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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf das Aushärten von Tinten und Beschichtungen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Aushärten von
lichtempfindlichen Tinten und Beschichtungen, unter Verwendung von
Ultraviolettstrahlung.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Lichtempfindliche
Tinten und Beschichtungen werden formuliert, um für beschleunigtes
Aushärten
auf Strahlungsenergie in dem ultravioletten Bereich (250 bis 400
nm) zu reagieren. Die Tinten und Beschichtungen werden, zum Beispiel
in einer Druckerpresse, auf sich bewegende Papierbögen oder
Papierbahnen aufgetragen. Die Papierbahnen oder Papierbögen werden
dann durch einen Strahlungsenergiestrahl, der von einer Aushärtungsvorrichtung
erzeugt wird geleitet, um die Tinten und Beschichtungen Ultraviolettlichtstrahlen
auszusetzen. Aushärtungsvorrichtungen
umfassen typischerweise eine Quelle mit hoher Intensität von Strahlungsenergie,
um hinreichende Mengen an Ultraviolettstrahlung zum schnellen Aushärten der
lichtempfindlichen Tinten und/oder Beschichtungen, die auf das sich
bewegende Substrat aufgetragen wurden, zu erzeugen. Aushärtungsvorrichtungen
umfassen typischerweise einen Reflektor, der angrenzend an die Lampe
positioniert ist, um einen Anteil der Strahlungsenergie umzuleiten,
um einen fokussierten Strahl zu bilden.
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Die
von der Lichtquelle mit hoher Intensität erzeugte Strahlungsenergie
umfasst jedoch Wärme erzeugende
Lichtstrahlen von Infrarotstrahlung und Lichtstrahlen sichtbaren
Lichts zusätzlich
zu den gewünschten
Ultraviolettlichtstrahlen. Wenn sie unbehandelt bleibt, könnte die
Menge an Wärme,
die in den Infrarotlichtstrahlen und in den Lichtstrahlen sichtbaren
Lichts enthalten ist, viele Substrate beschädigen, wie etwa zum Beispiel
für Lebensmittel- und
Getränkebehälter verwendete,
durch Wärme schrumpffähige Etikettierung.
US Pat. Nr. 4,864,145 offenbart eine Aushärtungsvorrichtung, die eine Quecksilberdampflampe
mit hoher Intensität,
unter mittlerem Druck und einen mit Flüssigkeit abgekühlten Reflektor
aufweist. Der Strahl wird durch eine mit Flüssigkeit gefüllte Filterungskammer
geleitet, um Infrarotstrahlung aus dem Strahl zu entfernen. Der Strahl
wird dann von einem abgewinkelten Reflektor durch eine Filterungsscheibe
umgeleitet. US. Pat. Nr. 5,321,595 offenbart eine Aushärtungsvorrichtung, die
mit Flüssigkeit
gefüllte
Röhren
zur Filterung von Infrarotstrahlung aus einem Strahlungsenergiestrahl aufweist.
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Manchmal
ist es notwendig, eine Druckerpresse abzustellen, um zum Beispiel
Anpassungen vorzunehmen. Anhaltende Aussetzung gegenüber Strahlungsenergie
aus einer Aushärtungsvorrichtung während eines
Abstellens könnte
viele Substrate beschädigen.
US. Pat. Nr. 5,722,761 offenbart eine Aushärtungsvorrichtung, die Reflektorelemente,
die geschwenkt werden können,
um auf einen Abschnitt des Strahlungsenergiestrahls aufzutreffen,
wodurch der Durchtritt des Strahlenabschnitts zu dem Substrat verhindert
wird, aufweist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Gerät zum Aushärten von lichtempfindlichem
Material wie etwa zum Beispiel Tinten und Beschichtungen bereit. Das
Gerät umfasst
eine Lampe, die Strahlungsenergie erzeugt, welche Ultraviolettstrahlung
enthält.
Das Gerät
umfasst ferner einen Filterkörper,
der einen offenen Innenraum aufweist, welcher angrenzend an die
Lampe positioniert ist, um mindestens einen Anteil der von der Lampe
erzeugten Strahlungsenergie zu empfangen. Das Gerät umfasst
ferner auf gegenüberliegenden
Seiten des Filterkörpers
eine erste und zweite Scheibe, die Ultraviolettstrahlung gegenüber lichtdurchlässig sind,
um den offenen Innenraum einzuschließen, der eine Kammer bildet.
Das Gerät
umfasst einen Einlass und einen Auslass, die mit der Kammer in Verbindung
stehen und mit einem Fluidzirkulationssystem zum Zirkulieren eines
Kühlmittels
durch die Kammer verknüpfbar
sind. Das Gerät
umfasst ebenfalls ferner einen festen Filter, der in der Kammer
zwischen der ersten und der zweiten Scheibe positioniert ist und
Ultraviolettstrahlung gegenüber
lichtdurchlässig
ist. Der feste Filter ist fähig, von
der Strahlungsenergie, die von dem festen Filter empfangen wird,
im Wesentlichen alle Strahlung über etwa
700 nm zu entfernen, so dass die Strahlungsenergie abgekühlt wird,
um begrenztes Wärmehärten eines
lichtempfindlichen Materials zu ermöglichen.
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Die
Erfindung stellt ebenfalls ein Druckgerät bereit. Das Druckgerät umfasst
mindestens ein Druckgestell, das fähig ist, lichtempfindliche
Tinten oder Beschichtungen auf ein Substrat aufzutragen. Das Druckgerät umfasst
ferner eine an das Druckgestell angrenzende Lampe, die Strahlungsenergie
erzeugt, welche Ultraviolettstrahlung zum Aushärten der auf das Substrat aufgetragenen
lichtempfindlichen Tinten oder Beschichtungen enthält. Das Druckgerät umfasst
ebenfalls eine Filteranordnung, die zwischen der Lampe und dem Substrat
positioniert ist, um Strahlungsenergie zu empfangen, die von der
Lampe in Richtung des Substrats geleitet wird. Die Filteranordnung
umfasst einen Körper,
der einen offenen Innenraum definiert, und gegenüberliegende Scheiben, die den
Innenraum des Körpers
einschließen,
um eine Kammer zu bilden. Die Filteranordnung umfasst ferner einen
Einlass und einen Auslass zum Zirkulieren eines Fluids durch die
Kammer. Die Scheiben und der feste Filter sind jeweils lichtdurchlässig gegenüber Ultraviolettstrahlung.
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Die
Erfindung stellt ferner ein System zur Filterung eines Strahlungsenergiestrahls
bereit. Das System umfasst einen Körper, der einen offenen Innenraum
definiert, und ein Paar Scheiben, die an gegenüberliegenden Seiten des Körpers gesichert
sind, um eine eingeschlossene Kammer zu definieren. Jede der Scheiben
ist gegenüber
mindestens einem Anteil des Strahlungsenergiestrahls lichtdurchlässig. Das
System umfasst einen Einlass und einen Auslass, die mit der Kammer
in Verbindung stehen, um die Kammer mit einem Zirkulationssystem
zum Zirkulieren eines flüssigen
Kühlmittels
durch die Kammer zu verknüpfen.
Das System umfasst ein Verschlusssystem, in dem eine Vielzahl von
opaken Partikeln in dem flüssigen
Kühlmittel
suspendiert ist, so dass die opaken Partikel mit dem flüssigen Kühlmittel
durch die Kammer zirkuliert werden können. Das Verschlusssystem
weist ebenfalls ein Fallensystem zum gezielten Entfernen der opaken
Partikel aus dem zirkulierenden flüssigen Kühlmittel auf.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Zum
Zweck der Darstellung der Erfindung wird in den Zeichnungen eine
Form gezeigt, die gegenwärtig
bevorzugt wird; jedoch versteht es sich, dass sich diese Erfindung
nicht auf die genauen gezeigten Anordnungen und Instrumentalitäten beschränkt.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer mit Papierbögen gespeisten Druckerpresse
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die ein Gerät
zum Aushärten
eines lichtempfindlichen Materials aufweist;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Aushärtungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine entlang den Linien 3-3 aus 2 genommene
Schnittansicht;
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4 ist
eine Schnittansicht eines Aushärtungsgeräts gemäß der vorliegenden
Erfindung, das mehrere feste Filter aufweist;
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5 und 6 sind
Schnittansichten, die jeweils ein Aushärtungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen, das eine Infraroterzeugungsvorrichtung stromaufwärts von
einer Ultravioletterzeugungsvorrichtung aufweist;
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7 ist
eine schematische Ansicht eines Filterungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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7A ist
eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines alternativen Filterungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche
Teile identifizieren, wird ein Gerät 10 zum Aushärten lichtempfindlicher
Tinten und Beschichtungen, die zum Beispiel bei mit Papierbahnen
und Papierbögen
gespeisten Druckerpressen verwendet werden, gezeigt. Unter Bezugnahme auf
die schematische Darstellung von 1 ist das Gerät 10 auf
einer mit Papierbögen
gespeisten, an einem Druckgestell 14 angrenzenden Druckerpresse 12 installiert
gezeigt. Das Druckgestell 14 umfasst einen Transferzylinder 16 und
einen Druckzylinder 18 in einem unteren Abschnitt des Gestells.
Die Transfer- und Druckzylinder 16, 18 des Druckgestells 14 kontaktieren
die Transfer- und Druckzylinder angrenzender Druckgestelle, um eine
Reihe von miteinander verbundenen Zylindern zum Leiten von Papierbögen 20 durch
die Presse 12 zu bilden. Das Druckgestell 14 umfasst
ferner einen Plattenzylinder 22 und einen Gummituchzylinder 24 in
einem oberen Abschnitt des Druckgestells 14. Der Plattenzylinder 22 und
der Gummituchzylinder 24 führen dem Papierbogen 20 eine
lichtempfindliche Tinte zu, die auf den Papierbogen 20 aufgetragen
wird, während
er zwischen den Gummituchzylinder 24 und den Druckzylinder 18 des
Druckgestells 14 geleitet wird.
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Das
Gerät 10 wird,
unterstützt
von einem Zwischendeckgehäuse 26,
das senkrechte obere und seitliche Plattenabschnitte 28, 30 aufweist,
in der schematischen Darstellung aus 1 gezeigt.
Das Gerät 10 kann
innerhalb des Zwischendeckgehäuses 26 auf
jede beliebige Art und Weise wie etwa durch Einklammern (nicht gezeigt)
montiert werden. Das Zwischendeckgehäuse 26 ist mit einem
Hauptpressengehäuse 32 verknüpft, so
dass das Gerät 10 innerhalb
der Presse 12 von dem Hauptgehäuse 32 und dem Zwischendeckgehäuse 26 eingeschlossen ist.
Die Unterstützung
des Geräts 10 auf
diese Art und Weise positioniert das Gerät 10 angrenzend an den
Druckzylinder 18 des Druckgestells 14 in der gezeigten
angewinkelten Ausrichtung, um Ultraviolettstrahlung zu einem Papierbogen 20 zu
leiten. Die Verknüpfung
zwischen dem Zwischendeckgehäuse 26 und
dem Hauptgehäuse 32 ermöglicht vorzugsweise
die Entfernung des Geräts 10 aus
dem in 1 gezeigten eingeschlossenen Zustand zur Wartung
des Geräts 10.
Das Zwischendeckgehäuse 26 könnte zum
Beispiel schwenkbar an dem Hauptgehäuse 32 auf die in
US Pat. Nr. 5,832,833 beschriebene Art und Weise gesichert werden,
um Zugang zu dem Gerät 10 zu
ermöglichen.
Alternativ dazu könnte das
Zwischendeckgehäuse 26 zum
Beispiel unter Verwendung einer Zungen-und-Schlitz-Verknüpfung gänzlich aus
dem Hauptgehäuse 32 entfernbar
sein.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist das Gerät 10 aus
der Druckerpresse 12 entfernt gezeigt. Das Gerät umfasst
eine Lampe 34 mit hoher Intensität, die die Quelle der Strahlungsenergie,
welche Ultraviolettstrahlung zum Aushärten von lichtempfindlichem Material
wie etwa der auf den Papierbogen 20 in der Druckerpresse 12 aufgetragenen
lichtempfindlichen Tinte enthält,
bereitstellt. Die Lampe 34 ist vorzugsweise eine Quecksilberdampflampe
unter mittlerem Druck, an sich auf dem Fachgebiet bekannt. Derartige
Lampen weisen Leistungsanforderungen auf, die von etwa 5 000 bis
25 000 Watt reichen. Ein Beispiel einer derartigen Lampe mit hoher
Intensität
ist die durch Luft abgekühlte
Quecksilberdampflampe unter mittlerem Druck, die in US Pat. Nr.
4,864,145, dessen Beschreibung hierin unter Bezugnahme inkorporiert ist,
beschrieben wird. Derartige Lampen produzieren Strahlungsenergie,
die Ultraviolett- und Infrarotstrahlung sowie sichtbares Licht umfasst.
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Das
Gerät 10 umfasst
ferner einen Reflektor 36, der eine parabelförmig gebogene
Oberfläche 38 aufweist.
Das Gerät 10 umfasst
Lampenstützeinfassungen 40,
die an gegenüberliegenden
Seiten des Reflektors 36 gesichert sind. Jede der Stützeinfassungen 40 umfasst
eine Öffnung 42 zum
Empfang einer Endhalterung der Lampe 34, so dass sich die Lampe 34 parallel
zu dem Reflektor 36 und im regelmäßigen Abstand von einer zentralen
Linie der parabelförmigen
Oberfläche 38 erstreckt.
Der Reflektor 36 definiert einen hohlen Innenraum 44 zur
Zirkulation von Wasser oder einem auf Wasser basierenden Kühlmittel
durch den Innenraum 44, um den Reflektor 36 abzukühlen. Mit
Flüssigkeit
abgekühlte
Reflektoren sind, wie in US Pat. Nr. 4,864,145, dessen Beschreibung
hierin unter Bezugnahme inkorporiert ist, beschrieben, bekannt.
Der Reflektor 36, der auf diese Art und Weise in Bezug
auf die Lampe 34 positioniert ist, funktioniert, um einen
Anteil der von der Lampe 34 ausgesandten Strahlungsenergie
umzuleiten. Der von dem Reflektor 36 umgeleitete Anteil
wird mit einem direkt ausgesandten Anteil verbunden, um einen fokussierten
Strahlungsenergiestrahl zu bilden.
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Das
Gerät 10 umfasst
ferner eine Filteranordnung 46, die detaillierter in 3 gezeigt
wird. Die Filteranordnung 46 ist an dem Reflektor 36 auf
die unten detaillierter beschriebene Art und Weise gesichert, so
dass der fokussierte Strahlungsenergiestrahl von dem Reflektor 36 durch
die Filteranordnung 46 geleitet wird. Die Filteranordnung 46 ist
gegenüber
Ultraviolettstrahlung in dem fokussierten Strahl lichtdurchlässig, aber
filtert nicht gewünschte Strahlung,
die in dem fokussierten Strahl Wärme
erzeugt, heraus.
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Die
Filteranordnung 46 umfasst einen Körper 48, der Seitenwände 50 und
Endwände 52 aufweist, die
einen offenen Innenraum bilden. In dem Körper 48 gebildete
Aussparungen 56 empfangen gegenüber Ultraviolettstrahlung lichtdurchlässige Scheiben 58,
um den offenen Innenraum 48 des Körpers einzuschließen, um
eine Kammer 54 zu bilden. Die Scheiben 58 sind
vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das erhöhten Temperaturen
gegenüber
resistent ist. Die Filteranordnung 46 umfasst an jeder
Endwand 52 des Körpers 48 Halterungen 60.
Die Halterungen 60 ermöglichen
die Verknüpfung
zwischen der Filteranordnung 46 und einem Zirkulationssystem
zum Leiten eines flüssigen
Kühlmittels 62 wie etwa
Wasser oder einer Mischung aus Wasser und Glycerol durch die Kammer 54.
Wie in 1 gezeigt, wird das Gerät 10 an dem Zwischendeckgehäuse 26 montiert,
so dass das Gerät 10 in
einem Winkel in Bezug auf die Presse 12 ausgerichtet ist.
Die angewinkelte Ausrichtung des Geräts erleichtert das Zielen mit
dem gefilterten Strahl des Geräts 10 auf
einen Papierbogen 20, der von dem Druckzylinder 18 getragen
wird. Das Gerät 10 wird
vorzugsweise so montiert, dass sich die Halterungen 60,
die sich auf derselben Seite des Körpers 48 befinden,
in Bezug auf die Kammer 54 oben befinden. Diese Konstruktion und
Ausrichtung der Filteranordnung 46 wird weniger wahrscheinlich
Lufteinschlüsse
innerhalb der Kammer 54 der Filteranordnung 46 schaffen,
als es eine Ausrichtung, in der sich die Halterungen 60 in
Bezug auf die Kammer 54 unten befinden, tun würde.
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Das
Gerät 10 umfasst
ferner einen festen Filter 64, der innerhalb der Kammer 54 der
Filteranordnung 46 positioniert ist. Der feste Filter 64 wird
in Einschnitten 68 empfangen, die in Stützplatten 66 gebildet
sind, die sich innerhalb der Kammer 54 angrenzend an die
Seitenwände 50 des
Körpers 48 befinden.
Die Filteranordnung 46 umfasst ferner eine Halterplatte 70 an
jeder der gegenüberliegenden
Seiten des Körpers 48,
um die Scheiben 58 an dem Körper 48 mit dem festen
Filter 64 und den verbundenen Stützplatten 66, die
innerhalb der Kammer 54 zwischen den Scheiben 58 positioniert
sind, zu sichern. Die Halterplatten 70, die jede eine zentrale
Apertur 72 aufweisen, sind an dem Körper 48 der Filteranordnung 46 mittels
Verbindungsstücken 74 mit
Gewinde gesichert. Eine Dichtung 76 ist zwischen den Aussparungen 56 des
Körpers 48 und
den Scheiben 58 positioniert, um die Kammer 54 abzudichten,
um die Zirkulation des flüssigen
Kühlmittels 62 zu
ermöglichen.
Die eingeschlossene Kammer 54 der Filteranordnung 46 ermöglicht das
Umgeben des festen Filters 64 mit dem durch die Kammer 54 zirkulierten flüssigen Kühlmittel 62.
Die Konstruktion der Filteranordnung 46 erleichtert den
Zugang zu der Kammer 54 zur Wartung oder zur Entfernung
und Ersetzung des festen Filters 64.
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Der
feste Filter 64 entfernt ungewollte Wärme produzierende Strahlung
wie etwa Infrarotstrahlung aus dem fokussierten Strahl, während die
Ultraviolettstrahlung durch den Filter hindurch treten kann. Derartige
Materialien, die manchmal als „Bandpass-" oder „UV-Pass"-Filtermaterialien bezeichnet werden, sind
an sich bekannt. Der feste Filter 64 ist vorzugsweise fähig, im
Wesentlichen alle Strahlung über
ungefähr
700 nm aus dem fokussierten Strahl zu filtern.
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Die
Zugabe eines Glycerol zu dem durch die Kammer 54 zirkulierten
flüssigen
Kühlmittel 62 ermöglicht ebenfalls
einige Filterung der Wärme
produzierenden Strahlung aus dem Energiestrahl. Die Scheiben 58,
die eine ultraviolet-lichtdurchlässige Einschließung für die Kammer 54 bereitstellen,
können
ebenfalls eine zusätzliche
Filterungswirkung zum Reduzieren von Wärme produzierender Strahlung
aus dem Strahlungsenergiestrahl bereitstellen. Durch die Platzierung
des festen Filters 64 innerhalb des zirkulierenden flüssigen Kühlmittels 62 in
der Kammer 54 wird aus dem festen Filter 64 Wärme entfernt,
die von der gefilterten Strahlungsenergie über 700 nm verursacht wird.
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Das
Gerät 10 umfasst
Verknüpfungsstücke 78,
die den Reflektor 36 an der Filteranordnung 46 sichern.
Jedes Verknüpfungsstück 78 umfasst
gegenüberliegende
erste und zweite Endabschnitte 80, 82. Der erste
Endabschnitt 80 umfasst einen Einschnitt 84, in
dem die Filteranordnung 46 empfangen wird. Die Verknüpfungsstücke 78 sind
an dem Reflektor 36 mittels Verbindungsstücken (nicht
sichtbar), die in Löchern 86 in
den zweiten Endabschnitten 82 der Verknüpfungsstücke empfangen werden, gesichert. Elemente
mit Gewinde 88, die von den eingeschnittenen ersten Endabschnitten 80 der
Verknüpfungsstücke 78 empfangen
werden, positionieren die Filteranordnung zwischen gegenüberliegenden
Verknüpfungsstücken 78,
wie in 3 gezeigt. Die Verknüpfung der Filteranordnung 46 mit
dem Reflektor 36 könnte
mit anderen Mitteln durchgeführt
werden. Zum Beispiel könnte
das Gerät 10 eine
angewinkelte, an den Seiten bzw. am oberen Ende des Reflektors 36 und
der Filteranordnung 46 gesicherte Klammer umfassen.
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Wie
vorher beschrieben produzieren die Lampe 34 der Reflektor 36 des
Geräts 10 einen Strahlungsenergiestrahl,
der die gewünschte
Ultraviolettstrahlung sowie Infrarotstrahlung und Lichtstrahlen
sichtbaren Lichts enthält.
Der Durchtritt des Strahls durch die Filteranordnung 46 entfernt
Wärme produzierende
Lichtstrahlen der Infrarotstrahlung und sichtbaren Lichts. Der sich
ergebende abgekühlte
Strahl, der aus der Filteranordnung 46 heraustritt, besteht
fast gänzlich
aus Ultraviolettstrahlung sowie Strahlung in dem purpur-blauen Abschnitt
des sichtbaren Spektrums. Die Bereitstellung eines derartigen abgekühlten Strahls
der Strahlungsenergie ist höchst wünschenswert
beim Drucken auf wärmeempfindlichen
Substraten wie etwa Wärmeschrumpfpolymeren,
die zur Etikettierung von Behältern
verwendet werden. Der abgekühlte
Strahl ist ebenfalls wünschenswert,
wo mehrere Aushärtungszyklen
für ein Substrat
wie etwa für
mehrfarbige Auftragungen erforderlich sein können.
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Die
Kombination des festen Filters 64 innerhalb der mit Flüssigkeit
abgekühlten
Kammer 54 der Filteranordnung 46 stellt eine höchst kompakte
Vorrichtung zum Bilden des abgekühlten
Strahls, der Ultraviolettstrahlung enthält, bereit. Derartige Platz sparende
Effizienz ist höchst
wünschenswert
und führt
zu größerer Anwendbarkeit
des Geräts
in Vorrichtungen wie etwa der neuen Generation digitaler Druckerpressen,
bei denen Kompaktheit erforderlich ist.
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Einige
Druckerpressen sind angepasst, um den Strom zu der Lampe während Verlangsamungen oder
Abstellungen zu unterbrechen, um das Erwärmen der Druckerpressenkomponenten
einzuschränken
und um dann die Lampe rückzuzünden, wenn das
Substrat sich wieder ausreichend bewegt. Während dies theoretisch möglich ist,
liegt die Spannung, die erforderlich ist, um einen „warmen" Bogen zu zünden, vor
dem Rück-Kondensieren
in der Praxis in der Größenordnung
von der 5-bis 10fachen
Betriebsspannung. Aus Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgründen ist dies keine praktische
Lösung.
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Bei
ausgedehnter Aussetzung eines Druckzylinders gegenüber dem abgekühlten Strahl
der vorliegenden Erfindung wurde die Temperatur des Zylinders lediglich
nach 40 Minuten Aussetzung um 5 Grad Fahrenheit erhöht. Eingeschränktes Erwärmen des
Presszylinders ist wünschenswert,
da von dem Zylinder absorbierte Wärme auf das Substrat transferiert
werden könnte.
Das Gerät 10 ist
höchst
wünschenswert
zum Drucken auf sehr dünnen
Substraten sowie zum Drucken auf wärmeempfindlichem Material wie
etwa auf Wärmeschrumpfmaterialien, die
derzeit herkömmlicherweise
zum Etikettieren von Behältern
verwendet werden. Der von dem Gerät 10 bereitgestellte
abgekühlte
Strahl erleichtert ebenfalls mehrfarbige Druckauftragungen, wo das
Substrat mehreren Aussetzungen gegenüber des Strahlungsenergiestrahls
im Anschluss an die Auftragung jeder Farbe unterliegen kann.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird ein alternatives Gerät 90 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, das ein Paar mit Abstand angeordneter fester
Filter 64 aufweist, die innerhalb des Körpers 48 der Filteranordnung 46 positioniert
sind. Die mit Abstand angeordneten Filter 64 könnten angepasst werden,
um getrennte Fächer 92 zu
definieren, in denen flüssige
oder gasförmige
Materialien, die variierende Opazität aufweisen, zirkuliert werden
könnten, um
Verstellbarkeit der Strahlungsenergieübertragungscharakteristiken
bereitzustellen. Es sollte hinzugefügt werden, dass eine Abweichung
der Übertragungseigenschaften
der Filteranordnung ebenfalls durch das Variieren der relativen
Dicke der Fächer, wie
von den geeigneten Materialien erfordert, möglich sind.
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Es
gibt gewisse UV-Beschichtungen, für die eine kontrollierte Menge
an Erwärmung
für optimales Aushärten tatsächlich wünschenswert
ist. Eine kontrollierte Menge an Erwärmung ist ebenfalls wünschenswert
zum Aushärten
von UV-Beschichtungen auf geschlossenen Substraten wie etwa Polycarbonat,
Polyester und Styrol, wo das Erwärmen
während der Reaktion
die Adhäsionscharakteristiken
der Materialien auf dem Substrat erhöhen kann. Dies trifft insbesondere
dann zu, wenn diese Materialien eine Beschichtung aufweisen, die
vor der Tinte aufgetragen wurde, um das Dynniveau des Substrats
aufzuwerten. Eine derartige „Vorbeschichtung" bindet besser mit
der oberen Tinte oder Beschichtung, wenn sie auf über die
Umgebungstemperatur erwärmt
wird. Variationen der Foto-Polymer-Chemie können manchmal die Menge an
benötigter
Wärme reduzieren,
aber dies ist nicht immer möglich
oder realisierbar. Deswegen wäre
die Zugabe einer kontrollierten Menge an Wärme durch die Aushärtungsvorrichtung bei
derartigen Auftragungen wünschenswert.
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Unter
Bezugnahme auf 5 befindet sich eine Erwärmungsvorrichtung 94 wie
etwa ein IR-Sender stromaufwärts
von dem Gerät 10,
um das kontrollierte Erwärmen
des Substrats vor der Aussetzung gegenüber dem Strahlungsenergiestrahl
bereitzustellen. Alternativ dazu umfasst ein Aushärtungsgerät 96,
wie in 6 dargestellt, die Filteranordnung 46 und
inkorporiert stromaufwärts
von einer Lampe 100 und einem Reflektor 102 zusätzlich eine
IR-Erwärmungsvorrichtung 98,
um eine Dosis der infraroten Energie unmittelbar stromaufwärts von
dem abgekühlten
Ultraviolettstrahl anzuwenden.
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Unter
Verwendung der geeigneten IR-Aussendevorrichtung können sehr
genau kontrollierte Temperaturparameter erreicht werden. Ein Weg,
dies zu erreichen, besteht darin, eine Kurzwellen-IR-Vorrichtung
einzubeziehen, die eine niedrige Wärmeträgheit aufweist und die Fähigkeit,
die Menge an Wärme,
die von Kontrollmitteln, die dem Fachmann bekannt sind, erzeugt
wird, unendlich zu variieren. Der IR-Sender wird abgestimmt, um die geeignete Menge
an Erwärmungswirkung
zu produzieren, und aufgrund der niedrigen Wärmeträgheit kann die Vorrichtung
unverzüglich
ausgeschaltet werden, wann immer die Maschine oder das Substrat
stationär
sind. Es ist ebenfalls möglich,
dass geeignete Kontrollmittel, die Temperaturfühlmittel in einem geschlossenen Schleifensystem
verwenden, proportionale Kontrolle der UV- und/oder Erwärmungsvorrichtungsparameter
für konstante
Substrattemperatur bereitstellen könnten. Derartige Kontrolle
wäre zum
Beispiel während
eines Betriebs mit variabler Geschwindigkeit höchst wünschenswert.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen, die in 5 und 6 gezeigt sind,
beschränkt.
Das Aushärtungsgerät könnte mehrere
Erwärmungsvorrichtungen
vor der allgemeinen Stelle der UV-Aushärtungsvorrichtung
umfassen, um eine vorbestimmte Temperatur des Substrats zum optimalen
Aushärten
zu erreichen, ohne Beschädigung
des Substrats oder schädliche
Wirkung auf die Ausstattung und Umgebung nahe der UV-Vorrichtung.
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Unter
Bezugnahme auf 7 ist ein System zur Filterung
eines Strahlungsenergiestrahls gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Das Filterungssystem umfasst ein Verschlusssystem 104,
das optionale zusätzliche
Filterung während
der Verlangsamungen oder Abstellungen eines Substrats ermöglicht,
zum Beispiel um exzessive Aussetzung des Substrats gegenüber dem
Strahlungsenergiestrahl einzuschränken. Das Verschlusssystem 104 umfasst
eine Vielzahl von opaken Partikeln 106, die gegenüber einem
zirkulierenden flüssigen
Kühlmittel inert
und zur Suspension in dem flüssigen
Kühlmittel fähig sind.
Die Suspension der Partikel 106 in dem flüssigen Kühlmittel
ermöglicht
die Zirkulation der Partikel zu einer Filteranordnung 110 eines
Aushärtungsgeräts 108,
um eine zusätzliche
Filterung des Strahls zu dem, welches anderweitig von der Filteranordnung 110 ohne
die suspendierten Partikel 106 bereitgestellt ist. Die
opaken Partikel 106 sind vorzugsweise aus einem magnetisch
anziehbaren Material wie etwa einem ferromagnetischen Material gefertigt, um
ihre Entfernung aus dem zirkulierenden Kühlmittel auf die zu beschreibende
Art und Weise zu ermöglichen,
wenn die zusätzliche
Filterung durch das Verschlusssystem 104 nicht benötigt wird.
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Das
Verschlusssystem 104 wird in ein Zirkulationssystem 112 für das flüssige Kühlmittel,
das einen Anschlusstank 114 und eine Pumpe 116 umfasst,
inkorporiert. Das Verschlusssystem 104 umfasst ferner eine
magnetische Falle 118 zum Entfernen der opaken Partikel 106 aus
dem zirkulierenden flüssigen
Kühlmittel.
Die Falle 118 umfasst einen Elektromagneten 120 zum
Erzeugen eines Magnetfelds, das eine ausreichende Stärke aufweist,
um die opaken Partikel 106 anzuziehen und zu halten und dadurch
ihre Zirkulation zu der Filteranordnung 110 zu verhindern.
Das Fallensystem 118 umfasst Einlass- und Auslassgefäße 122, 124,
die an den Elektromagneten 120 angrenzen und mit dem Zirkulationssystem 112 stromaufwärts bzw.
stromabwärts von
der Filteranordnung 110 des Geräts 108 verknüpft ist.
Die Einschließung
getrennter Einlass- und Auslassgefäße 122, 124 erleichtert
die schnellere Entfernung der opaken Partikel 106 aus dem
zirkulierenden Kühlmittel.
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Zusätzliches
Verschließen
könnte
ebenfalls durch das Einbeziehen getrennter Fächer 126 innerhalb
der Filteranordnung 110 und das Zirkulieren einer opakeren
Flüssigkeit
oder eines opakeren Gases in einer der Kammern bereitgestellt werden.
Eine feste Filtervorrichtung, die fähig ist, gezielt lichtdurchlässig oder
opak gegenüber
der Strahlungsenergie zu sein, wie etwa als Reaktion auf elektrischen
Strom, könnte
ebenfalls die zusätzliche
Filterung bereitstellen.
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7A stellt
ein alternatives Filterungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
dar. Das Filterungssystem umfasst ein Verschlusssystem 130, das
ein Zirkulationssystem 132 zum Leiten eines flüssigen Kühlmittels
zu einer ersten Filteranordnung 134 aufweist. Die erste
Filteranordnung 134 umfasst einen Filterkörper 136 und
ultraviolet-lichtdurchlässige
Scheiben 138, die eine Kammer 140 zum Empfangen
des zirkulierenden flüssigen
Kühlmittels
definieren. Das Verschlusssystem 130 umfasst, ähnlich dem
Verschlusssystem 104, eine Vielzahl opaker Partikel 142 in
Suspension in dem flüssigen
Kühlmittel
zur Zirkulation durch die Kammer 140 der ersten Filteranordnung 134.
Das Verschlusssystem 130 umfasst, ebenfalls ähnlich dem
Verschlusssystem 104, ein Fallensystem (nicht gezeigt),
das einen Elektromagneten zum Entfernen der suspendierten Partikel 142 aus
der Zirkulation zu der ersten Filteranordnung 134 aufweist,
wenn keine zusätzliche
Filterung des Strahlungsenergiestrahls benötigt wird.
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Das
Filterungssystem aus 7A umfasst ferner eine zweite
Filteranordnung 144, die angrenzend an die erste Filteranordnung 134 positioniert
ist. Die zweite Filteranordnung 144 umfasst einen Filterkörper 146 und
gegenüberliegende
Scheiben 148, die auf eine ähnliche Art und Weise wie die
erste Filteranordnung 134 eine Kammer 150 definieren.
Die zweite Filteranordnung 144 ist mit einem Zirkulationssystem 152 zum
Empfang eines flüssigen
Kühlmittels
in der Kammer 150 verknüpft.
Ein fester Filter 154 ist, ähnlich wie der feste Filter 64,
innerhalb der Kammer 150 der zweiten Filteranordnung 144 positioniert.
Die Verwendung separater Filteranordnungen 134, 144,
die mit getrennten Zirkulationssystemen 132, 152 verknüpft sind,
verhindert Kontakt zwischen den opaken Partikeln 142 des
Verschlusssystems 130 und dem festen Filter 154.
Die Trennung des festen Filters 154 von den zirkulierenden
Partikeln 142 dient zum Verlängern der Haltbarkeit des festen
Filters 154 durch das Verhindern von Abnutzung, die andernfalls
auftreten könnte,
wenn die zirkulierenden Partikel 142 und der feste Filter 154 in
derselben Kammer enthalten sind.
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Die
zweite Filteranordnung 144 ist zwischen der Lampen/Reflektor-Anordnung 156 und
der ersten Filteranordnung 134 positioniert. Auf diese Art
und Weise wird der von der Lampen-/Reflektor-Anordnung 156 erzeugte
Strahlungsenergiestrahl zuerst durch die zweite Filteranordnung 144 und
dann durch die erste Filteranordnung 134 des Verschlusssystems 130 geleitet,
bevor er zu dem Substrat 158 geleitet wird.
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Wie
zuvor erörtert,
bezieht sich die Erfindung auf Aushärtungsmaterialien auf verschiedenen
Substraten. Die eingeschränkte
Wärmehärtung der
vorliegenden Erfindung weist Anwendung über die Grafikbranche hinaus
auf jede Anwendung, bei der während
des Aushärtens
erzeugte Wärme
eine schädliche
Wirkung auf entweder die Ausstattung, in der die Aushärtungsvorrichtung
montiert ist, oder auf das Substrat, das ausgehärtet wird, aufweisen würde, auf.
Beispiele können
bei Bodenbelägen
oder bei der auf Elektronik bezogenen Branche für das Aushärten von CD- und DVD-Platten,
die UV-ausgehärtetes
Material aufweisen, gefunden werden.
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Während die
vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen der
verschiedenen Figuren beschrieben wurde, versteht es sich, dass
andere, ähnliche
Ausführungsformen
verwendet werden können
oder Abwandlungen und Zugaben an der beschriebenen Ausführungsform
vorgenommen werden können,
um dieselbe Funktion der vorliegenden Erfindung durchzuführen, ohne
davon abzuweichen. Deswegen sollte die vorliegende Erfindung nicht
auf eine einzelne Ausführungsform
beschränkt
sein, sondern sollte eher in Breite und Bereich gemäß der Auflistung
der angehängten
Patentansprüche
ausgelegt werden.