Digitale Drucktechnologie

8.1 Inkjet

Gliederung der Vorlesung - Aktualisierung  1. Einführung  2. Terminologie der digitalen Druckverfahren  3. Übersicht über Digitale Druckverfahren  4. Wertschöpfungskette und Workflow

19.11.2012 (Frau Hafner)

 5. Grundlagen der Bildübertragung

26.11.2012 (Prof. Dörsam)

6. Rasteralgorithmen

14.01.2012 (Prof. Dörsam)

 7. Elektrofotografie 8. Inkjet

 9. Thermografie 10.E-Books und E-Book-Reader 11.Digitaldruckverfahren im Funktionalen Drucken

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Achtung! Vorlesung am 17.12.2012 fällt aus

Gliederung 1.

Einführung  Entwicklung  Vergleich mit anderen Verfahren

2.

Inkjet Verfahren Continuous Inkjet  Binary Deflecting  Multi Deflecting  Hertz  Aerosol Print



      

Drop on Demand Thermo-Inkjet Piezo-Inkjet Elektrostatischer Inkjet Akustischer Inkjet Weitere Technologien

Sonderformen  Indirekter Inkjet - Nanografie  Düsenloser Inkjet - LaserSonic

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Einführung: Inkjet Verfahren  Inkjet ist ein digitales Druckverfahren auf Basis der NIP1)Technologie  Tintenstrahldrucker sind Matrixdrucker, das Druckbild wird durch das Setzen einzelner kleinen Bildpunkte erzeugt  Bebilderungssystem, Bildträger und Farbwerk sind in einem System zusammengefasst  Es wird kein Bildträger benötigt, die Bebilderung erfolgt direkt auf den Bedruckstoff  Es lassen sich viele Fluide auf beliebigen Oberflächen drucken  Das wichtigste digitale Druckverfahren (neben Elektrofotografie) mit großem Entwicklungspotenzial hinsichtlich Anwendungen, Geschwindigkeit etc.

1) Non-Impact-Printing

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Bilder: Hydanis AG

Einführung: Entwicklung des Inkjets 1749:

Bericht über die Effekte der statischen Energie auf einen Tropfenstrom, Abbé Jean Antoine Nollet

1948:

Die erste Tintenstrahlvorrichtung; Siemens Elema;

1955:

Der erste Textdrucker auf Tintenstrahlbasis, Ascoli

1964:

Elektrostatisch deflektierendes Inkjet, Richard G. Sweet

1965:

Die erste Tintenstrahl-Schreibmaschine, Paillard

1967:

Der erste Tintenstrahldrucker, IBM

1972:

Mit Impulstechnik arbeitendes Tintenstrahlverfahren, Zoltan

1973:

Das erste Tintenstrahl-Identifikationssystem, IPD

1977:

Der erste Printer mit einer MehrkopfTechnologie, IPD

1987:

Der erste Farbdrucker, HP

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Bild: www.inksystems.de

Einführung: Vergleich mit anderen Verfahren Vorteile:  günstiger als konventionelle Druckverfahren (meist bei kleinen bis mittleren Auflagen)  Personalisierung der Druckerzeugnisse möglich  Direkte Ausgabe der Dateien mit geringen Maschinenrüstzeiten  Anpassung der Fluide auf Bedruckstoff und Anwendung teilweise möglich  Druck auf nichtsaugfähige Materialien (Folien, Filme, Metalle, harte Gegenstände) möglich  Möglichkeit zur Erstellung von 3D-Drucken  Berührungsloses, rückwirkungsfreies Druckverfahren; begrenzt auch auf nicht-planaren Oberflächen Nachteil:  Reinigung der Druckköpfe ist aufwendig

 Fluide und Druckköpfe müssen aufeinander abgestimmt werden  Tinten z. T. nicht dokumentenecht, bleichen aus  Druckgeschwindigkeit vs. Qualität Digitale Drucktechnologie | 8.1 Inkjet | 6

Bilder: Hydanis AG

Einführung: Vergleich mit anderen Verfahren Verfahren

Druckform

Schichtdicke

Auflösung

Druckgeschwindigkeit

Viskosität der Farben

Am häufigsten eingesetzte Bedruckstoffe

Elektrofotografie

Nein

2 bis 30 µm1)

Bis 250 Linien/cm

≈ 0,16 m/s

≈15 mPa·s (Flüssigtoner)

Papier

1,75 m/s2)

0,5 bis 50 mPa·s

Papier, Folie, Karton Textilien, Leder, Glas, Holz, Metall

Inkjet

Nein

0,5 bis 15 µm

Bis 500 Linien/cm

Tiefdruck

Ja

0,5 bis 2 μm

40 bis 140 Linien/cm

5 bis 15 m/s

50 bis 100 mPa·s

Papier, Karton, Folie

Flexodruck

Ja

0,5 bis 2 μm

200 bis 600 Linien/cm

Bis 15 m/s

50 bis 100 mPa·s

Kunststoff- und Aluminiumfolie, Papier

Bis 15 m/s

1 bis 40 Pa·s

Papier, Karton, Folie, Textilien, Leder, Filz, Glas, Holz, Metall

Bis 15 m/s

40 bis 100 Pa·s

Papier, Karton, spezielle Folie

Siebdruck

Ja

20 bis 100 μm

90 bis 200 Linien/cm

Bogenoffsetdruck

Ja

1 µm

Bis 1000 Linien/cm

1) Durch den Durchmesser der Tonerpartikel begrenzt 2) Océ «JetStream»

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Einführung: Funktionsprinzip

 Beim Inkjet Verfahren sind Bebilderungssystem, Bildträger und Farbwerk in einem System zusammengefasst  Es werden Tropfen erzeugt, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus dem Druckkopf austreten  Die Tropfen landen nach Bebilderungssignal auf dem Bedruckstoff und erzeugen Druckmuster  Die Tropfen können mit verschiedenen Technologien erzeugt werden  Somit unterscheiden sich die einzelnen InkjetDruckköpfe in ihrem Aufbau von einander

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Bild: Handbuch der Printmedien, Kipphan, 2000

Wertschöpfungskette Printmedien

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PostPress

Distribution

Press

z.B. Kleben Schneiden Falzen …

Weiterverarbeitung

z.B. Offset Siebdruck Digitaldruck …

Drucken

z.B. Proof RIP Belichter CD/DVD Internet …

Ausgabe

Pre-Press (Vorstufe)

z.B. Bildbearbeitung Layout Ausschießen …

Verarbeitung

Eingabe

z.B. Text Grafik Bild …

Einführung: Funktionsprinzip

 Beim Inkjet Verfahren sind Bebilderungssystem, Bildträger und Farbwerk in einem System zusammengefasst

Elektronische Daten (aus Vorstufe)

 Es werden Tropfen erzeugt, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus dem Druckkopf austreten  Die Tropfen können mit verschiedenen Technologien erzeugt werden

 Die Tropfen landen nach Bebilderungssignal auf dem Bedruckstoff und erzeugen Druckmuster  Somit unterscheiden sich die einzelnen Inkjet- Druckköpfe in ihrem Aufbau voneinander

Druckkopf (Bebilderung, Bildträger, Farbwerk)

Tropfen

Bedruckstoff

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Bild: Handbuch der Printmedien, Kipphan, 2000

Übersicht Inkjet-Verfahren

Inkjet Verfahren

Drop-onDemand

Continuous

Multiple Deflection

Binary Deflection

Hertz Mist

Magnetic Deflection

Piezoelektrisch

Thermisch

Single Jet

Squeeze Tube (Hollow Tube)

Edge bzw. Side Shooter

Multijet

Bend-Mode (Bending Plate)

Roof bzw. Top Shooter

Push-Mode (Extending Member)

Back Shooter

Elektrostatisch

Sonderformen

Akustisch

Indirekter InkJet

Düsenloser InkJet

Shear Mode

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Nach: Pond, Stephen F.: Inkjet Technology, Torry Pines Research 2000

Gliederung 1.

Einführung  Entwicklung  Vergleich mit anderen Verfahren

2.

Inkjet Verfahren Continuous Inkjet  Binary Deflecting  Multi Deflecting  Hertz  Aerosol Print



      

Drop on Demand Thermo-Inkjet Piezo-Inkjet Elektrostatischer Inkjet Akustischer Inkjet Weitere Technologien

Sonderformen  Indirekter Inkjet - Nanografie  Düsenloser Inkjet - LaserSonic

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Continuous Inkjet: Einführung Anwendung:  Herstellung von Barcodes und Nummern  Adressierung und Personalisierung  Superbreite Large Format Drucker  Anspruchvoller digitaler Proof Merkmale:  Kontinuierliche Tropfenbildung  Druckköpfe basieren auf Piezotechnologie Vorteile:  Schnelles Drucken  Personalisierung, keine feste Druckform  Direkte Ausgabe von Dateien, keine Umformzeiten Nachteil:  Für den Einsatz einer Tintensorte ausgelegt, die Reinigung kann sehr aufwendig sein

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Bild: www.visytech.com

Continuous Inkjet: Übersicht

Inkjet Druckköpfe

Drop-onDemand

Continuous Multiple Deflection

Videojet, Diconics, Domino Amjet, Linx

Binary Deflection

Elmtex, Scitex, Image

Hertz Mist

Iris Graphics, Stork

Magnetic Deflection

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nach: m-real, 5/06

Continuous Inkjet: Einführung Merkmale:  Durchmesser der Düse ist etwa 50-70 µm groß  Es können bis zu 1 Million Tropfen pro Sekunde gebildet werden, jedoch meistens: 62 - 85 kHz  Tropfen sind beim Austritt aus der Düse etwa 55 - 70 µm groß  Geschwindigkeit der Tropfen kann bis zu 50 m/s betragen  Abstand Düse-Bedruckstoff variiert zwischen 3 und 15 mm  Tinte befindet sich in einem Hydraulik- bzw. Pneumatikteil und wird durch eine Pumpe in den Druckkopf gefordert  Die nicht verwendete Tinte wird aufgefangen, gereinigt und dem Reservoir wieder zugeführt

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Continuous Inkjet: Binary Deflecting Funktionsprinzip:  Die Tinte wird aus einem Behälter durch die Pumpe in den Druckkopf gefordert und aus der Düse herausgepresst  Der Piezo-Kristall wird durch die Stromimpulse angeregt und leitet die hochfrequente Anregung an die Flüssigkeit weiter  Aufgrund strömungsmechanischer Effekte schnürt sich der Strahl ein, sodass sich aus dem Strahl einzelne Tropfen absondern  Die gebildeten Tropfen fliegen durch die Ladungselektrode und werden dort, je nach Bebilderungssignal, aufgeladen oder nicht  Die geladenen Tropfen werden im nachfolgenden Hochspannungsfeld abgelenkt, die ungeladenen Tropfen landen auf dem Bedruckstoff und erzeugen Druckbild Digitale Drucktechnologie | 8.1 Inkjet | 16

Bild: Handbuch der Printmedien, Kipphan, 2000

Continuous Inkjet: Binary Deflecting: Beispiel

Anwendung:  Herstellung von Barcodes und Nummern  Digitaler Proof

Beispiel: Bitjet+™ Version 4.5 von Domino Gewicht des Druckkopfs beträgt 11,5 kg Druckauflösung von 100 dpi bis 240 dpi Lineargeschwindigkeiten bis 16,2 Meter pro Sekunde erreichbar  Einsetzbar für den Druck auf gestrichene Papiere, Plastik und Folien    

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Bild: www.domino-printing.com

Continuous Inkjet: Multi Deflecting Funktionsprinzip  Die Tropfen werden wie bei der Binary Deflecting Inkjet gebildet  Abhängig von Bebilderungssignal werden die Tropfen unterschiedlich stark aufgeladen und je nach Ladung verschieden stark im nachfolgenden elektrischen Feld abgelenkt  Die ungeladenen Tropfen landen im Tropfenfänger, die geladenen erzeugen Druckmuster auf dem Bedruckstoff  Die Strahlablenkung kann in ca. 16 reproduzierbaren Positionen erfolgen und eine schmale Zeile kann auf einmal bebildert werden  Höhe der geschriebenen Linie hängt vom Abstand Druckkopf zu Papieroberfläche ab, die Mindestauflösung eines Zeichens sollte 6×7 Dots sein  Theoretisch lassen sich auch zweidimensionale Deflektoren bauen, in denen die Tropfen in beide Richtungen abgelenkt werden Digitale Drucktechnologie | 8.1 Inkjet | 18

Bild: Handbuch der Printmedien, Kipphan, 2000

Continuous Inkjet: Multi Deflecting: Beispiel Anwendung  Herstellung von Barcodes und Nummern  Digitaler Proof  Large Format Printing Beispiel:  Continuous Inkjet-Codierer Linx 6900 von Bluhm Systeme  Gewicht etwa 21 kg  Bedruckt unterschiedlichste Materialien  Je nach Druckkopf sind bis zu 5 Zeilen Text mit Schriftgrößen ab 1,1 mm möglich  Ist für die Beschriftung von dünnen Kabeln, Schläuchen oder Steckverbindungen geeignet  Beim Einzeilendruck werden Geschwindigkeiten von 8,4 m in der Sekunde erreicht Continuous Inkjet-Codierer Linx 6900

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Bild: www.pressebox.de

Continuous Inkjet: Hertz Funktionsprinzip  Hertz-Technologie basiert auf der Erfindung von Prof. Hertz (1976)  Wird zur Erzeugung der Grauwerte mit Continuous Inkjet eingesetzt  In diesem Verfahren werden die Tropfen so rausgespritzt, dass sie sich während des Flugs vereinigen können, so dass der Grauwert kontrolliert werden kann  Es können bis zu 5 Grauwerte pro einen Pixel erreicht werden Anwendung:  Fotodruck  Werbedruck Bemerkung: Hier sind höhere Frequenzen möglich, da zum Beispiel bei der „effektiven“ Frequenz 20 kHz ein Tropfen aus 4 Tropfen besteht, beträgt die Arbeitsfrequenz bis zu 80 kHz

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Bild: Der Inkjet Druck, U.Currle, 2006

Continuous Inkjet: Aerosol Funktionsprinzip  In dieser Technologie werden sehr kleine (bis 5 µm Durchmesser) und sehr einheitliche Tropfen erzeugt  Dies wird durch die Zuführung von Druckluft in die Düse erreicht  Druckluft mischt sich mit dem Druckfluid und diese Mischung wird in dem Druckkopf fokussiert und ausgepresst  Während des Fluges entmischen sich die beide Bestandteile und es entsteht ein bis 20 µm dünner Teilchenstrom  Das sorgt für sehr saubere Ausdrucke und große Auflösung Anwendung:  Bedrucken von metallischen Leitungen in der Solarzellenindustrie  Beispiel: M3D Aerosol Jet von Optomec

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Bild: Produkttechniken, A.Schoth, 2007

Gliederung 1.

Einführung  Entwicklung  Vergleich mit anderen Verfahren

2.

Inkjet Verfahren Continuous Inkjet  Binary Deflecting  Multi Deflecting  Hertz  Aerosol Print



      

Drop on Demand Thermo-Inkjet Piezo-Inkjet Elektrostatischer Inkjet Akustischer Inkjet Weitere Technologien

Sonderformen  Indirekter Inkjet - Nanografie  Düsenloser Inkjet - LaserSonic

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Drop on Demand: Allgemein

Anwendung:  SOHO1)  Industrielles und funktionales Drucken  Werbedruck, großformatiges Drucken

Merkmale:  Tropfen werden nur bei Bedarf gebildet  Druckköpfe basieren auf verschiedenen Technologien

Vorteile:  Kleiner Tintenverbrauch  Personalisierung, schnelles Umformen  Direkte Ausgabe von Dateien, keine Umformzeiten

1) Small Office, Home Office

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Bild: www.visytech.com

Übersicht Inkjet-Verfahren

Inkjet Druckköpfe

Drop-onDemand

Continuous

Multiple Deflection

Binary Deflection

Hertz Mist

Magnetic Deflection

Piezoelektrisch

Thermisch

Sonderformen

Elektrostatisch

Akustisch

Indirekter InkJet

Matsushita , NEC, Tokyo Electric

Xenix

Düsen-loser InkJet

Single Jet

Siemens, Gould

Squeeze Tube (Hollow Tube)

Multijet

Tectronix, Sharp, Epson

Bend-Mode (Bending Plate)

Edge bzw. Side Shooter

Canon, Xerox

Push-Mode (Extending Member)

Roof bzw. Top Shooter

HP, Lexmark, Olivetti

Shear Mode

Back Shooter

Canon, Xerox

Spectra, Xaar, Philips, Brother

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Nach: Pond, Stephen F.: Inkjet Technology, Torry Pines Research 2000

Drop on Demand: Thermo-Inkjet  Aufteilung nach dem Aufbau:  Top-Shooter  Side-Shooter  Back-Shooter

Heizplatte

Top-Shooter

Merkmale:  Eine der erfolgreichsten Methoden auf dem Markt

 Durchmesser der Düsen etwa 50 µm groß  Tropfengröße beim Austritt aus der Düse etwa 20-100 µm

Side-Shooter

Heizplatte

 Abstand Düse-Bedruckstoff variiert zwischen 3 und 15 mm  Tropfen werden mit der Frequenz 4-40 kHz gebildet  Die Frequenz der Tropfenbildung wird durch die Wiederbefüllung der Kammer begrenzt  Energieumsatz pro Tropfen: 20-50 µJ

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Back-Shooter

Bild: Strömungstechnik, M.Fähnrich, 1/96

Drop on Demand: Thermo-Inkjet Funktionsprinzip:  Strömungsmechanischer Impuls wird thermisch erzeugt  Ein Heizelement wird durch Anlegen eines Spannungsimpulses (Energie etwa 9 µJ) an die Anschlussklemmen für die Dauer von 3 bis 7 µs erhitzt  Die Flächenheizleistung variiert zwischen 100 und 200 MW/m² und hängt von der Dauer des Pulses ab  Die Temperatur an der Grenzfläche zwischen Heizelement und Tinte beträgt etwa 300°C  Es findet ein Phasenübergang von flüssig zu gasförmig statt  Die Tinte beginnt schlagartig in einem dünnen Film zu sieden und nach 15 µs hat sich eine geschlossene Dampfblase gebildet.  Die wachsende Blase verdrängt die Flüssigkeit und versetzt diese in Bewegung  40 µs nach Aktivierung des Heizelementes kollabiert die Dampfblase und nach weiteren 200 µs ist die Düse durch Kapillarkräfte mit neuer Tinte gefüllt

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Bild: Strömungstechnik, M.Fähnrich, 1/96

Drop on Demand: Thermo-Inkjet: Tropfenbildung

1

Elektrischer Impuls (Aufheizen der Tinte)

2

Keimbildung: die Flüssigkeit verdampft und kleine Dampfblasen werden gebildet

3

Keimwachstum: durch weiteres Erhitzen werden die einzelnen Dampfblasen größer

4

Filmbildung: die Dampfblasen wachsen zu einem Film zusammen

5

Filmwachstum: beim weiteren Heizen wächst die Filmschicht



Gesamtdauer der Filmbildung: 5-10 µs



Die gebildete Dampfblase verdrängt die Flüssigkeit und versetzt diese in Bewegung



Volumen der Dampfblase: wenige Pikoliter, proportional dem Volumen der verdrängten Flüssigkeit

1

2

3

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4

5

Nach: Le, Hue: Progress and Trends in Ink-jet Printing Technology; Strömungstechnik, M.Fähnrich, 1/96

Drop on Demand: Thermo-Inkjet: Tropfenbildung

2

3 4 1

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5

Drop on Demand: Piezo-Inkjet Funktionsprinzip:  Die Piezoelemente werden mit elektrischen Impulsen angesteuert  Vor der Verformung herrscht in dem Kanal ein leichter Überdruck  Durch Anlegen einer elektrischen Spannung verformt sich das Piezoelement und ein starker Überdruck wird aufgebaut  Durch den Überdruck wird die Flüssigkeit in die Bewegung gesetzt und ein Tropfen wird gebildet

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Bild: www.askoki.co.uk

Drop on Demand: Piezo-Inkjet Aufteilung nach dem Aufbau:  Squeeze-Tube (Hollow Tube)  Bend-Mode (Bending Plate)  Shear-Mode  Push-Mode (Extending Member) Merkmale:  Shear-Mode Technologie ist am meisten verbreitet

 Durchmesser der Düsen: etwa 25-70 µm  Tropfengröße beim Austritt aus der Düse: etwa 40-100 µm  Abstand Düse-Bedruckstoff: 3 - 15 mm  Frequenz der Tropfenbildung: 5-120 kHz *  Schnelligkeit der Tropfenbildung wird durch die Wiederbefüllung der Kammer begrenzt  Energieumsatz pro Tropfen: 4-10 µJ

* Wobei die Frequenz 120 kHz nur bei Hertz-Technologie möglich ist. Erklärung siehe: Continuous Inkjet: Hertz-Technologie

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Bild: CHIP, 8/94

Düsen eines DoD Piezo Inkjet

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Bild: IDD

Drop on Demand: Thermo- und Piezo-Inkjet: Vergleich

Spritzfrequenz

Systemlänge

Düsenabstand

Auflösung1)

Herstellkosten

Lebensdauer

Side-Shooter

5 kHz

0,5 mm

64 µm

400 dpi

Niedrig

+

Top-Shooter

4 kHz

0,5 mm

169 µm

150 dpi

Niedrig

+

Shear-Mode

5 kHz

5 mm

169 µm

150 dpi

Mittel

++

Push-Mode

4 kHz

40 mm

282 µm

100 dpi

Hoch

++

Bend-Mode

20 kHz

2 mm

282 µm

100 dpi

Hoch

++

Squeeze-Tube

10 kHz

30 mm

353 µm

70 dpi

Sehr hoch

++

Thermo

Piezo

1) Auflösung, die in linearen Arrays aufgrund der Baugröße erreichbar ist

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Drop on Demand: Thermo- und Piezo-Inkjet: Vergleich Piezo-Technologie: + + + + -

Große Anzahl von Druckfluiden Modulierbare Tropfengröße Höhere Spritzfrequenz Auch Partikelhaltige Fluide können gedruckt werden Begrenzte Anzahl Düsen pro Reihe Höhere Kosten für Erstellung der Düsen

Thermo-Technologie: + + -

Günstigere Technologie Bessere Auflösung in linearen Arrays erreichbar Farben müssen gegen Erhitzung resistent sein Kleinere Farbpalette Kleinere Anzahl möglicher Farbeigenschaften Kürzere Lebensdauer der Druckköpfe (Ablagerung, Verschleiß) Tropfengröße variiert stärker als bei Piezo-Technologie Pigment-Tinten können nicht gedruckt werden

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Drop on Demand: Elektrostatisch Funktionsprinzip  Es wird ein elektrisches Feld zwischen dem Inkjet Schreibsystem und dem Bedruckstoff aufgebaut  Die Oberflächenspannung und das elektrische Feld befinden sich im Gleichgewicht  Die Düsen sind mit Heizelementen versehen und ansteuerbar  Über einen Stromimpuls wird die Flüssigkeit aufgeheizt und ihre Oberflächenspannung wird kleiner  Das Gleichgewicht wird zerstört und die Flüssigkeit tritt aus der Düse raus  Das Tropfen bewegt sich im elektrischen Feld und trifft auf den Bedruckstoff Keine Anwendung bekannt

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Bild: Handbuch der Printmedien, Kipphan, 2000

Drop on Demand: Akustisch Funktionsprinzip  Am Düsenaustritt werden Ultraschallwellen fokussiert  Es entstehen Oberflächenwellen, die kleinere Tropfen je nach Bebilderungssignal ausschleudern  Durch die Höhe und Dauer des Signals kann die Anzahl und die Größe der Tropfen kontrolliert werden  Mittlerer Tropfendurchmesser ist 2,5 µm bei dem Düsendurchmesser 50 µm  Durch Farbnebelübertragung können bis zu 32 Graustufen erzeugt werden  Die Bildpunktgröße variiert um 100 µm, was einer Auflösung von 300 dpi entspricht

Keine Anwendung bekannt

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Bild: Handbuch der Printmedien, Kipphan, 2000

Drop on Demand: Weitere Technologien

Lotdruckwerk:  Lotdruckkopf und der komplette Prototyp wurden bei Firma EKRA GmbH entwickelt  Geschwindigkeit der Tropfen 5 m/s  Durchmesser der Tropfen 70 μm  Masse der Tropfen 1,6 μg  Volumen der Tropfen 180 Pikoliter  Mikromechanischer Druckkopf mit 10 Düsen  Betriebstemperatur bis 300 °C  Spritzfrequenz bis 3 kHz

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Bilder: DoD-Bump-Herstellung IMAPS, W. Wehl

Drop on Demand: Weitere Technologien Microdrop-Technologie:  Die Microdrop Technologie erzeugt einen feinen Flüssigkeitsstrahl mit Hilfe eines Mikroventils  Die Flüssigkeit wird aus einer Vorratskammer in das Ventil gepresst  Sobald das Ventil sich öffnet, tritt ein Flüssigkeitsstrahl aus, der solange strömt, bis das Ventil wieder geschlossen wird  In Abhängigkeit der Zeit können so große Flüssigkeitsmengen

dosiert werden  Die kleinste dosierbare Menge beträgt 30 pl, was einem Tröpfchendurchmesser von etwa 120 µm entspricht  Die Begrenzung liegt bei minimaler Öffnungsdauer des Ventils  Die spezielle Düsenform garantiert eine laminare Strömung, so dass der Strahl die gesamte Weglänge bis zur Einschnürung stabil bleibt

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Bild: www.microdrop.de

Drop on Demand: Weitere Technologien: 3D-Druck  Mit dem 3D-Druck können die dreidimensionale Daten direkt aus der CAD-Datei ausgedruckt werden  Variante 1:  Es wird eine dünne Schicht (bis 0,1 mm) mineralisches Pulver aufgetragen  Auf diese Schicht wird dann der Binder entsprechend dem Druckmuster aufgetragen  Die Schichtdicke variiert zwischen 90 und 100 µm  Nach der ersten Schicht wird eine zweite Schicht Mineralpulver aufgetragen und bedruckt  Die Druckauflösung ist 600 x 540 dpi  Ist das Modell fertig, wird der restliche Pulver durch den Luftstrom ausgewaschen und das Modell in spezielle aushärtende Flüssigkeiten, etwa Epoxydharze oder Superkleber getränkt  Der Preis zu Erstellung eines solchen Modells variiert zwischen 0,50 und 2,00 Euro pro cm³  Variante 2:  Direktes Aufschmelzen eines Kunststoffes analog dem HotMelt-Verfahren Digitale Drucktechnologie | 8.1 Inkjet | 40

Bilder: www.zcorp.com

Gliederung 1.

Einführung  Entwicklung  Vergleich mit anderen Verfahren

2.

Inkjet Verfahren Continuous Inkjet  Binary Deflecting  Multi Deflecting  Hertz  Aerosol Print



      

Drop on Demand Thermo-Inkjet Piezo-Inkjet Elektrostatischer Inkjet Akustischer Inkjet Weitere Technologien

Sonderformen  Indirekter Inkjet - Nanografie  Düsenloser Inkjet - LaserSonic

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Sonderformen des InkJet: Übersicht

InkJet Verfahren

Continuous

Drop-onDemand

Sonderformen

Indirekter InkJet

Düsenloser InkJet Digitale Drucktechnologie | 8.1 Inkjet | 42

Indirekter InkJet - Nanografie: Einführung Anwendung:  Grafischer Druck (Massenproduktion)

Merkmale:  Indirekter Druck: InkJet auf Zwischenträger, Übertragung des kompletten Bildes (sämtliche Farben gleichzeitig) auf Bedruckstoff  Druckköpfe?  Geringe Farbschichtdicke (500 µm) Vorteile:  Großer Farbumfang Nachteil:  Bisher noch keine Systeme am Markt  Druckqualität der Beispieldrucke mangelhaft (Streifen etc.)

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Quelle: Landa Corp.

Indirekter InkJet - Nanografie: Verfahrensprinzip

 InkJet-Druck auf Transferband  Benetzen, Trocknen und ggf. Verbinden der Tropfen auf dem Transferband  Übertrag der (an-) getrockneten Farbe auf den Bedruckstoff

Druckköpfe

Transferband

Substrattransportsystem

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Bilder: Landa Corp.

Indirekter InkJet - Nanografie: Verfahrensprinzip  Substrat:  Rolle  Bogen  Maschinenabhängig (Maschine bestimmt Substrattransport)  Simplex / duplex:  Beides möglich  Maschinenabhängig (Maschine bestimmt Substrattransport)  Geschwindigkeit:  < 11.000 – 13.000 B/h (Bogensubstrate)  < 200 m/min (Rollensubstrate)  Farben:  4–6  Auflösung:  600 x 600 dpi  1.200 x 600 dpi  Maschinenabhängig

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Quell: Landa Corp. Bilder: Landa Corp., smokeonthewater (fotocommunity.de); InfoTrends

Düsenloser InkJet - LaserSonic: Einführung Anwendung:  Grafischer Druck, z. B. auf Folie  Funktionales Drucken, z. B. Leiterbahnen für Solarzellen Merkmale:  Funktionsprinzip: Düsenloser Thermal InkJet  Tropfenerzeugung durch Laserbeschuss:  Lokale Hitzeerzeugung in Farb-/Fluidschicht (Foliendruckwerk)  Lokale Hitzeerzeugung auf Bildwalze (Bildwalzendruckwerk)  Für laserabsorbierende und nicht absorbierende Druckfluide geeignet Vorteile:  Hohe Geschwindigkeit  Auch für Pigmente >100 µm geeignet  Schichtdickenvariabel (5 – 30 µm)  Großes Aspektverhältnis möglich Nachteil:  Aufwendiges Druckwerk (Laser + Farbwerk) Digitale Drucktechnologie | 8.1 Inkjet | 46

Quelle: aurentum GmbH

Düsenloser InkJet - LaserSonic: Verfahrensprinzip Foliendruckwerk

Bildwalzendruckwerk

+

 Fokussierter Laserstrahl heizt lokal die Farbschicht auf  Plötzliche Verdunstung des Lösemittels  Tropfenerzeugung  Lasertransparente Folie als Farbschichtträger  Farbschicht muss laserabsorbierend sein

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 Fokussierter Laserstrahl heizt lokal die Trommeloberfläche auf  Plötzliche Verdunstung des Lösemittels  Tropfenerzeugung  Trommeloberfläche muss laserabsorbierend sein  Für lasertransparente Farben/Fluide

Quelle: aurentum GmbH

Düsenloser InkJet - LaserSonic: Druckprinzip, Beispiele

Foliendruckwerk Leiterplatten

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Bildwalzendruckwerk Vorder- und RückSeitenmetallisierung von Solarzellen

Verpackungs- und Dekordruck

Bilder: aurentum GmbH; DI Projekt AG

Impressum

Digitale Drucktechnologie Vorlesung im Wintersemester 2012/13 Betreuung: Dipl.-Ing. Constanze Ranfeld Prof. Dr.-Ing. E. Dörsam Technische Universität Darmstadt Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren Magdalenenstraße 2 64289 Darmstadt

http://www.idd.tu-darmstadt.de