Industrielle Tintenstrahldrucker
Arten von industriellen Tintenstrahldruckern
Wichtige Punkte im Überblick
- Industrielle Tintenstrahldrucker werden grundsätzlich in Drop-on-Demand (DOD)-Systeme und Continuous-Inkjet-Systeme (CIJ) unterteilt. CIJ-Drucker werden im industriellen Umfeld am häufigsten eingesetzt.
- CIJ-Drucksysteme eignen sich besonders für den schnellen, berührungslosen Druck von MHD- und Chargenkennzeichnungen sowie Seriennummern auf Materialien wie Metallen, Kunststoffen und Glas.
- Die KEYENCE Modellreihe MK-G bietet überlegene Druckqualität durch automatische Optimierung der Tintenpartikel (zehnmal pro Sekunde). Zudem wird der gesamte Tintenweg durch eine automatische Spül- bzw. Duschreinigung effizient gereinigt.
- Die Modellreihe MK-G ist speziell für anspruchsvolle Industrieumgebungen konzipiert. Sie verfügt über eine vollständige IP55-Schutzklasse gegen Staub und Wasser sowie eine sturzresistente Konstruktion gemäß MIL-Standard, ein bisher branchenneues Merkmal.
- Zu den wichtigsten Kriterien bei der Auswahl eines geeigneten Systems zählen das Material des zu bedruckenden Produkts, die geplante Einsatzumgebung (CIJ-Systeme eignen sich auch für raue Umgebungen) und die Art der zu druckenden Informationen.
In diesem Beitrag erhalten Sie eine kompakte und technisch verständliche Einführung in die Druckmechanismen, die den gängigsten Verfahren zur Erzeugung von Tintenpartikeln in industriellen Tintenstrahldruckern zugrunde liegen. Zudem erhalten Sie eine übersichtliche Darstellung, welcher Mechanismus wofür eingesetzt wird und für welche Branchen sich die jeweiligen Verfahren am besten eignen.
On-Demand-Verfahren
Beim On-Demand-Verfahren wird ausschließlich diejenige Menge an Tinte ausgestoßen, die für die jeweilige Markierung benötigt wird. Die Tintenkammern und Düsen sind so aufgebaut, dass Tintenpartikel nur bei Bedarf erzeugt werden, im Gegensatz zum CIJ-Verfahren, bei dem permanent Partikel generiert werden. Die Düsen sind typischerweise in vertikaler oder leicht geneigter Position angeordnet. Die Tintenpartikel werden in dem Moment erzeugt und ausgestoßen, in dem der Druckimpuls ausgelöst wird, und anschließend gezielt auf die zu markierende Oberfläche aufgebracht. Zur Erzeugung des Druckimpulses kommen verschiedene Technologien wie die piezoelektrische oder thermische Methode.
Piezoelektrische Methode
Bei der piezoelektrischen Methode verformt sich ein piezoelektrisches Element, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Diese Verformung erzeugt einen kurzen Druckimpuls auf die tintengefüllte Kammer, sodass ein definierter Tintenpartikel präzise durch die Düse ausgestoßen wird. Da der Prozess ohne Wärmeeinwirkung erfolgt, bleibt die Tinte chemisch stabil.
Vorteile
- Hohe Partikelkontrolle: Die Partikelgröße lässt sich über die Spannung sehr genau anpassen.
- Schonend für die Tinte: Keine thermische Belastung und stabile Druckqualität auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen.
Nachteile
- Komplexer Druckkopf: Für jede Düse wird ein eigenes Piezoelement benötigt, was Aufbau und Herstellung anspruchsvoll macht.
- Potenzielle Verstopfungen: Luftblasen oder unzureichend entgaste Tinte können die Düsen blockieren und den Druckprozess beeinträchtigen.
Thermische Methode (Bubble-Jet)
Bei der thermischen Methode wird die Tinte mithilfe eines Heizelements lokal erhitzt, sodass sich eine kleine Dampfblase bildet. Die schnelle Ausdehnung dieser Blase erzeugt den Druck, der die Tinte stoßweise durch die Düse drückt und so einzelne Tintenpartikel erzeugt. Nach dem Ausstoß fällt die Blase wieder in sich zusammen, und die Kammer füllt sich erneut mit Tinte.
Vorteile
- Einfache/kompakte Bauweise: Die Struktur ist vergleichsweise einfach, was es leicht macht, diese Drucker zu miniaturisieren.
- Hohe Druckauflösung: Die Tintenpartikel lassen sich präzise steuern, wodurch feine Druckbilder möglich sind.
Nachteile
- Wärmeeinfluss auf die Tinte: Die Erhitzung kann die chemische Stabilität und Viskosität der Tinte beeinträchtigen.
- Begrenzte Lebensdauer: Das Heizelement ist thermisch stark belastet und verschleißt schneller.
- Austrocknungsrisiko: Verdampfte Feuchtigkeit kann Düsen verstopfen.
Ventilbasierte Methode (Valve-Jet)
Bei dieser Methode steuert ein Solenoidventil das Öffnen und Schließen der Düsenöffnung. Durch diesen mechanischen Impuls wird die unter Druck stehende Tinte stoßweise aus der Düse gedrückt, wodurch vergleichsweise große Tintenpartikel entstehen.
Vorteile
- Großer Düsenabstand möglich: Da die Tinte unter Druck ausgestoßen wird, kann der Abstand zwischen Düse und Oberfläche deutlich vergrößert werden, ideal für unebene oder schnell bewegte Produkte.
Nachteile
- Niedrigere Druckqualität: Die erzeugten Tintenpartikel sind relativ groß, was zu geringerer Auflösung und weniger feinen Druckbildern führt.
Kontinuierliche Methode (CIJ)
Bei der kontinuierlichen Methode werden Tintenpartikel ununterbrochen aus der Düse erzeugt. Jedes Teilchen wird elektrostatisch geladen, und Ablenkelektroden steuern den Strahl so, dass diese gezielt auf die Oberfläche treffen.
Tintenpartikel, die nicht benötigt werden, werden im Rücklauf aufgefangen, in den Tintentank zurückgeführt und erneut verwendet.
Da der Partikelstrom auch dann erzeugt wird, wenn gerade nicht gedruckt wird, spricht man von Continuous Inkjet (CIJ). CIJ ist das am häufigsten eingesetzte industrielle Tintenstrahlverfahren, insbesondere bei sehr hohen Liniengeschwindigkeiten.
Vorteile
- Einsatz vielseitiger Tinten: Der hohe Systemdruck ermöglicht sowohl hochviskose als auch extrem schnell trocknende Tinten, ohne den Druckbetrieb zu beeinträchtigen.
Nachteile
- Größere Bauform: Die komplexe Flüssigkeitsführung erschwert die Miniaturisierung.
Anwendungen verschiedener Typen von Tintenstrahldruckern
Tintenstrahldrucker werden im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien unterteilt: Continous Injekt (CIJ) und On-Demand-Tintenstrahldrucker.
CIJ-Systeme eignen sich besonders für den sehr schnellen, berührungslosen Druck auf unterschiedlichsten Substraten wie Metall, Kunststoff oder Glas. Sie erzeugen einen kontinuierlichen Strom feinster Tintenpartikel, die mittels elektrostatischer Ablenkung gezielt auf die Produktoberfläche gebracht werden.
Typische Anwendungen sind Datums- und Chargenkennzeichnungen, Verfallsdaten, Seriennummern sowie andere produktionsrelevante Informationen, die mit hoher Geschwindigkeit und Präzision gedruckt werden müssen.
Darüber hinaus können CIJ-Drucker auch auf Rotationsmaschinen eingesetzt werden und dort konventionelle Stempel- oder Rollstempelkennzeichnung durch einen flexibleren Tintenstrahldruck ersetzen.
Anwendungsbeispiele
Vertikale Form-Füll-Verpackungsmaschine
Kartonierer
Greifbandförderer
Linienförderer
Spezialförderer
Versiegelungsmaschine
Heißsiegelmaschine
Trichteretikettierer
Fehlerkontrolle beim Druck
Extrusionsformmaschine
Förderer (diagonale Anwendung)
Förderer (horizontale Anwendung)
Der KEYENCE Vorteil
Die Modellreihe MK-G ist ein industrieller Tintenstrahldrucker, der speziell für Anwendungen wie MHD-, Chargen- und Produktionskennzeichnungen entwickelt wurde. Gerade in Hochgeschwindigkeitslinien ist die Druckqualität entscheidend.
Ein häufiges Problem konventioneller CIJ-Drucker ist die inkonsistente Platzierung der Tintenpartikel, was zu unscharfen oder verzerrten Zeichen führen kann. Die Modellreihe MK-G bietet daher mehrere fortschrittliche Funktionen:
Die automatische Duschreinigung reinigt den gesamten Tintenweg sowie alle relevanten Komponenten zuverlässig und stellt sicher, dass die Druckqualität dauerhaft stabil bleibt. Ein integriertes Gebläse trocknet den Druckkopf nach der Reinigung, reduziert Gerüche und unterstützt einen sauberen, effizienten Betrieb. Zusätzlich fängt ein Konditionierungstank das Lösungsmittel nach der Reinigung auf, unterstützt eine gleichmäßige Partikelplatzierung und minimiert das Risiko von Verstopfungen oder Verschmierungen.
Ein weiteres Problem ist, dass CIJ-Drucker häufig in staubigen, feuchten oder verschmutzten Produktionsumgebungen eingesetzt werden. Viele herkömmliche Drucker weisen durch Tintenverunreinigungen und Bauteilschäden eine verminderte Druckqualität auf.
Die Modellreihe MK-G ist für diese anspruchsvollen Umgebungen optimiert: Dank ihrer rundum IP55-Schutzklasse sind sie hochgradig wasser- und staubresistent. Darüber hinaus sind Druckkopf und Konsole nach MIL-Standard sturzresistent, ein branchenweit einzigartiges Merkmal.
Die MK-G-Serie entspricht der Schutzart IP55 und ist somit sowohl wasser- als auch staubresistent.
Kein Grund zur Sorge bei Nässe
Neben Controller und Konsole, die bereits bei früheren Modellen eine IP55-Schutzklasse aufwiesen, verfügt die neue Modellreihe MK-G nun über eine vollständige IP55-Bauweise – einschließlich Druckkopf, MK-Dock und Operation Assist Camera.
Der Druckkopf selbst erfüllt die IP55-Schutzanforderungen, sofern gerade keine Tintenpartikel ausgestoßen werden.
Sowohl der Kopf als auch die Konsole entsprechen den Anforderungen der MIL-Norm für Falltests.
Robustes Gehäuse für hohe Stoß- und Fallbeständigkeit
BRANCHENNEUHEIT:
Sturzresistente Bauweise gemäß MIL-Standard
Der Druckkopf und die Konsole sind mit einem robusten, speziellen Gehäuse ausgestattet.
Die Struktur dieser Geräte sowie der Operation Assist Camera kann versehentliche Stürze standhalten.
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Die richtige Tintenstrahldrucktechnologie wählen
Die Wahl der richtigen Tintenstrahldrucktechnologie kann sich erheblich auf Produktivität, Druckqualität und Gesamtrentabilität auswirken. Mehrere Faktoren sollten berücksichtigt werden, wenn bestimmt wird, welcher Typ industrieller Tintenstrahldrucker am besten für Ihre Anwendung geeignet ist.
Einer der wichtigsten Aspekte ist das Material des Produkts und die Umgebung, in der der Drucker eingesetzt wird.
CIJ-Drucker eignen sich für eine Vielzahl von Materialien, darunter Kunststoff, Glas, Metall und Papier.
Sie können auch in unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt werden – von sauberen Produktionsstätten bis hin zu rauen Industrieumgebungen.
Anwendungsbeispiele
Die Modellreihe MK-G von KEYENCE ist für industrielle Umgebungen deutlich besser geeignet als herkömmliche CIJ-Drucker, da sie außergewöhnlich widerstandsfähig gegenüber Wasser, Staub und mechanischen Belastungen ist. Dadurch eignet sie sich ideal für Branchen wie Lebensmittel & Getränke, Pharmazeutik oder Elektronikfertigung.
Mit Funktionen wie automatischer Duschreinigung, integrierten Leistungsanalysen und einem werkzeuglosen Düsenwechsel setzt die Modellreihe MK-G neue Maßstäbe im industriellen Tintenstrahldruck.
Ein entscheidender Vorteil ist die Fähigkeit, unterschiedlichste variable Daten zuverlässig zu drucken – darunter alphanumerische Texte, Logos, Barcodes, Verfallsdaten, Chargencodes und Seriennummern. Diese Vielseitigkeit macht CIJ-Drucker zur ersten Wahl für Anwendungen von der Produktverpackung bis zur Kennzeichnung an Zuführ- oder Abfüllanlagen.
Die Modellreihe MK-G erreicht eine deutlich höhere Druckqualität als herkömmliche CIJ-Systeme, da die Tintenpartikel automatisch optimiert werden. Das System analysiert die Partikelform zehnmal pro Sekunde, unterstützt eine konstante Partikelstabilität und damit einen klaren, gut lesbaren Druck. Zusätzlich lässt sich ein Druckinspektionssystem anschließen, das die Druckqualität in Echtzeit überwacht und vollständige Prozesssicherheit ermöglicht.
Darüber hinaus bietet die Modellreihe eine Anschlussmöglichkeit für Druckinspektionssysteme zur Echtzeitüberwachung der Druckqualität.
Ein weiterer Faktor ist die erforderliche Druckqualität.
CIJ-Drucker werden vor allem für Hochgeschwindigkeitsanwendungen eingesetzt und erreichen jedoch nicht immer die erforderliche Auflösung für sehr feine Grafiken oder kleine Schriftgrößen.
Bei herkömmlichen CIJ-Systemen muss die Form der Tintenpartikel zudem manuell mit einer Lupe überprüft werden. Dieser zeitintensive Prozess erfordert häufige Nachjustierungen der Parameter. Die Modellreihe MK-G automatisiert diesen Schritt vollständig, überwacht die Partikelqualität kontinuierlich und hält die optimalen Druckbedingungen jederzeit stabil.
Herkömmlich
Einstellung mit einer Lupe
Modellreihe MK-G
Der Drucker erkennt den Partikelzustand, um jederzeit den optimalen Zustand aufrechtzuerhalten.
Die Modellreihe MK-G von KEYENCE vereint Präzision, Zuverlässigkeit und hohe Druckgeschwindigkeit - entwickelt, um Ihre Produktionsprozesse effizienter und flexibler zu gestalten. Ob anspruchsvolle Etikettierung, variable Datencodierung oder langlebige Kennzeichnung: Mit unseren Tintenstrahldruckern investieren Sie in eine Lösung, die Leistung und Bedienkomfort verbindet und sich nahtlos in Ihre Fertigungsumgebung einfügt.
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