410 here also comprises a matrix arrangement of UV LEDs 412, which generate a UV light field for curing the printing ink.
  • UV LEDs 412a are switched off because they are not located opposite the container 402.
  • the UV LEDs 412 are switched on with different intensities based on a distance between the respective UV LED 412b and the container 402 in order to homogenize the UV light field acting on the printing ink on the container 402. This means that curing takes place particularly evenly.
  • the UV light field is carried along with the container transport by switching the UV LEDs 412.
  • the UV LEDs 412 of the UV light unit 410 are controlled individually or in groups with a control unit (not shown here) depending on the respective transport position of the container 402 with respect to the curing section A or the UV light unit 410.
  • the UV light field thus moves virtually with the transport movement of the containers 402.
  • a linear conveyor 401 it is also possible with a linear conveyor 401 to use a curing station 400 with a 2D arrangement of UV LEDs 412. As a result, the curing station 400 can be used flexibly and with little effort.
  • FIG. 5 Another embodiment of a curing station 500 with a linear conveyor 501 as a conveyor is shown in a top view.
  • the embodiment differs from that in FIG Figure 4 only in that here two UV light units 510a, 510b are arranged opposite one another on the linear conveyor 501.
  • Both UV light units 510a, 510b are each formed with a carrier 511a, 511b and a matrix arrangement of UV LEDs 512a, 512b.
  • Both UV light units 510a, 510b work like those before with respect to the Figure 4 UV light unit 410 described and are accordingly controlled by a control unit (not shown here) in such a way that the UV light fields are carried along with the transport of the containers 502.
  • both sides of the container can be cured at the same time and without rotating the container.
  • the curing station 500 works particularly efficiently. It is also conceivable that in the curing stations 100, 200, 300 in the Figures 1A - 3 two opposing UV light units are arranged along the transport path.
  • FIG. 6 an exemplary embodiment of a UV-LED 112, 212, 312, 412, 512 is shown, as shown in the curing stations 100, 200, 300, 400, 500 of Figures 1 - 5 can be used.
  • the UV sensor 15 can be seen, which measures the radiation intensity of the UV light and forwards a corresponding signal to the control units. Since the radiation output of UV LEDs fluctuates due to the manufacturing process and aging, this can be detected with the UV sensor 15 and compensated for by means of a corresponding, preferably current control or change in the PWM.
  • the UV sensor 15 ' is arranged on the conveyor 102, 202, 302, 402, 502 opposite the UV LED 112, 212, 312, 412, 512, whereby the radiation intensity in the forward direction is detected particularly well.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aushärtestation und ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 8 sowie eine Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern mit wenigstens einer Druckstation und mit wenigstens einer Aushärtestation.
  • Mit einer derartigen Direktdruckmaschine zur Bedruckung von Behältern wird üblicherweise der Direktdruck mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf die Behälteraußenfläche aufgedruckt, beispielsweise zur Kennzeichnung und/oder zur Bewerbung des Behälterinhalts. Zum Aushärten der Druckfarbe des Direktdrucks erfolgt anschließend eine Bestrahlung in einer Aushärtestation mit UV-Licht, wodurch die Druckfarbe kratz- und wasserfest vernetzt wird.
  • Bei derartigen Aushärtestationen werden die Behälter üblicherweise mit einem Transporteur zu einer UV-Leuchteinheit transportiert und dort mit UV-Licht bestrahlt. Bekannt ist der Einsatz von Quecksilberdampflampen als UV-Lampe, da diese eine genügend hohe Bestrahlungsleistung für den gewünschten Behälterdurchsatz aufweisen.
  • Die WO 2012/028215 offenbart ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältern mit mehreren Druckmodulen und einem Trocknungs- und Sterilisationsmodul, in dem der Aufdruck mit einer UV-Lampe ausgehärtet oder getrocknet wird.
  • Nachteilig dabei ist, dass der Einsatz derartiger UV-Lampen aufwändig und unflexibel ist, da sie üblicherweise eine lange Aufwärmzeit benötigen, einer starken Hitzeentwicklung unterliegen, aufgrund der UV-C Strahlung einen Sichtschutz benötigen und bei der Behandlung Ozon entsteht. Folglich muss die UV-Lampe aufwändig gekühlt und die umgebende Luft abgesaugt und gefiltert werden. Da UV-Lampen nach dem Abschalten länger abkühlen, besteht beim schnellen Eingreifen in Folge eines Maschinenalarms ein Verletzungs- und Verbrennungsrisiko für den Benutzer. Darüber hinaus muss sich die UV-Lampe nach einem Anfahren der Maschine zunächst auf die Betriebstemperatur erwärmen, bevor das gewünschte UV-Spektrum abgestrahlt wird. Zudem kann die Strahlungsleistung nicht geregelt werden und es besteht auch keine Möglichkeit, das Lichtfeld auf die Behälterform bzw. die Größe des Direktdrucks flexibel anzupassen.
  • Die DE 10 2014 216 576 A1 offenbart eine Behälterbehandlungsmaschine mit einer Inspektionsvorrichtung.
  • Die EP 2 447 070 A1 offenbart eine UV-Bestrahlungsvorrichtung und eine Druckvorrichtung.
  • Die WO 2014/065081 A1 offenbart eine Lichtbestrahlungsvorrichtung.
  • Die GB 2 399 162 A offenbart eine Aushärtevorrichtung mit UV-Strahlung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Aushärtestation und eine Direktdruckmaschine bereitzustellen, die weniger aufwändig und flexibler einzusetzen ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung eine Aushärtestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.
  • Dadurch, dass die wenigstens eine UV-Leuchteinheit die 2D-Anordnung von UV-LEDs als Lichtquelle aufweist, wird das UV-Licht mittels LED-Technologie effizienter erzeugt und kann besonders schnell geschaltet werden. Folglich entwickelt die UV-Leuchteinheit weniger Wärme und kann besonders schnell ohne Vorwärmzeit ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch, dass es sich nicht um eine einzelne UV-Lichtquelle handelt, sondern um eine 2D-Anordnung von mehreren LEDs, können die LEDs einzeln angesteuert werden, so dass das UV-Lichtfeld auf die tatsächlichen Erfordernisse beim Aushärten individuell an die Behälterform bzw. die Größe des Direktdrucks angepasst wird. Zudem kann mit der 2D-Anordnung von UV-LEDs eine besonders hohe Strahlungsleistung erzielt werden. Darüber hinaus können die Behälter durch die Anpassung des UV-Lichtfelds besonders nah an der UV-Leuchteinheit vorbeigeführt werden, ohne dass der zur UV-Lichtquelle am nächsten liegende Oberflächenbereich zu stark bestrahlt bzw. erhitzt wird. Folglich ist insgesamt weniger Strahlungsleistung notwendig, als bei den bekannten UV-Lampen. Durch die schmalbandige Strahlungscharakteristik von UV-LEDs ist es zudem einfacher Schutzmaßnahmen beim Maschinenschutz zu ergreifen indem die Sichtscheiben lediglich das Spektrum der UV-LEDs ausfiltern oder auf ein für Menschen unbedenkliches Maß dämpfen.
  • Besonders vorteilhaft erweisen sich UV-LEDs in Notsituationen bei denen beispielsweise in die Maschine eingegriffen d.h. der Maschinenschutz geöffnet werden muss. Bedingt durch die im Vergleich zu z.B. Quecksilberdampflampen geringere Betriebstemperatur besteht ein ungleich geringeres Verletzungs- bzw. Verbrennungsrisiko.
  • Ebenso erhöht sich bei Einsatz von UV-LEDs die Maschinenverfügbarkeit weil nach dem beseitigen einer Störung in der Direktdruckmaschine sofort wieder gestartet werden kann, ohne dass eine Aufwärm- und Einschwingphase der Hoch- oder Niederdruckdampflampen abgewartet werden müsste.
  • Die UV-Leuchteinheit mit der 2D-Anordnung von UV-LEDs erfordert also weniger Aufwand und ist dabei flexibler einsetzbar.
  • Mit Direktdruck kann ein Druck gemeint sein, der mit einem Direktdruckkopf direkt auf einen Behälter aufgebracht ist. Der Direktdruckkopf kann dazu ausgebildet sein, einzelne Drucktropfen direkt auf einen Behälter abzugeben. Zudem kann der Direktdruckkopf über digitale Steuersignale steuerbar sein, um die Drucktropfen auf den Behälter abzugeben. Der Direktdruckkopf kann eine oder mehrere Düsenreihen umfassen, um die Drucktropfen auf den Behälter abzugeben. Die Aushärtestation kann einer Direktdruckmaschine zum Aufbringen des Direktdrucks auf die Behälter nachgeordnet oder in diese integriert sein. Beispielsweise kann eine Direktdruckstation und die Aushärtestation zu einer Direktdruckmaschine verblockt sein. Die Aushärtestation bzw. die Direktdruckmaschine können in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet und vorzugsweise einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Produkts in die Behälter und/oder einem Verschließer nachgeordnet sein. Die Aushärtestation bzw. die Direktdruckmaschine können dem Füllprozess aber auch vorgeordnet und/oder einem Behälterherstellungsprozess direkt nachgeordnet sein.
  • Die Behälter können dazu vorgesehen sein, Getränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Im Allgemeinen können die Behälter für jegliche fließfähige bzw. abfüllbare Medien vorgesehen sein. Die Behälter können aus Kunststoff, Glas und Metall bestehen, aber auch hybride Behälter mit Materialmischungen sind denkbar. Die Behälter können Flaschen, Dosen und/oder Tuben sein. Die Behälter können Formbehälter mit wenigstens einer von der Rotationssymmetrie um die Behälterlängsachse abweichenden Oberfläche sein. Die Formbehälter können wenigstens einen reliefartigen Oberflächenbereich umfassen.
  • Der Transporteur kann als Karussell ausgebildet sein, das um eine vertikale Achse drehbar ist. "Vertikal" kann hier bedeuten, dass dies die Richtung ist, die auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist. Ebenso ist denkbar, dass der Transporteur als Lineartransporteur ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Transporteur zwei oder mehrere Umlenksterne mit einem dadurch geführten Transportband umfassen, so dass damit lineare und kreisbogenförmige Transportabschnitte zum Behältertransport gebildet werden. Zur Aufnahme der Behälter kann der Transporteur Behälteraufnahmen umfassen, die beispielsweise am Umfang des Karussells oder am Transportband angeordnet sind. Die Behälteraufnahmen können jeweils einen Drehteller, zur Aufnahme des Behälterbodens und/oder eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündung umfassen. Die Behälteraufnahmen können mit Direktantrieben oder einer Steuerkurve dazu ausgebildet sein, die Behälter gegenüber der Aushärtestation beim Aushärten zu drehen. Dadurch können verschiedene Seiten des Behälters ausgehärtet werden. Der Transporteur kann dazu ausgebildet sein, die Behälter fortlaufend oder intermittierend zu transportieren.
  • Der Direktdruck kann ein mittels Tintenstrahldruckverfahren aufgebrachtes Druckbild auf den Behältern umfassen oder sein. Die Druckfarbe des Direktdrucks kann eine durch das UV-Lichtfeld der UV-Leuchteinheit aushärtbare Drucktinte sein. Vorzugsweise kann die Druckfarbe mit UV-Licht aushärtbar sein. Mit UV-Licht kann hier ultraviolettes Licht gemeint sein. Die Druckfarbe kann Farbpigmente, eine polymerisierbare Matrix, Monomere, Oligomere, UV-Initiatoren, Wasser oder Lösungsmittel umfassen. Die Druckfarbe kann Monomere und/oder Oligomere umfassen, die durch vom UV-Initiator per UV-Licht gebildete Radikale oder durch Elektronenstrahlen untereinander vernetzbar sind. Die Druckfarbe kann eine Farbe bestehend aus Gelb, Cyan, Magenta, Schwarz oder Weiß oder eine beliebige Mischfarbe daraus aufweisen.
  • Die UV-Leuchteinheit kann einen Träger mit den daran angeordneten UV-LEDs umfassen. Zudem kann die UV-Leuchteinheit eine Platine oder dergleichen umfassen, mit der die UV-LEDs einzeln oder gruppenweise elektrisch angesteuert werden können. Darüber hinaus kann die UV_Leuchteinheit einen Kühlkörper und/oder einen Lüfter zur Kühlung der UV-LEDs umfassen. Die UV-LEDs können dazu ausgebildet sein, ein UV-Lichtspektrum abzustrahlen, vorzugsweise zum Aushärten der Druckfarben ein UV-B und/oder UV-C-Lichtspektrum in einem Wellenlängenbereich zwischen 200nm - 315 nm, weiterhin vorzugsweise zwischen 240 nm und 315 nm. Denkbar ist auch, dass die UV-LEDs dazu ausgebildet sind, zum Pinning ein UV-A-Lichtspektrum in einem Wellenlängenbereich von 315 nm - 410 nm abzustrahlen. Ebenso denkbar, dass die UV-Leuchteinheit verschiedene UV-LED-Typen des UV-A, UV-B und/oder UV-C-Typs umfasst, die vorzugsweise dazu ausgebildet sind, UV-C- und/oder UV-B-Licht zum Aushärten nach dem Aufbringen aller Druckfarben und/oder UV-A-Licht zum Pinning zwischen dem Aufbringen verschiedener Druckfarben abzustrahlen. Denkbar ist auch, dass die UV-Leuchteinheit UV-LEDs mit unterschiedlichen UV-Lichtspektren umfasst, die auch unterschiedlich angesteuert werden können, um unterschiedliche Druckfarben besser auszuhärten.
  • Bei der 2D-Anordnung von LEDs kann es sich um eine zufällig 2D-Andordnung oder um eine regelmäßige 2D-Rasteranordnung handeln, in der die UV-LEDs auf einer ebenen oder gekrümmten Fläche verteilt sind. Die 2D-Anordnung von UV-LEDs kann eine Hexagonale- oder Matrixanordnung von mehreren UV-LEDs sein. Durch die 2D-Anordnung von UV-LEDs ist es möglich, die Behälter über einen längeren Transportabschnitt mit UV-Licht zu bestrahlen und dadurch die gewünschte Aushärtung der Druckfarbe zu erzielen.
  • Mit dem UV-Lichtfeld kann das Lichtfeld von allen im Betrieb angeschalteten UV-LEDs einer UV-Leuchteinheit gemeint sein.
  • Die Aushärtestation kann eine Steuerungseinheit umfassen, um die UV-Leuchteinheit, die Behälteraufnahmen und/oder den Transporteur zu steuern oder zu regeln. Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit über elektrische Leitungen mit der UV-Leuchteinheit, den Behälteraufnahmen und/oder dem Transporteur verbunden sein.
  • Die UV-LEDs der wenigstens einen UV-Leuchteinheit sind einzeln oder gruppenweise ansteuerbar ausgebildet, um das UV-Lichtfeld in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt der Aushärtestation zu steuern. Dadurch ist es möglich, dass die UV-LEDs im Bereich des Aushärte- und/oder Pinningabschnitt nur dort UV-Licht abstrahlen, wo sich ein Behälter tatsächlich befindet. Dadurch können die UV-LEDs zwischen den Transportpositionen der Behälter abgeschaltet werden und kühlen sich dadurch ab. Folglich muss weniger Aufwand für die Kühlung betrieben werden und die UV-Leuchteinheit arbeitet effizienter. Dass "die UV-LEDs einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind" kann hier bedeuten, dass die UV-LEDs digital oder analog einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind, um sie anzuschalten, auszuschalten und/oder in einen beliebig gedimmten Zustand zu schalten. Dadurch kann das UV-Lichtfeld dem Behältertransport nachgeführt werden, wodurch sich eine längere Wegstrecke für die Aushärtung ergibt. Folglich kann die gleiche Aushärtwirkung mit einer geringeren Bestrahlungsleistung erzielt werden. Dadurch wird weniger Ozon gebildet und es können auch UV-LEDs mit geringerer Strahlungsleistung zum Einsatz kommen. Darüber hinaus kann das UV-Lichtfeld in der Größe, in der Abstrahlcharakteristik, im UV-Lichtspektrum und in der Intensität besonders einfach an die notwendige Einstrahlwirkung am Behälter angepasst werden. Vorzugsweise wird ein gedimmter Zustand über die Änderung des Puls-Pausen-Verhältnis erzielt.
  • Der Aushärteabschnitt kann ein Bereich der Transportbahn des Transporteurs sein, der zum Aushärten der Druckfarbe auf den Behältern vorgesehen ist. Der Aushärteabschnitt kann wenigstens einer Druckstation mit Direktdruckköpfen nachgeordnet sein. Anders ausgedrückt kann dies ein Abschnitt der Transportbahn sein, an dem im Betrieb mit der Druckstation bereits alle Druckfarben des Direktdrucks auf den Behältern aufgebracht worden ist.
  • Der Pinningabschnitt kann zwischen zwei Druckstationen und/oder zwischen zwei Direktdruccköpfen angeordnet sein und dazu vorgesehen sein, eine erste Druckfarbe zu härten, bevor eine weitere Druckfarbe aufgebracht wird. Dadurch kann die erste Druckfarbe mit der UV-Leuchteinheit angehärtet werden, bevor die nachfolgende, zweite Druckfarbe gedruckt wird. Folglich laufen die beiden Druckfarben nicht ineinander und es wird ein besseres Druckbild erzeugt. Dadurch kann die UV-Leuchteinheit zusätzlich zum Aushärten auch zum Pinning eingesetzt werden.
  • Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, das UV-Lichtfeld durch Leistungssteuerung wenigsten einer der UV-LEDs zu verändern. Dadurch ist es möglich das UV-Lichtfeld über eine in der Steuerungseinheit abgelegte Steuerungsprozedur an die Behälterform und/oder an den Direktdruck flexibel anzupassen und/oder mit dem Behältertransport mitzuführen. Denkbar ist, dass die Leistungssteuerung der UV-LEDs über eine Änderung von wenigsten einem Strom, wenigstens einer Spannung oder von einem Puls/Pause-Verhältnis eines PWM-Signals erfolgt.
  • Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, die Leistungen der UV-LEDs basierend auf Transportpositionen der Behälter gegenüber dem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt der Aushärtestation zu verändern, um das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter mitzuführen. Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit mit einem Geber verbunden sein, der die Transportpositionen der Behälter am Transporteuer erfasst. Der Geber kann ein Drehgeber auf einer Karussellachse sein, um die Drehposition des Karussells und damit der Behälteraufnahmen zu erfassen. Ebenso kann es sich um eine Lichtschranke, eine Kamera oder dergleichen handeln, um die Behälter am Transporteur zu erfassen und daraus die Transportpositionen zu bestimmen.
  • Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Leistungen der UV-LEDs basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED zu einem auszuhärtenden Behälter zu verändern, um das auf die Druckfarbe am Behälter einwirkende UV-Lichtfeld zu homogenisieren. Dadurch kann ein zur UV-Leuchteinheit entfernter Behälterbereich genauso schnell ausgehärtet werden wie ein naher Behälterbereich. Zudem kann der Abstand zwischen UV-Leuchteinheit und Behälter verringert werden, da die Strahlungsleistung auf den nahen Behälterbereich entsprechend so verringert ist, dass der Behälter oder der Direktdruck durch das UV-Licht nicht beschädigt wird. Denkbar ist auch, dass die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, die Leistungen der UV-LEDs basierend auf lokalen Flächenorientierungen der Behälteroberfläche gegenüber dem UV-Lichtfeld zu verändern. Dadurch wird die Ausrichtung verschiedener Oberflächenbereiche am Behälter zum einwirkenden UV-Lichtfeld kompensiert.
  • Den UV-LEDs kann wenigstens ein UV-Sensor zugeordnet sein, um eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs zu erfassen und/oder zu regeln, und der insbesondere mit der Steuerungseinheit verbunden ist. Dadurch ist es möglich produktions- oder alterungsbedingte Schwankungen der Strahlungsleistung bei den UV-LEDs zu kompensieren. Denkbar ist, dass der UV-Sensor eine Fotodiode oder -transistor ist, der auf UV-Licht empfindlich ist. Der UV-Sensor kann mit einer Lichteintrittsfläche in Richtung wenigstens einer zugeordneten UV-LED orientiert sein.
  • Der Transporteur kann zum Transport der Behälter mit Behälteraufnahmen ausgebildet sein, an denen jeweils eine der UV-Leuchteinheiten mitlaufend angeordnet ist. Dadurch können die UV-Leuchteinheiten besonders flexibel eingesetzt werden, beispielsweis zum Pinning zwischen dem Bedrucken von zwei Druckfarben und anschließend zum Aushärten. Zudem kann das Aushärten zusammen mit dem Transport der Behälter entlang eines Aushärteabschnitts erfolgen. Beispielsweise kann der Transporteuer als Karussell ausgebildet sein, wobei jeder Behälteraufnahme radial innerhalb oder außerhalb eine Aushärtestation zugeordnet ist. Denkbar ist auch, dass jeder Behälteraufnahme am Karussell eine Druckstation zum Drucken des Direktdrucks und eine Aushärtestation zum Aushärten des Direktdrucks zugeordnet sind. Denkbar ist, dass die Behälteraufnahmen und/oder die UV-Leuchteinheiten mit einem Behandlungslabyrinth eingehaust sind, vorzugsweise wobei die jeweilige UV-Leuchteinheit mit der Steuerungseinheit derart ansteuerbar ist, dass das UV-Lichtfeld zwischen zwei Direktdruckköpfen aktivierbar und an der Position eines Direktdruckkopfs deaktivierbar ist. Dadurch kann zwischen dem Druck zweier Druckfarben gepinnt werden, so dass verschieden Druckfarben nicht ineinander laufen. Darüber hinaus gelangt durch das Behandlungslabyrinth nur wenig oder gar kein Streulicht der UV-Leuchteinheiten zu den Direktdruckköpfen. Dadurch werden die Druckdüsen nicht durch ausgehärtete Druckfarbe in ihrer Funktion beeinträchtigt. Das Behandlungslabyrinth kann Abschirmelemente umfassen, die eine Einhausung für die Behälteraufnahmen und/oder die UV-Leuchteinheit bilden. Die Abschirmelemente können eine oder mehrere Zugangsöffnungen für das Bedrucken und/oder das Aushärten der Druckfarbe bilden.
  • Die wenigstens eine UV-Leuchteinheit kann stationär an der Aushärteeinheit angeordnet sein. Dabei kann die UV-Leuchteinheit dazu ausgebildet sein, das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter mitzuführen, vorzugsweise durch Umschalten der UV-LEDs. Dadurch können die Versorgungsleitungen ohne Drehverteiler besonders einfach zur UV-Leuchteinheit geführt werden. "Stationär" kann hier bedeuten, dass die UV-Leuchteinheit feststehend mit einer Maschinenbasis oder einem Traggestell der Aushärtestation verbunden ist. Denkbar ist, dass bei einer Ausbildung des Transporteurs als Karussell, die UV-Leuchteinheit radial innerhalb oder außerhalb einer Transportbahn des Transporteurs angeordnet ist. Bei einem Lineartransporteur kann die UV-Leuchteinheit seitlich entlang einer Transportbahn angeordnet sein. Die Transportbahn kann eine Strecke entlang der Transportpositionen der Behälter sein. Anders ausgedrückt kann dies die Bahn sein, entlang der die Behälteraufnahmen beim Transport mit dem Transporteur verfahren werden. Vorzugsweise kann die UV-Leuchteinheit dazu ausgebildet sein, das UV-Licht in Richtung der Behälteraufnahmen abzustrahlen und/oder quer zu einer Transportrichtung des Transporteurs.
  • Der Transporteur kann ein Karussell mit einer Hohlwelle sein, wobei die wenigstens eine UV-Leuchteinheit zentral an der Hohlwelle angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Aushärtestation. Die Leuchteinheit kann dabei stationär angeordnet sein und mit einem Standfuß durch die Hohlwelle hindurch ragen. Die UV-LEDs können bei dieser Anordnung außerhalb der Hohlwelle, vorzugsweise vertikal oberhalb einer Karussellebene angeordnet sein, um UV-Licht auf die Behälter in den Behälteraufnahmen abzustrahlen. Vorzugsweise kann eine Abstrahlrichtung des UV-Lichts quer, vorzugsweise senkrecht zu einer Karussellachse verlaufen. Denkbar ist auch, dass die UV-Leuchteinheit einen kaminartigen Kühlkörper umfasst, der zentral an der Hohlwelle angeordnet ist und an dem die UV-LEDs angeordnet sind. Vorzugsweise ist an dem kaminartigen Kühlkörper ein Gebläse angeordnet. Dadurch kann die Wärme der UV-LEDs besonders gut abgeführt werden.
  • Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung eine Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 7 bereit. Die Direktdruckmaschine kann die zuvor beschriebenen Merkmale einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
  • Wie oben in Bezug auf die Aushärtestation genauer ausgeführt, erfordert der Einsatz der 2D-Andordnung von UV-LEDs zur Erzeugung des UV-Lichtfelds zum Aushärten der Druckfarbe weniger Aufwand und ist flexibler einsetzbar. Dies gilt entsprechend auch für die Druckstation.
  • Dass die wenigstens eine Druckstation als separate Einheit ausgebildet ist, kann hier bedeuten, dass die Druckstation und die Aushärtestation jeweils zum Abstützen auf einem Boden ein eigenes Traggestell umfassen. Der eigene Transporteur der Druckstation kann ebenfalls als Karussell oder als Linearförderer ausgebildet sein. Die Druckstation kann über einen weiteren Transporteur mit der Aushärtestation verbunden sein.
  • Die Druckstation kann einen oder mehrere Direktdruckköpfe umfassen, um den Direktdruck vorzugsweis nach dem Tintenstrahlprinzip auf die Behälter aufzudrucken. Die Direktdruckköpfe können jeweils wenigstens eine Düsenreihe mit Druckdüsen umfassen, um die Druckfarbe als Tintentröpfchen auf die Behälter aufzubringen.
  • Der Transporteur kann drehbare Behälteraufnahmen umfassen, um die Behälter gegenüber den Direktdruckköpfen zu drehen. Dadurch können die Behälter vollumfänglich bedruckt werden. Die Behälteraufnahmen könne zum Drehen der Behälter jeweils einen Direktantrieb, einen Drehteller, zur Aufnahme des Behälterbodens und/oder eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündung umfassen.
  • Alternativ ist denkbar, dass die wenigstens eine Druckstation am Transporteur der Aushärtestation angegliedert ist. Dadurch kann die Direktdruckmaschine besonders kompakt aufgebaut werden. Zudem kann der Transporteur sowohl zum Aufbringen der Druckfarbe als auch zum Aushärten eingesetzt werden. Denkbar ist, dass mehrere Druckstationen mit jeweils wenigstens einem Direktdruckkopf am Transporteur angegliedert sind. Die Druckstationen können auch als Satellitendruckstationen ausgebildet sein. Alternativ können die Druckstationen mit dem Karussell mitlaufend am Transporteur ausgebildet sein und vorzugsweise jeweils einer Behälteraufnahme zugeordnet sein. Dadurch wir ein Behälter in einer Druckstation am Karussell mit allen Druckfarben bedruckt und ausgehärtet.
  • Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 8 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt. Das Verfahren kann die zuvor in Bezug auf die Aushärtestation und/oder die Direktdruckmaschine beschriebenen Merkmale sinngemäß einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
  • Dadurch, dass mit der wenigstens einen UV-Leuchteinheit durch die 2D-Andordnung von UV-LEDs ein UV-Lichtfeld zum Aushärten der Druckfarbe mittels LED-Technologie erzeugt wird, wird das UV-Licht effizienter erzeugt und kann besonders schnell geschaltet werden. Folglich entwickelt die UV-Leuchteinheit weniger Wärme und kann besonders schnell ohne Vorwärmzeit ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch, dass es sich nicht um eine einzelne UV-Lichtquelle handelt, sondern um eine 2D-Andordnung von mehreren UV-LEDs, können die UV-LEDs einzeln angesteuert werden, so dass das UV-Lichtfeld auf die tatsächlichen Erfordernisse beim Aushärten individuell an die Behälterform bzw. die Größe des Direktdrucks angepasst wird. Darüber hinaus können die Behälter durch die Anpassung des UV-Lichtfelds besonders nah an der UV-Leuchteinheit vorbeigeführt werden, ohne dass ein zur UV-Lichtquelle am nächsten liegenden Oberflächenbereich zu stark bestrahlt wird. Daher ist insgesamt weniger Strahlungsleistung notwendig, als bei den bekannten UV-Lichtquellen. Das Verfahren erfordert also weniger Aufwand und ist dabei flexibler einsetzbar.
  • Besonders vorteilhaft wirkt sich die Schaltbarkeit der UV-LED bei der Vermeidung von Lichtverschmutzung in Bezug auf die Druckköpfe aus. So kann steuerungstechnisch dafür gesorgt werden, dass die UV-Leuchteinheit immer dann abgeschaltet ist wenn ein Behälter aus einem Behandlungslabyrinth/ Kammerbereich gefördert wird und Streulicht auf einen der Direktdruckköpfe gelangen könnte.
  • Die UV-Leuchteinheiten laufen mit dem Transport der Behälter mit, wobei die UV-Lichtfelder in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter und/oder der Behälteraufnahmen gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt der Aushärtestation erzeugt werden. Dadurch kann die UV-Leuchteinheit besonders flexibel eingesetzt werden, beispielsweise zum Pinning zwischen dem Bedrucken von zwei Druckfarben und anschließend zum Aushärten.
  • Alternativ dazu ist die wenigstens eine UV-Leuchteinheit stationär angeordnet, wobei das UV-Lichtfeld mit einer Transportbewegung der Behälter mitgeführt wird, indem die UV-LEDs in Abhängigkeit der Transportbewegung angesteuert, vorzugsweise an- und abgeschaltet werden. Dabei kann die UV-Leuchteinheit das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter mitführen. Dadurch können die Versorgungsleitungen ohne Drehverteiler besonders einfach zur UV-Leuchteinheit geführt werden.
  • Besonders vorteilhaft weist die UV Beleuchtungseinheit eine Mischbestückung unterschiedlicher UV-Lichtspektren auf. So ist es möglich unterschiedlich eingestelle UV-härtende Druckfarben mit dem richtigen Spektrum sowie der richtigen Dosis des jeweils benötigten Spektrums zu belichten.
  • Die UV-LEDs können basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED zu einem auszuhärtenden Behälter angesteuert werden, um das auf die Druckfarbe am Behälter einwirkende UV-Lichtfeld zu homogenisieren. Dadurch kann ein zur UV-Leuchteinheit entfernter Behälterbereich genauso schnell ausgehärtet werden wie ein naher Behälterbereich.
  • Ein UV-Sensor kann eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs messen und darüber die Abstrahlintensität regeln. Dadurch ist es möglich produktions- oder alterungsbedingte Schwankungen der Strahlungsleistung bei den UV-LEDs zu kompensieren.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Figur 1A
    ein Ausführungsbeispiel einer Druckstation und einer Aushärtestation in einer Draufsicht;
    Figuren 1B - 1C
    Detailansichten der Aushärtestation aus der Figur 1A in einer seitlichen Ansicht und in einer Draufsicht;
    Figur 2A
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckstation und einer Aushärtestation in einer Draufsicht;
    Figuren 2B - 2C
    Detailansichten der Aushärtestation aus der Figur 2A in einer seitlichen Ansicht und in einer Draufsicht;
    Figuren 2D - 2E
    die Druckstation und die Aushärtestation der Figur 2A mit einem zusätzlichen Behandlungslabyrinth beim Betrieb in einer Draufsicht;
    Figur 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einem Karussell als Transporteur in einer Draufsicht;
    Figur 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einem Linearförderer als Transporteur in einer Draufsicht;
    Figur 5
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einem Linearförderer als Transporteur in einer Draufsicht; und
    Figur 6
    ein Ausführungsbeispiel einer UV-LED der Figuren 1 - 5 mit einem UV-Sensor in einer Draufsicht.
  • In der Figur 1A - 1C ist ein Ausführungsbeispiel einer Druckstation 120 und einer Aushärtestation 100 in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen sind die Behälter 102, die mit dem Zuführstern 104 an den Transporteur 101 übergeben und dort in den Behälteraufnahmen 103 aufgenommen werden. Der Transporteur 101 ist hier beispielsweise als Karussell ausgebildet, das sich in der Richtung T um eine vertikale Achse dreht und dadurch die Behälter 102 zum Aufbringen eines Direktdrucks an der Druckstation 120 und an der UV-Leuchteinheit 110 vorbeiführt. Anschließend werden die Behälter 102 dem Abführstern 105 übergeben und weiteren Behandlungsschritten zugeführt.
  • Die Druckstation 120 umfasst mehrere Direktdruckköpfe 121Y, 121M, 121C, 121K und 121W, mit jeweils einer oder mehreren Düsenreihen, die nach dem Tintenstrahlprinzip arbeiten. In der Druckstation 120 werden die Behälter 102 nacheinander mit mehreren Rasterbildern in den Farben Gelb, Magenta, Cyan, Schwarz und Weiß bedruckt, die sich zu einem farbigen Direktdruck überlagern, der den Inhalt der Behälter 102 kennzeichnet. Die Druckfarben sind jeweils mit UV-Licht aushärtbar und können dadurch sehr schnell getrocknet werden. Für das umfängliche oder vollumfängliche Bedrucken werden die Behälter 102 zusätzlich durch die Behälteraufnahmen 103 gegenüber den Direktdruckköpfen 121Y, 121M, 121C, 121K und 121W gedreht. Dazu weisen die Behälteraufnahmen 103 jeweils einen mit einem Direktantrieb drehbaren Drehteller 103b und eine Zentrierglocke 103a auf.
  • Zum Aushärten der Druckfarbe werden die Behälter 102 an der UV-Leuchteinheit 110 vorbeigeführt, die stationär an der Aushärtestation 100 angeordnet ist. Die UV-Leuchteinheit 110 umfasst eine Trägerplatte 111 und eine Matrixanordnung von UV-LEDs 112 zur Erzeugung eines UV-Lichtfelds 113. Durch kann das UV-Lichtfeld 113 mit der Transportrichtung T der Behälter 102 mitgeführt werden, indem die UV-LEDs entsprechend mit der Steuerungseinheit 106 an- und abgeschaltet bzw. auch gedimmt werden. Dabei härten die Druckfarben aus, so dass sie nicht mehr verlaufen und kratzfest sind.
  • Der Aufbau der UV-Leuchteinheit 110 ist genauer in den Figuren 1B von der Seite her und in der Figur 1C von oben her dargestellt. In der Figur 1B ist zu sehen, dass die UV-LEDs 112 in einer Matrixanordnung an der Trägerplatte 111 angebracht sind. Die 2D-Andordnung erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Höhe der Behälter 102 entlang des in der Figur 1A dargestellten Aushärteabschnitts A. Des Weiteren arbeiten alle UV-LEDs 112 mit einer Wellenlänge im UV-Lichtspektrum, vorzugsweise im UV-B- oder UV-C-Bereich.
  • Der Aufbau der UV-Leuchteinheit 110 kann eine Mischbestückung unterschiedlicher UV-LED-Typen mit verschiedenen UV-Lichtspektren enthalten um unterschiedlich eingestellte UV-härtende Druckfarben verarbeiten zu können. Die benötigten UV-Lichtspektren können bedarfsgerecht sowie positionsgerecht aktiviert werden d.h. beispielsweise, dass ein Frontdruck mit 280nm ausgehärtet währenddessen ein Rückendruck mit 310nm fixiert wird.
  • Zu sehen ist auch, dass die meisten UV-LEDs 112a abgeschaltet sind, da sie sich entweder nicht gegenüber dem Behälter 102 befinden oder außerhalb einer Bestrahlungszone für den Direktdruck 102a, der sich hier nicht über die volle Höhe des Behälters 102 erstreckt sondern lediglich am Behälterbauch. Demgegenüber sind die UV-LEDs 112b mit höherer Intensität und die UV-LEDs 112c mit geringerer Intensität angeschaltet. Wie genauer in der Figur 1C zu sehen, ergibt sich daraus ein UV-Lichtfeld 113 mit höherer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 112 einen größeren Abstand haben und mit geringerer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 112 einen geringeren Abstand haben. Dadurch wird das auf den Direktdruck 102a einwirkende UV-Lichtfeld 113 homogenisiert und die Aushärtung erfolgt besonders gleichmäßig.
  • Zudem ist in den Figuren 1B und 1C zu sehen, dass das UV-Lichtfeld 113 mit dem Behältertransport in der Richtung T mitgeführt wird. Dazu werden die UV-LEDs 112 der UV-Leuchteinheit 110 mit der Steuerungseinheit 106 einzeln oder gruppenweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Transportposition P1, P2, P3 der Behälter 102 gegenüber dem Aushärteabschnitt A bzw. der UV-Leuchteinheit 110 gesteuert. Das UV-Lichtfeld 113 wandert also virtuell mit der Transportbewegung der Behälter 102 mit.
  • Zusätzlich können die Behälter 102 in den Behälteraufnahmen 103 beim Transport in der Richtung T mit den Drehtellern 103b gedreht werden, um beispielsweise einen hier nicht dargestellten, rückwärtigen Direktdruck auszuhärten.
  • Dadurch, dass die UV-Leuchteinheit 110 die Matrixanordnung von UV-LEDs 112 umfasst, kann das UV-Lichtfeld 113 beim Aushärten mit der Transportbewegung der Behälter 102 mitgeführt werden und wirkt so über einen längeren Zeitraum in die Druckfarbe des Direktdrucks 102a ein. Folglich kann die Druckfarbe bei geringerer Strahlungsleitung der UV-LEDs 112 ausreichend ausgehärtet werden, ohne dass Ozon entsteht oder eine hohe Wärmeleistung gekühlt werden muss. Zudem sind die UV-LEDs 112 sehr schnell schaltbar und das UV-Lichtfeld 113 kann unmittelbar auf verschieden Direktdruckgrößen angepasst werden. Eine Vorwärmzeit ist ebenfalls nicht notwendig. Die UV-LEDs arbeiten zudem im UV-A und/oder UV-B, so dass der Sichtschutz weniger aufwändig ist. Folglich ist die Aushärtestation 100 bzw. die Direktdruckmaschine 120, 100 wenig aufwändig und flexibler einsetzbar.
  • In der Figuren 2A - 2E ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckstation 220 und einer Aushärtestation 200 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der stationären UV-Leuchteinheit 110 der Figuren 1A- 1C an den Behälteraufnahmen 203 die UV-Leuchteinheiten 210 mitlaufend angeordnet sind.
  • Die Druckstation 220 mit den Direktdruckköpfen 221Y, 221M, 221C, 221K und 221W entspricht in Struktur und Funktion der Druckstation 120 aus den Figuren 1A - 1C.
  • In den Figuren 2B - 2C ist eine Behälteraufnahme 203 mit der zugeordneten Aushärtestation 210a in einer seitlichen Ansicht bzw. in einer Draufsicht zu sehen, bei der gerade der Behälter 202 ausgehärtet wird. Dies erfolgt nach dem Bedrucken mit dem letzten Direktdruckkopf 221W im Aushärtebereich A während des Transports.
  • Zu sehen ist, dass die UV-Leuchteinheit 210 einen Träger 211 und eine Matrixanordnung von UV-LEDs 212 umfasst, die das UV-Lichtfeld 213 zum Aushärten der Druckfarbe erzeugt. Die UV-Leuchteinheit 210 ist am Karussell 201 angeordnet und wird davon zusammen mit der jeweiligen Behälteraufnahme 203 in Transportrichtung T mittransportiert.
  • Beim Drucken mit den Direktdruckköpfen 221Y, 221M, 221C, 221K und 221W sind die UV-Leuchteinheiten 210a durch die Steuerungseinheit 206 deaktiviert, damit keine Druckfarbe in den Druckdüsen ausgehärtet und dadurch eine Funktionsstörung hervorgerufen werden könnte. Allerdings werden die UV-Leuchteinheiten 210 von der Steuerungseinheit 206 in den Pinningabschnitten B1 - B4, also in Abhängigkeit der Transportposition der jeweiligen Behälter 202 zwischen den Direktdruckköpfen 221Y, 221M, 221C, 221K und 221W, so angesteuert, dass mit den UV-LEDs 212 die gerade gedruckte Druckfarbe leicht angehärtet wird (Pinning), damit sie nicht mit der nachfolgend aufgebrachten Druckfarbe verläuft.
  • Darüber hinaus steuert die Steuerungseinheit 206 die Leistungen der UV-LEDs 212 auf Basis der Transportposition der jeweiligen Behälteraufnahme 203 einzeln oder gruppenweise so, dass sie im Aushärteabschnitt A basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED 212 zum Behälter 202 ein homogen einwirkendes UV-Lichtfeld 213 erzeugen. Dies ist genauer in den Figuren 2B und 2C dargestellt. Da in diesem Beispiel der Direktdruck 202a nur am Behälterbauch angebracht ist, sind die oberen UV-LEDs 212 deaktiviert, um keine unnötige Wärmeleistung zu erzeugen. Dagegen sind die zwei seitlichen UV-LED-Gruppen 212b mit höherer Intensität und die UV-LEDs 212c mit geringerer Intensität angeschaltet. Wie genauer in der Figur 2C zu sehen, ergibt sich daraus ein UV-Lichtfeld 213 mit höherer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 212 einen großen Abstand haben und mit geringerer Intensität an den Behälterbereichen, die zu den UV-LEDs 212 einen geringen Abstand haben. Dadurch wird das auf den Direktdruck 202a einwirkende UV-Lichtfeld 113 homogenisiert und die Aushärtung erfolgt besonders gleichmäßig.
  • Zudem überspannt der Aushärteabschnitt A einen größeren Bereich der Transportbahn im Anschluss an die Druckstation 220 bis hin zum Abführstern 205, so dass die Druckfarbe am Behälter 202 länger bestrahlt werden kann. Dadurch wird auch bei einer geringeren Strahlungsleistung der UV-LEDs 212 eine ausreichende Aushärtewirkung erzielt.
  • Denkbar ist, dass die UV-Leuchteinheiten 210 sowohl UV-LEDs 212 im UV-A-Bereich zum Pinning als auch im UV-B und/oder UV-C-Bereich zum Aushärten umfasst.
  • Des Weiteren sind die Drehteller 203b der Behälteraufnahmen 203 mit einem Direktantrieb drehbar ausgebildet. Beim Aushärten ist es daher möglich, die Behälter 202 zu drehen, um die Druckfarbe eines an der Behälterrückseite aufgebrachten Direktdrucks auszuhärten.
  • Dadurch, dass jeder Behälteraufnahme 203 eine UV-Leuchteinheit 210 zugeordnet ist, kann die Aushärtestation 200 der Figuren 2A - 2C besonders flexibel eingesetzt werden.
  • In den Figuren 2D - 2E sind die Druckstation 220 und die Aushärtestation 200 der Figur 2A mit einem zusätzlichen Behandlungslabyrinth 230 im Betrieb in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass am Transporteur 201 zwischen den einzelnen Behälteraufnahmen 203 das Behandlungslabyrinth 230 mit den Abschirmelementen 231a, 231b und 232 angeordnet ist. Die Abschirmelemente 231a, 231b bilden eine Einhausung für die Behälteraufnahmen 203 und die Abschirmelemente 232 entsprechend für die UV-Leuchteinheiten 210.
  • Dadurch werden Kammern mit je einer UV-Leuchteinheit 210 und einer Behälteraufnahme 203 gebildet, die das Streulicht von den benachbarten Kammern abschirmen. Darüber hinaus sind die Abschirmelement 231a, 231b, 232 derart ausgebildet, dass je Kammer eine erste Zugangsöffnung 233 für die Direktdruckköpfe 221 und eine zweite Zugangsöffnung für die zugeordnete UV-Leuchteinheit 210 gebildet wird.
  • In der Figur 2D ist zu sehen, dass die Behälter 202 gerade im Anschluss an den letzten Direktdruckkopf 221W ausgehärtet werden, wobei die UV-Leuchteinheiten 210a zwischen dem letzten Direktdruckkopf 221W und dem Abführstern 205 aktiviert sind. Umgekehrt sind die übrigen UV-Leuchteinheiten 210b gerade deaktiviert, da teilweise an den entsprechenden Behandlungspositionen gerade Behälter 202 von den Direktdruckköpfen 221 durch die Zugangsöffnungen 230 hindurch bedruckt werden. Dadurch wird verhindert, dass Drucktinte direkt an den Direktdruccköpfen 221 ausgehärtet wird und sie dadurch in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.
  • Weiter ist in der Figur 2E zu sehen, dass der Transporteur 201 etwas weitergedreht wurde und sich die Behälter 202 gerade an Positionen zwischen den Direktdruckköpfen 221 befinden. In diesem Bereich wird Streulicht von den UV-Leuchteinheiten 210a durch das Behandlungslabyrinth 230, vorzugsweise durch die Abschirmelemente 231a, 231b so abgeschirmt, dass es nicht zu den inaktiven Direktdruckköpfen 221 gelangen kann. Folglich können bei dieser Position des Transporteurs 201 die UV-Leuchteinheiten 210a aktiviert werden, um die Druckfarbe durch die Zugangsöffnungen 234 hindurch zwischen den einzelnen Direktdruckköpfen 221 zu pinnen. Dadurch wird ein noch schärferes Druckergebnis erzielt.
  • In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 300 mit einem Karussell als Transporteur 301 in einer Draufsicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 1A - 1C im Wesentlichen dadurch, dass der Transporteur als Karussell 301 mit einer Hohlwelle 301a ausgebildet ist und die UV-Leuchteinheit 310 zentral in der Hohlwelle 301a angeordnet ist und nicht peripher am äußeren Umfang. Darüber hinaus ist die Druckstation nicht am Transporteur 301 der Aushärtestation 300 angeordnet sondern als hier nicht dargestellte, separate Einheit mit einem eigenen Transporteur. Die Druckstation ist der Aushärtestation vorgeordnet, so dass die bereits mit der Druckfarbe versehenen Behälter 302 mit dem Zuführstern 304 an die Behälteraufnahmen 303 der Aushärtestation 300 übergeben werden.
  • Zu sehen ist, dass die UV-Leuchteinheit 310 mit einem säulenartigen, hohlen Kühlkörper 311 ausgebildet ist, der einen Kamin bildet und über den Lüfter 314 zwangsbelüftbar ist. Die UV-LEDs 312 sind radial nach außen gerichtet an der Außenseite des Kühlkörpers 311 über der Karussellebene angeordnet. Dadurch wird das UV-Lichtfeld im Wesentlichen radial nach außen abgestrahlt und die Druckfarbe auf den Behältern 302 ausgehärtet. Damit rundherum alle Behälterbereiche ausgehärtet werden können, sind die Behälteraufnahmen 303 drehbar ausgebildet, so dass die Behälter 302 um ihre Längsachsen gedreht werden können.
  • Die Leistungen der UV-LEDs werden einzeln oder gruppenweise von einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit basierend auf Transportpositionen der Behälter 302 gegenüber dem Aushärteabschnitt A gesteuert. Dadurch läuft das UV-Lichtfeld mit dem Transport der Behälter in Richtung T mit, ohne dass dazu die UV-Leuchteinheit 310 gedreht werden muss. Folglich kann die UV-Leuchteinheit 310 ohne Drehverteiler angesteuert werden und ist so besonders einfach aufgebaut.
  • In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 400 mit einem Linearförderer 401 als Transporteur in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass die Behälter 402 bereits von einer nicht dargestellten Druckstation mit Druckfarbe versehen mit dem Linearförderer 401 an der UV-Leuchteinheit 410 entlang transportiert und dabei ausgehärtet werden. Die UV-Leuchteinheit 410 umfasst hier ebenfalls eine Matrixanordnung von UV-LEDs 412, die ein UV-Lichtfeld zum Aushärten der Druckfarbe erzeugen.
  • Zu sehen ist auch, dass die meisten UV-LEDs 412a abgeschaltet sind, da sie sich nicht gegenüber dem Behälter 402 befinden. Dagegen sind die UV-LEDs 412 basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED 412b zum Behälter 402 mit unterschiedlichen Intensitäten angeschaltet, um das auf die Druckfarbe am Behälter 402 einwirkende UV-Lichtfeld zu homogenisieren. Dadurch erfolgt die Aushärtung besonders gleichmäßig.
  • Zudem wird das UV-Lichtfeld mit dem Behältertransport durch Umschalten der UV-LEDs 412 mitgeführt. Dazu werden die UV-LEDs 412 der UV-Leuchteinheit 410 mit einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit einzeln oder gruppenweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Transportposition der Behälter 402 gegenüber dem Aushärteabschnitt A bzw. der UV-Leuchteinheit 410 gesteuert. Das UV-Lichtfeld wandert also virtuell mit der Transportbewegung der Behälter 402 mit.
  • Folglich ist es auch bei einem Lineartransporteur 401 möglich, eine Aushärtestation 400 mit einer 2D-Andordnung von UV-LEDs 412 einzusetzen. Dadurch ist die Aushärtestation 400 wenig aufwändig und flexibel einsetzbar.
  • In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 500 mit einem Linearförderer 501 als Transporteur in einer Draufsicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 4 lediglich dadurch, dass hier zwei UV-Leuchteinheiten 510a, 510b gegenüberliegend am Linearförderer 501 angeordnet sind. Beide UV-Leuchteinheiten 510a, 510b sind jeweils mit einem Träger 511a, 511b und einer Matrixanordnung von UV-LEDs 512a, 512b ausgebildet. Beide UV-Leuchteinheiten 510a, 510b arbeiten wie die zuvor in Bezug auf die Figur 4 beschriebene UV-Leuchteinheit 410 und werden entsprechend von einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit so angesteuert, dass die UV-Lichtfelder mit dem Transport der Behälter 502 mitgeführt wird.
  • Dadurch, dass die UV-Leuchteinheiten 510a, 510b beidseitig am Lineartransporteur 501 ausgebildet sind, können beide Behälterseiten geleichzeitig und ohne eine Drehung der Behälter ausgehärtet werden. Dadurch arbeitet die Aushärtestation 500 besonders effizient. Denkbar ist auch, dass bei den Aushärtestationen 100, 200, 300 in den Figuren 1A - 3 zwei gegenüberliegende UV-Leuchteinheiten entlang der Transportbahn angeordnet sind.
  • In der Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer UV-LED 112, 212, 312, 412, 512 dargestellt, wie sie bei den Aushärtestationen 100, 200, 300, 400, 500 der Figuren 1 - 5 zum Einsatz kommen kann. Zudem ist der UV-Sensor 15 zu sehen, der die Abstrahlintensität des UV-Lichts misst und ein entsprechendes Signal an die Steuerungseinheiten weitergibt. Da herstellungs- und alterungsbedingt die Strahlungsleistung von UV-LEDs schwankt, kann dies mit dem UV-Sensor 15 erfasst und über eine entsprechende vorzugsweise Strom-Regelung oder Änderung der PWM kompensiert werden.
  • Denkbar ist auch, dass der UV-Sensor 15' am Transporteur 102, 202, 302, 402, 502 gegenüberliegend zur UV-LED 112, 212, 312, 412, 512 angeordnet ist, wodurch die Strahlungsintensität in Vorwärtsrichtung besonders gut erfasst wird.
  • Es versteht sich, dass in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale nicht auf diese Kombinationen beschränkt sind, sondern einzeln oder in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.

Claims (10)

  1. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks (102a, 202a) auf Behältern (102, 202, 302, 402, 502), mit
    - einem Transporteur (101, 201, 301, 401, 501) zum Transport der Behälter (102, 202) vorzugsweise in Behälteraufnahmen (103, 203, 303), und
    - mit wenigstens einer UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) zum Aushärten der Druckfarbe,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) eine 2D-Anordnung von UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) zur Erzeugung eines UV-Lichtfelds (113, 213) zum Aushärten der Druckfarbe umfasst,
    dass die UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) der wenigstens einen UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) einzeln oder gruppenweise ansteuerbar ausgebildet sind, um das UV-Lichtfeld (113, 213) in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt (A) der Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zu steuern,
    dass eine Steuerungseinheit (106, 206, 306) dazu ausgebildet ist, das UV-Lichtfeld (113, 213) durch eine Leistungssteuerung wenigstens einer der UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) zu verändern, und
    dass die Steuerungseinheit (106, 206, 306) dazu ausgebildet ist, die Leistungen der UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) basierend auf Transportpositionen der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt (A) der Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) zu verändern, um das UV-Lichtfeld (113, 213) mit dem Transport der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) mitzuführen.
  2. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (106, 206, 306) dazu ausgebildet ist, die Leistungen der UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED (112, 212, 312, 412, 512) zu einem auszuhärtenden Behälter (102, 202, 302, 402, 502) zu verändern, um das auf die Druckfarbe am Behälter (102, 202, 302, 402, 502) einwirkende UV-Lichtfeld (113, 213) zu homogenisieren.
  3. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei den UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) wenigstens ein UV-Sensor (15) zugeordnet ist, um eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) zu erfassen und/oder zu regeln, und der insbesondere mit der Steuerungseinheit (106, 206, 306) verbunden ist.
  4. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transporteur (201) zum Transport der Behälter (202) mit Behälteraufnahmen (203) ausgebildet ist, an denen jeweils eine der UV-Leuchteinheiten (210) mitlaufend angeordnet ist.
  5. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (110, 310, 410, 510) stationär an der Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) angeordnet ist.
  6. Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 5, wobei der Transporteuer ein Karussell (301) mit einer Hohlwelle (301a) ist und die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (310) zentral an der Hohlwelle (301a) angeordnet ist.
  7. Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern (102, 202, 302) mit einem Direktdruck (102a, 202a),
    - mit wenigstens einer Aushärtestation (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der Ansprüche 1 - 6, und
    - mit wenigstens einer Druckstation (120, 220) zum Aufbringen der Druckfarbe des Direktdrucks (102a, 202a) auf die Behälter (102, 202, 302),
    wobei die wenigstens eine Druckstation als separate Einheit mit einem eigenen Transporteur ausgebildet ist, die der Aushärtestation (300, 400, 500) vorgeordnet ist,
    oder
    wobei die wenigstens eine Druckstation (120, 220) an dem Transporteur (101, 201) der Aushärtestation (100, 200) angegliedert ist.
  8. Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks (102a, 202a) auf Behältern (102, 202, 302, 402, 502), wobei die Behälter (102, 202, 302, 402, 502) vorzugsweise in Behälteraufnahmen (102, 203, 303) eines Transporteurs (101, 201, 301, 401, 501) transportiert werden und dabei die Druckfarbe mit wenigstens einer UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) ausgehärtet werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mit der wenigstens einen UV-Leuchteinheit (110, 210, 310, 410, 510) durch eine 2D-Anordnung von UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) ein UV-Lichtfeld (113, 213) zum Aushärten der Druckfarbe erzeugt wird,
    wobei die UV-Leuchteinheiten (210) mit dem Transport der Behälter (202) mitlaufen, und wobei die UV-Lichtfelder (213) in Abhängigkeit von Transportpositionen der Behälter (202) gegenüber einem Aushärte- und/oder Pinningabschnitt (A) der Aushärtestation (200) erzeugt werden,
    oder
    wobei die wenigstens eine UV-Leuchteinheit (110, 310, 410, 510) stationär angeordnet ist, und wobei das UV-Lichtfeld (113) mit einer Transportbewegung der Behälter (102, 202, 302, 402, 502) mitgeführt wird, indem die UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) in Abhängigkeit der Transportbewegung angesteuert, vorzugsweise an- und abgeschaltet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) basierend auf einem Abstand der jeweiligen UV-LED (112, 212, 312, 412, 512) zu einem auszuhärtenden Behälter (102, 202, 302, 402, 502) angesteuert werden, um das auf die Druckfarbe am Behälter (102, 202, 302, 402, 502) einwirkende UV-Lichtfeld (113, 213) zu homogenisieren.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein UV-Sensor (15) eine Abstrahlintensität einer oder mehrerer der UV-LEDs (112, 212, 312, 412, 512) misst und darüber die Abstrahlintensität geregelt wird.
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