[0001] Die Erfindung betrifft eine feuchtmitteldurchlässige Druckform und einen Druckfonnzylinder
mit einer feuchtmitteldurchlässigen Druckform für einen Nassoffsetdruck. Ferner betrifft
sie ein Verfahren zur Herstellung einer feuchtmitteldurchlässigen Druckform für einen
Nassoffsetdruck. Insbesondere wird die Erfindung im Zeitungsoffsetdruck, vorzugsweise
Zeitungsoffsetrollendruck, eingesetzt.
[0002] Im Zeitungsoffset hat sich infolge der fortschreitenden Entwicklung der Computertechnologie
der Vorstufenbereich stark verändert. Arbeitsgänge, die bislang manuell durchgeführt
wurden, sind durch sogenannte Computer-To-Technologien ersetzt worden. Die derzeit
aktuelle Entwicklungsstufe ist im Zeitungsbereich mit Computer-To-Plate erreicht worden.
Die Weiterentwicklung geht in Richtung Computer-To-Press, d.h. in Richtung einer Direktbebilderung
in der Maschine.
[0003] Ein direkt bebilderbarer Druckformzylinder ist aus der US-PS 5 293 817 bekannt. Der
Druckformzylinder weist einen porösen Außenmantel auf. Die Feuchtung erfolgt durch
das Innere des Zylinders durch den porösen Außenmantel hindurch. Die Porösität des
Zylindermantels liegt zwischen 20 und 45%. Der Durchmesser der Poren des Zylindermantels
nimmt zur Außenseite des Zylindermantels hin ab und liegt zwischen 3 und 100 µm. Die
Poren des Zylindermantels kommunizieren miteinander. Die Bebilderung erfolgt über
ein Thermotransfer- oder ein Inkjetverfahren mittels einer Bildinformations-Übertragungseinrichtung.
Als Alternative wird die Verwendung einer erhitzten Elektrode in Pinform erwähnt,
um oleophiles Material auf den Zylindermantel aufzutragen.
[0004] Aus der GB 149 002 ist ein Verfahren zur Vervielfältigung von Vorlagen die mit wasserabstossender
Farbe auf einem wasserdurchlässigen Stoff hergestellt sind bekannt geworden. Dabei
wird ein Druckformzylinder einer Rotationsmaschine mit einer feuchtigkeitsempfindlichen
Druckvorlage bespannt und bevorzugt von der Innenseite, also vom Druckformzylinder
her, befeuchtet. Zur Übertragung von Flüssigkeit ist zwischen der Druckvorlage und
dem mit Löchern versehenen Druckformzylinder ein Filz oder ähnlicher Stoff vorgesehen.
Die mit wasserabstossender Farbe hergestellte Druckvorlage weist von der Filzzwischenlage
auf die Druckvorlage-Innenseite zugeführtes Feuchtmittel ab und nimmt zu übertragende
von aussen zugeführte Druckfarbe auf.
[0005] Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Druckform für einen Nassoffset
druck zu schaffen, die eine einfache und präzise Feuchtung und Bebilderung ihrer farb
übertragenden Oberfläche ermöglicht.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
[0007] Die Erfindung betrifft eine feuchtmitteldurchlässige Druckform und ein Verfahren
zur Herstellung solch einer Druckform. Es handelt sich um eine Druckform für den Nassoffsetdruck,
insbesondere für eine Nassoffset-Rotationsdruckmaschine. Die Druckform weist eine
bebilderbare oder bebilderte Oberfläche zur Übertragung von Druckfarbe auf. Die Oberfläche
wird im bebilderten und auch im unbebilderten Zustand wegen ihrer Funktion der Übertragung
von Farbe im Folgenden als farbübertragende Oberfläche bezeichnet.
[0008] Zumindest an ihrer farbübertragenden Oberfläche ist die unbebilderte Druckform feuchtmittelfreundlich
bzw. -annehmend, vorzugsweise hydrophil. Die Druckform kann, wie bekannte Druckformen
auch, beispielsweise eine Druckformplatte oder vorzugsweise eine Druckformschale sein,
die auf einem Trägerzylinder befestigt wird, beispielsweise mittels einer bekannten
Spannvorrichtung. Solche eigenstabilen, bebilderbaren oder bebilderten Druckformen
sind als solche ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Der Trägerzylinder bildet in diesem
Fall zusammen mit der befestigten Druckform den Druckformzylinder. Grundsätzlich kann
die Druckform auch eine Zylinderhülse sein. Nachteil solch einer Druckformhülse wäre
allerdings, dass der Trägerzylinder nur einseitig drehgelagert werden könnte, um die
Druckformhülse auf einfache Weise wechseln zu können. Ebenso sind Druckformzylinder
Gegenstand der Erfindung, die eine bebilderbare oder bereits bebilderte Druckform
an einer Zylindermantelfläche aufweisen,
wobei die Druckform nicht entfernt werden kann; zumindest kann die Druckform in dieser
Ausbildung nicht zerstörungsfrei entfernt werden.
[0009] Die Druckform ist in einer radialen Richtung durchlässig für ein Feuchtmittel. Im
Falle einer Druckplatte, die auf einem Trägerzylinder befestigt wird, ist die Richtungsangabe
auf den montierten Zustand bezogen. Der Druckformzylinder einschließlich Druckform
weist eine Einrichtung auf, mittels der das Feuchtmittel zur Druckform führbar ist.
Als Trägerzylinder wird im Sinne der Erfindung derjenige Zylinderkörper der Druckformzylinders
verstanden, auf dem die Druckform angebracht ist, entweder als eigenständige Druckplatte
oder, wie vorstehend bereits ausgeführt, als fester Bestandteil. In beiden Ausführungsformen
wird das Feuchtmittel, insbesondere Feuchtwasser, von der Rückseite der Druckform
an die farbübertragende Oberfläche der Druckform gebracht. Da aufgrund der radialen
Durchlässigkeit der Druckform an der farbübertragenden Oberfläche Durchlasskanäle
für das Feuchtmittel münden, kann die Feuchtung der Druckform, d.h. der farbübertragenden
Oberfläche, und damit die Farbannahme oder -abweisung durch ein gezieltes Schließen
von Durchlasskanälen an der farbübertragenden Oberfläche bewirkt werden. Im Bereich
von geschlossenen Durchgangskanälen kann kein Feuchtmittel an die farbübertragende
Oberfläche gelangen, so dass in dem den Durchgangskanal einschließendenden Bereich
Farbe angenommen wird.
[0010] Obgleich die farbübertragende Oberfläche grundsätzlich durch Perforation einer zunächst
geschlossenen Oberfläche hergestellt werden kann, weist die Druckform vorzugsweise
als Druckschicht eine äußere Materialschicht auf, die porös ist.
[0011] Die Druckform ist nach der Erfindung schichtweise aufgebaut und weist eine äußere
Druckschicht mit der bebilderbaren oder bebilderten Oberfläche und eine angrenzend
darunterliegende Unterschicht auf. Vorzugsweise nimmt die Durchströmbarkeit der Druckform
an einer Grenzfläche von der Unterschicht in die Druckschicht abrupt um ein Mehrfaches
ab. Entsprechend nimmt der Strömungswiderstand zu. Vorteilhafterweise können diese
beiden Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen und auch dadurch optimal
erfindungsgemäß unterschiedlichen Funktionen angepasst sein.
[0012] Unter Durchströmbarkeit wird im Sinne der Erfindung das Volumen des verwendeten Feuchtmittels
verstanden, das durch eine Schicht mit einer ausgeführten Dicke bezogen auf einen
über diese Schicht wirkenden Differenzdruck pro Zeit und Fläche hindurchströmt, wobei
als Fläche die äußere Oberfläche der Schicht genommen wird. Die Durchströmbarkeit
wird als Materialkennwert im Folgenden auf den unbebilderten Zustand der farbübertragenden
Oberfläche bezogen.
[0013] Unter einer abrupten Abnahme im Sinne der Erfindung wird nicht nur eine plötzliche,
für die praktischen Belange als unstetig anzusehende Änderung der Durchströmbarkeit
verstanden, sondern auch eine stetige Änderung. Im letzteren Falle weist die Durchströmbarkeit
beim Übergang von der Unterschicht in die Druckschicht einen steilen Gradienten auf.
Eine in der Praxis nie gänzlich zu vermeidende Übergangszone von der Unterschicht
in die Druckschicht, in der die erfindungsgemäße Änderung der Durchströmbarkeit stattfindet,
ist jedenfalls dünner als die Druckschicht. Es wird erfindungsgemäß eine möglichst
steile Abnahme der Durchströmbarkeit von der Unterschicht in die Druckschicht angestrebt.
[0014] Nach einem Verfahren zur Herstellung solch eines Zylinders wird zuerst die Unterschicht
gebildet, vorzugsweise durch ein Vlies aus nichtrostenden Metallfasern. Solch ein
Vlies weist vorteilhafterweise eine im Vergleich zu Materialien gleicher Porosität
hohe Zug- und Druckfestigkeit auf. Gesinterte und auf eine definierte Dicke gewalzte
Vliese aus nichtrostenden Metallfasern sind besonders geeignet. Geeignete Vliese sind
aus der Filtertechnik bekannt.
[0015] Die Druckschicht wird durch Beschichtung der Unterschicht, vorzugsweise mittels Plasmaspritzen,
erhalten. Sie wird bevorzugt als Keramikschicht gebildet.
[0016] Die Unterschicht weist sowohl in radialer Richtung als auch in Axial- und in Umfangrichtung
eine um ein Mehrfaches größere Durchströmbarkeit als die unmittelbar angrenzende Druckschicht
auf. Vorzugsweise ist ihre Durchströmbarkeit um das wenigstens Hundertfache, besonders
bevorzugt um wenigstens das Tausendfache größer als die der Druckschicht. Die Unterschicht
ist an ihren freien Rändern vorzugsweise gegen Feuchtmitteldurchtritt abgedichtet.
Vorzugsweise ist die gesamte Druckform an ihren freien Rändern abgedichtet.
[0017] Durch den erfindungsgemäß schichtweisen Aufbau der Druckform wird der Strömungswiderstand
bzw. die Durchströmbarkeit der Druckform insgesamt in praktischer Näherung ausschließlich
durch die Druckschicht bestimmt. Die Druckschicht weist vorzugsweise ein einheitliches
Materialgefüge auf und kann nicht zuletzt daher der geforderten Druckfeinheit optimal
angepasst hergestellt werden. Ihre Struktur bzw. ihr Gefüge ist derart, dass sie von
Kapillarporen durchzogen wird, die sehr fein sind und an der farbübertragenden Oberfläche
eine hohe Flächendichte aufweisen. Pro Bildpixel mündet an der Oberfläche wenigstens
eine solche Kapillarpore. Gleichzeitig wird die Porosität der Druckschicht gering
gehalten. Vorzugsweise liegt sie unter 20%. Es handelt sich um eine offene Porosität.
[0018] Die Druckform hat den weiteren Vorteil, dass mittels einer einzigen dünnen, in sich
gleichmäßigen Schicht, der Druckschicht, ein besonders gut definierter Druckabfall
durch diese Schicht hindurch einstellbar ist. Die darunterliegende Unterschicht hat
in Bezug auf die Feuchtmittelführung die Aufgabe, das Feuchtmittel gleichmäßig unterhalb
der Druckschicht über die Fläche zu verteilen. In ihr bildet sich der den Überdruck
an der Rückseite der äußeren Druckschicht mitbestimmende Feuchtmittelpegel. Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung bildet sich an der Rückseite der äußeren Druckschicht
eine Art Feuchtmittelsee. Das Feuchtmittel drückt so besonders gleichmäßig gegen die
Druckschicht, so dass sich insgesamt definierte Druckverhältnisse einstellen und damit
eine präzise Feuchtmittelführung möglich ist. Ferner findet in Beschleunigungs- und
Verzögerungsphasen des Druckformzylinders, beispielsweise beim Hoch- oder Herunterfahren
der Maschine, praktisch eine verzugslose Anpassung des Feuchtmitteldrucks an die jeweils
benötigten Feuchtmittelzufuhrraten zur Oberfläche statt.
[0019] Bevorzugterweise haben die Durchlasskanäle der Druckschicht, die vorzugsweise die
vorgenannten Kapillarporen sind, einen mittleren Durchmesser von 0.1 bis 5 µm, insbesondere
gemessen an den Mündungsstellen an der farbübertragenden Oberfläche. Die poröse Druckschicht
weist an der farbübertragenden Oberfläche vorzugsweise eine Mittenrauhigkeit Ra im
Bereich von 0.2 bis 5 µm und vorzugsweise eine gemittelte Rauhtiefe Rz im Bereich
von 0.2 bis 10µm auf.
[0020] Die Unterschicht wird von Durchgangskanälen, beispielsweise verbundene Poren, durchzogen,
die einen Durchmesser von 10µm bis 2 mm, vorzugsweise 10-50 µm, haben. Als Durchmesser
wird der Durchmesser eines Kreises verstanden, der die mittlere Querschnittsfläche
der Durchlasskanäle der jeweiligen Schicht besitzt. Wird sie durch ein Vlies gebildet,
ist zur Charakterisierung der Laminardurchmesser, bestimmt analog zu ASTM F 902, die
geeignete Größe. Der Laminardurchmesser beträgt dann zwischen 10 und 100 µm.
[0021] Die Dicke der Druckschicht in radialer Richtung liegt vorzugsweise zwischen 50 und
500
µm, und die Dicke der Unterschicht liegt vorzugsweise zwischen 500
µm und 3 mm.
[0022] Die Druckschicht weist vorzugsweise einen hohen Absorptionskoeffizienten für Infrarotstrahlung
auf. Der Absorptionskoeffizient sollte zumindest 0.9 betragen.
[0023] Da in einer ersten Verfahrensalternative einer Bebilderung das Feuchtmittel vorzugsweise
durch Infrarotbestrahlung verdampft wird und es im nahen Infrarot bei Verwendung von
Feuchtwasser als Feuchtmittel nur zu einer geringen Absorption von bevorzugt verwendeter
infraroter Laserstrahlung im Feuchtmittelfilm kommt, findet eine Erwärmung und Verdampfung
eines Feuchtmittels indirekt über die Erwärmung der Druckschicht statt. Um eine starke
lokale Erwärmung der Druckschicht zu erreichen, wird als Material für die Druckschicht
vorzugsweise ein Material mit einer Wärmekapazität gewählt, die geringer ist als die
Wärmekapazität des Feuchtmittels. Besonders bevorzugt ist die Wärmekapazität der Druckschicht
geringer als 1 J/g. Ferner wird die Druckschicht so ausgebildet, dass die Wärmeleitfähigkeit
dieser Schicht deutlich geringer als die Wärmeleitfähigkeit des Feuchtmittels ist.
Vorzugsweise ist die Wärmeleitfähigkeit geringer als 0.2 W/(m*K).
[0024] Bevorzugte Materialien für die Druckschicht sind dunkle, keramische Materialien,
z. B. eine Al
2O
3-TiO
2 Mischung.
[0025] Eine eigenständige Druckform ist vorzugsweise zumindest dreischichtig aufgebaut mit
einem Druckformträger, der Feuchtmittel durchleitet, der darauf aufgebrachten Unterschicht
und der auf der Unterschicht aufgebrachten Druckschicht. Der Druckformträger ist vorzugsweise
aus metallischem Material hergestellt. Er kann als verwölbbare ebene Platte oder als
vorgeformte Schale, insbesondere als starre zylindrische Halbschale, ausgebildet sein.
Solch einen mehrschichtigen Aufbau kann auch eine am Trägerzylinder fest angebrachte
Druckform aufweisen.
[0026] Ein perforierter Druckformträger weist Löcher mit einem Durchmesser vorzugsweise
im Bereich von 0,5 bis 5 mm oder flächengleiche Ausnehmungen auf, die im gesamten
Bereich der Druckform voneinander einen Abstand vorzugsweise im Bereich von 5 bis
50 mm haben. Die Lochdichte kann jedoch erheblich verringert werden, indem die Flächen
pro Loch vergrößert und/oder an der äußeren Oberfläche des Druckformträgers eine Kanalstruktur
ausgebildet wird.
[0027] Die Unterschicht wird auf den Druckformträger aufgebracht, insbesondere als Ganzes
darauf befestigt, vorzugsweise mittels eines temperaturbeständigen Klebstoffs geklebt
oder gebondet.
[0028] Die an der farbübertragenden Oberfläche pro Zeiteinheit austretende Feuchtmittelmenge
wird durch Einstellung des Feuchtmitteldrucks geregelt, vorteilhafterweise durch die
Einstellung der Feuchtmittelmenge im Druckformzylinder. Durch Erhöhung der Feuchtmittelmenge
an der Rückseite der Druckform wird aufgrund der Zentrifugalkräfte der Feuchtmitteldruck
erhöht. Ferner wird die Feuchtmittelzufuhrrate zum Druckformzylinder proportional
zur Druckgeschwindigkeit erhöht und erniedrigt.
[0029] Die pro Zeiteinheit an der farbübertragenden Oberfläche austretende Feuchtmittelmenge,
d.h. die Durchströmungsrate der Druckform, hängt in einer für die Praxis völlig ausreichenden
Näherung nur von der Durchströmbarkeit der äußeren Druckschicht ab. Die Druckdifferenz
über die äußere Druckschicht wächst bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit etwa linear
mit dem Feuchtmittelpegel, der sich an der Rückseite der Druckschicht einstellt. Die
Durchströmbarkeit der Druckschicht lässt sich allein durch die Dicke der Druckschicht
einstellen, da die Druckschicht überall eine im wesentlichen konstante Porosität und
Kapillarporendichte aufweist. In diesem Sinne homogen ist auch die Unterschicht. Durch
die erfindungsgemäße Zweiteilung der Funktion der gleichmäßigen Verteilung des Feuchtmittels
und der Einstellung der Durchströmbarkeit der Druckform kann eine besonders genaue
Dosierung der an der farbübertragenden Oberfläche austretenden Feuchtmittelmenge vorgenommen
werden. Die Dicke des Feuchtmittelfilms auf der Oberfläche kann genau, insbesondere
sehr klein, eingestellt werden. Bei konstanter Zylindergeschwindigkeit wird genau
soviel Feuchtmittel an die Rückseite der Druckform geführt, wie an der farbübertragenden
Oberfläche austreten soll. Die Gleichgewichtshöhe des Feuchtmittelpegels in der Unterschicht
an der Rückseite der Druckschicht stellt sich dann in Abhängigkeit von der Drehzahl
des Druckformzylinders von alleine ein. Die Einstellung bei einem Drehzahlwechsel
erfolgt ebenfalls wegen des erfindungsgemäßen Aufbaus der Druckform nahezu verzögerungsfrei.
[0030] Der Überdruck an der Rückseite der Druckschicht sollte 100 mbar nicht überschreiten.
Der Feuchtmittelpegel an der Rückseite der Druckschicht sollte zumindest im Gleichgewicht
von Zu- und Abfluss die Dicke der Unterschicht nicht überschreiten. Entsprechend werden
die Dicke der Unterschicht und die Durchströmbarkeit der Druckschicht bevorzugt aufeinander
abgestimmt.
[0031] Bei einer Bebilderung der Druckform wird an der unbebilderten Oberfläche der Druckform
ein Druckbild durch Ausbildung von farbannehmenden und farbabweisenden Stellen erzeugt.
Die farbannehmenden Stellen der farbübertragenden Oberfläche werden durch gezielten
Verschluss der an der farbübertragenden Oberfläche mündenden Durchlasskanäle gebildet.
[0032] Die Erzeugung des Druckbilds, d.h. die Bebilderung, erfolgt in einer ersten Verfahrensalternative,
indem die noch unbebilderte farbübertragende Oberfläche mit einem Feuchtmittel benetzt
wird, diejenigen Stellen der gefeuchteten Oberfläche, die farbannehmend auszubilden
sind, gezielt, d.h. bildgemäß, getrocknet werden und anschließend Material, das Druckfarbe
annimmt und Feuchtmittel vorzugsweise abweist, auf die farbübertragende Oberfläche
mit den noch trockenen Stellen aufgetragen wird. Das Material wird, wie Druckfarbe
auch, von dem Feuchtmittel abgewiesen, d.h. es wird auf die feuchten Stellen nicht
übertragen. Da eine Feuchmittelzufuhr vorzugsweise gleichmäßig und kontinuierlich
auch während der Bebilderung erfolgt, wird das Material vorzugsweise so rasch wie
möglich nach der bildgemäßen Trocknung der farbübertragenden Oberfläche aufgetragen,
so dass die getrockneten Stellen nicht vor dem Auftragen des farbannehmenden Materials
wieder mit Feuchtmittel benetzt sind.
[0033] Ein Feuchtmittelfilm, der die farbübertragende Oberfläche benetzt, sollte, gemittelt
über die Fläche eines Bildpixels, höchstens 1 µm dick sein, um die Verdampfungsenergie
gering zu halten. Vorzugsweise wird die Dicke auf einen Wert zwischen 0.2 bis 0.5
µm eingestellt.
[0034] Ohne die Erfindung zu verlassen, kann das Verfahren so abgewandelt werden, dass zur
Bebilderung zunächst ein fließfähiges Material gleichmäßig auf die farbübertragende
Oberfläche aufgetragen wird, das Druckfarbe annimmt und Feuchtmittel vorzugsweise
abweist, dieses Material dann gezielt an den farbannehmend auszubildenden Stellen
erhärtet bzw. zum Härten gebracht und an den farbabweisend auszubildenden Stellen,
wo es noch fließfähig ist, mittels Feuchtmittel entfernt wird.
[0035] Die beiden Verfahrensalternativen weisen den Vorteil auf, dass zunächst die farbübertragende
Oberfläche gleichmäßig benetzt bzw. bedeckt wird, wofür einmal Feuchtwasser und einmal
farbannehmendes und feuchtmittelabweisendes Material verwendet wird, und dann die
gleichmäßig benetzte bzw. bedeckte Oberfläche der Druckform durch Trocknung des Feuchtmittels
oder Härtung, insbesondere Eintrocknen, des farbannehmenden/feuchtmittelabweisenden
Materials gezielt mit dem Druckbild versehen wird, in dem die getrockneten Stellen
oder die Stellen mit dem erhärteten Material die farbannehmenden Stellen bilden. Eine
Auftragseinrichtung, mit der ein farbannehmendes und feuchtmittelabweisendes Material
unmittelbar bildgemäß aufgetragen wird, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nicht erforderlich. Indem zur Erzeugung des Druckbilds in beiden Verfahrensalternativen
nur ein gleichmäßiger Materialauftrag vorgenommen wird, werden die Kosten für die
Auftragseinrichtung zur Bebilderung deutlich reduziert.
[0036] Unter einem gleichmäßigen Auftrag im Sinne der Erfindung wird jeglicher Materialauftrag
zur Bebilderung verstanden, der nicht selbst bereits bildgemäß erfolgt. Bevorzugt
erfolgt der Materialauftrag über die gesamte Oberfläche der Druckform oder zumindest
in Oberflächenstreifen gleichmäßig.
[0037] Das farbannehmende/feuchtmittelabweisende Material ist vorzugsweise Druckfarbe, besonders
bevorzugt Druckfarbe der laufenden Produktion, in der die bebilderte Druck form dann
verwendet wird.
[0038] Ein besonderer Vorteil des Verfahrens in beiden Alternativen ist, dass zum Auftrag
des farbannehmenden und vorzugsweise feuchtmittelabweisenden Materials im Zuge der
Bebilderung eine für die laufende Produktion sowieso vorhandene Farbauftragseinrichtung,
beispielsweise eine Farbwalze, verwendet werden kann. Die Verwendung solch einer Farbauftragseinrichtung,
insbesondere eine Farbwalze, entspricht auch einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Es könnte jedoch auch eine gesonderte Auftragswalze oder eine andere
geeignete Auftragseinrichtung, beispielsweise eine Sprüheinrichtung, nur zur Bebilderung
oder zur Bebilderung und für den nachfolgenden Farbauftrag vorgesehen sein. Immerhin
müsste auch in solch einer Ausbildung der Materialauftrag nicht bildgemäß gesteuert
erfolgen.
[0039] Bildgemäß ist in jedem Falle nur die Trocknung des Feuchtmittels und/oder die Härtung
des farbannehmenden/vorzugsweise feuchtmittelabweisenden Materials. Eine hierfür bevorzugt
verwendete Bildübertragungseinrichtung wird mit Halbleiterlasern, insbesondere Infrarot
Lasern, vorzugsweise Laserdioden, besonders bevorzugt durch ein Array oder mehrere
Arrays von Infrarot Laserdioden, gebildet.
[0040] Eine bildgemäße, immaterielle Behandlung eines zuvor gleichmäßig auf die farbübertragende
Oberfläche der Druckform aufgebrachten Materials bzw. Feuchtmittels erlaubt auch eine
präzisere Bilderzeugung als dies durch einen unmittelbaren bildgemäßen Materialauftrag
möglich ist.
[0041] Die Druckform wird besonders bevorzugt in Kombination mit der vorstehend beschriebenen
Bebilderung verwendet. Sie ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern auch in Kombination
mit herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen der Bebilderung von innengefeuchteten
Druckformen gewinnbringend verwendbar.
[0042] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bebilderung
einer Druckform in einer Rotationsdruckmaschine für den Nassoffsetdruck. Bei der Maschine
handelt es sich vorzugsweise um eine Rollendruckmaschine für den Zeitungsoffset. Die
Vorrichtung umfasst einen Druckformzylinder mit der Druckform, eine Feuchteinrichtung
zur Benetzung einer farbübertragenden Oberfläche der Druckform mit Feuchtmittel und
eine Auftrags- und Bildübertragungseinrichtung, mit der an der farbübertragenden Oberfläche
durch Aufbringung eines Druckfarbe annehmenden und Feuchtmittel abweisenden Materials
ein Druckbild mit farbannehmenden Stellen und feuchtmittelannehmenden Stellen erzeugt
wird.
[0043] Vorzugsweise weist die Auftrags- und Bildübertragungseinrichtung ein Auftragsmittel
zum gleichmäßigen Auftrag eines fließfähigen Materials, das Druckfarbe annimmt und
Feuchtmittel vorzugsweise abweist, und eine Bildübertragungseinrichtung, vorzugsweise
eine Belichtungseinrichtung, auf. Das Druckbild wird durch eine Kombination aus Materialauftrag
mittels des Auftragsmittels und Bestrahlung derjenigen Stellen der farbübertragenden
Oberfläche mittels der Bildübertragungseinrichtung erzeugt, die farbannehmend auszubilden
sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Auftragsmittel um ein Auftragsmittel, das
in der laufenden Produktion die Druckfarbe auf den Druckformzylinder überträgt.
[0044] In einer großen Rotationsdruckmaschine mit einer Mehrzahl von Druckformzylindern
ist vorzugsweise jedem dieser Druckformzylinder solch eine Auftrags- und Bildübertragungseinrichtung
zugeordnet. Mit zunehmender Maschinengröße, d.h. Anzahl der Druckfonnzylinder, wachsen
mit der erfindungsgemäßen Direktbebilderung die Kostenvorteile vor allem dann, wenn
die Druckproduktionen oft wechseln und Ausfallzeiten minimiert werden sollen.
[0045] Eine bevorzugte Möglichkeit des Verschließens wird durch wärmeinduziertes, vorzugsweise
laserinduziertes, bildabhängiges Tonen bewirkt. Der Nassoffsetdruck beruht bekanntermaßen
auf der Abstoßung von Farbe durch Feuchtmittel an den befeuchteten Stellen der Druckform.
Wird nicht genügend Feuchtmittel geführt, kommt es zur Annahme vun Farbe auch an den
Nichtbildstellen. Dieser Vorgang wird im allgemeinen als Tonen bezeichnet.
[0046] In dieser ersten Verfahrensalternative der Bebilderung wird die farbübertragende
Oberfläche der Druckform von innen gefeuchtet und dann mittels der Bildübertragungseinrichtung
bildabhängig getrocknet. Es werden hierbei die Bildstellen getrocknet und unmittelbar
anschließend eingefärbt. Bei dem Einfärben wird Farbe auf die getrockneten Bereiche
übertragen, während die feuchten Bereiche farbfrei bleiben. In den getrockneten Bereichen
verstopft die Farbe die Durchlasskanäle, so dass in diesen Bereichen kein Feuchtmittel
zur farbübertragenden Oberfläche mehr vordringt.
[0047] In der zweiten Verfahrensalternative wird die Druckform mittels der Bildübertragungseinrichtung
nach dem Einfärben bildabhängig erwärmt. Die Farbe trocknet in den erwärmten Bereichen
und damit auch in den Durchlasskanälen bzw. an den Mündungen dei Durchgangskanäle
ein. Die in den Durchlasskanälen eingetrocknete Farbe kann bei anschließender Feuchtmittelzufuhr
nicht mehr verdrängt werden, während die fließfähige Farbe durch das Feuchtmittel
verdrängt wird. Bis zum Freilaufen der Druckform kann der Feuchtmitteldruck gegenüber
dem Feuchtmitteldruck in der Produktion leicht erhöht sein.
[0048] Die Bebilderung der Druckform, d.h. die in den Durchlasskanälen eingetrocknete Farbe,
kann durch eine konventionelle Druckform-Wascheinrichtung entfernt werden und/oder
durch die Innenfeuchtung mit einem gegenüber der Produktion erhöhten Feuchtmitteldruck.
[0049] Alternativ zu dem vorgenannten Verschließen mittels Farbe kann in einer Untervariante
der zweiten Verfahrensalternative auch ein Monomer oder Gemisch von Monomeren auf
die farbübertragende Oberfläche der Druckform aufgetragen werden, insbesondere aufgesprüht
werden. Mittels der Bildübertragungseinrichtung wird eine Polymerisation ausgelöst.
Der dabei gebildete Kunststoff verschließt die Durchlasskanäle, z.B. durch Bildung
von Polystyrol aus Styrol unter Wärmeeinwirkung. Die verschlossenen Poren können durch
erneutes Erwärmen wieder frei gemacht werden, indem das Polymer wieder zerfällt und
durch Zuführung von Feuchtmittel abgeführt wird. Das Feuchtmittel wird bei dem Löschen
des Bilds vorzugsweise von innen zugeführt. Ein Waschen von außen ist jedoch ebenfalls
möglich, insbesondere unterstützend.
[0050] In einem Belichtungsverfahren zur Bebilderung der Druckform führen die Druckform
und eine Bildübertragungseinrichtung eine nach Richtung und Geschwindigkeit vorgegebene
Relativbewegung aus, bei der die zu bebildernde Oberfläche der Druckform pixelweise
bildgemäß belichtet wird. Wie bei herkömmlichen Druckformen auch sind die Pixel des
zu erzeugenden Druckbilds in Spalten und dazu senkrechten Zeilen auf der farbübertragenden
Oberfläche der Druckform angeordnet. Eine Pixelspalte verläuft demnach in Spaltenrichtung
und eine Pixelzeile in eine dazu senkrechte Zeilenrichtung. Die vorstehend genannten
Relativbewegung findet entweder in Spaltenrichtung oder in Zeilenrichtung statt. Handelt
es sich bei der Druckform um die Druckform eines Druckformzylinders in einer Rotationsdruckmaschine
so ist die Spaltenrichtung die Druckrichtung und die Zeilenrichtung die Zylinderlängsrichtung.
Bei einer Bebilderung in der Maschine ist die Richtung der Relativbewegung, auf die
die Breiten- und Längenangaben der lichtemittierenden Flächen bezogen sind, die Druckrichtung.
Denkbar ist jedoch auch eine Bebilderung einer Druckform außerhalb einer Maschine,
in der eine Bebilderung ebenso in Zeilenrichtung als maßgebliche Richtung der Relativbewegung
vorgenommen werden kann.
[0051] Der streifenförmige Laserspot kann vorteilhafterweise auch dazu genutzt werden, die
Flächendeckung und damit auch die Tonwertstufen besonders fein einzustellen, ohne
die Geometrie einer optischen Abbildungseinrichtung zur Fokusierung des Laserlichts
auf der farbübertragenden Oberfläche zu verändern. Durch Veränderung, insbesondere
Verkürzung, der Einschaltdauer der Halbleiterlaser können Pixel beliebiger Erstreckung
in Richtung der Relativbewegung erzeugt werden. Insbesondere können Pixel erzeugt
werden, die sehr kleine Flächen aufweisen, die dann jedoch nicht quadratisch, sondern
streifenförmig sind. Bekanntermaßen ergibt sich aus Rasterweite und Pixelfläche die
Zahl der Graustufen, die dargestellt werden können. Hierbei gilt, dass die Rasterzellenbreite
gleich dem Kehrwert der Rasterweite ist. Die Fläche der Rasterzelle errechnet sich
hieraus durch Quadrieren. Wird das Ergebnis durch die Pixelfläche dividiert, erhält
man die Zahl der maximal darstellbaren Tonwerte. So hat eine Rasterzelle beispielsweise
bei einem 40er Raster eine Fläche von 250*250 µm
2. Bei einer Pixelbreite von 62 µm können im Fall quadratischer Pixel maximal 16 Graustufen
dargestellt werden. Werden rechteckförmige Pixel von 62 µm * 31 µm erzeugt, so sind
es bereits 32 Graustufen. Die Bebilderungszeit ist in beiden Fällen gleich. Die feinere
Abstufung der Tonstufen ermöglicht es, im Druck auftretende Nichtlinearitäten, wie
Tonwertzu- und abnahmen, besser auszugleichen als dies mit Laserspots möglich ist,
die in Richtung der Relativbewegung die erfindungsgemäß sehr kurze Erstreckung nicht
aufweisen. Ist die Druckform an einem Druckformzylinder angeordnet, so weist für diesen
Ausgleich ein Winkelgeber für den Druckformzylinder oder einen zugeordneten Gummituchzylinder
eine entsprechend höhere Auflösung auf, oder es werden Zwischeninkremente mit einer
Elektronik durch Interpolation gebildet.
[0052] Die Bildübertragungseinrichtung umfasst vorzugsweise ein Array oder mehrere Arrays
von gepulsten bzw. stromgepumpten Halbleiterlasern, insbesondere gepulsten Infrarotlasern,
besonders bevorzugt Laserdioden. Mittels der Halbleiterlaser werden schmale, streifenförmige,
vorzugsweise rechteckförmige Laserspots an der zu bebildernden Oberfläche erzeugt,
die auf der zu bebildernden Oberfläche je eine in Richtung der Relativbewegung gemessene
Laserspotbreite aufweisen, die mehrfach kleiner ist als eine in die gleiche Richtung
gemessene Breite eines Bildpixels der zu bebildernden Oberfläche und auch mehrfach
kleiner ist als eine quer zu der Laserspotbreite gemessene Laserspotlänge. Eine Pulsdauer
pro Laserspot ist dann mehrfach länger als eine Zeitdauer, in der bei der Relativbewegung
zwischen der Druckform und dem Laserarray eine Wegstrecke zurückgelegt wird, die der
Laserspotbreite entspricht.
[0053] In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bebilderung in der Maschine direkt
am Druckformzylinder. In diesem Fall wird die Relativbewegung zwischen der Druckform
und dem Laserarray durch eine Vertikalbewegung durch Rotation des Druckformzylinders
und eine hierzu senkrechte Horizontalbewegung durch Verschiebung des Laserdiodenarrays
bewirkt. Bei der Rotation des Druckformzylinders wird die Bildinformation spaltenweise
auf die Druckform übertragen. Durch Horizontalverschieben des Laserarrays werden nacheinander
nebeneinanderliegende Spalten bebildert, bis das ganze Bild aufgezeichnet ist. Die
mittels der Laser auf der farbübertragenden Oberfläche der Druckform erzeugten Laserspots
weisen dann eine in vertikaler Richtung gemessene Breite und eine in horizontaler
Richtung gemessene Länge auf. Bei der Bebilderung erfolgt die Horizontalbewegung des
Laserarrays bei rotierendem Druckformzylinder vorzugsweise kontinuierlich. Auf diese
Weise können optimal kurze Bebilderungszeiten erhalten werden. Die Auflösung der Bildübertragungseinrichtung
ist abhängig von der Wegstrecke, um die das Laserarray während einer Zylinderumdrehung
verschoben wird. Diese Wegstrecke beträgt vorzugsweise zwischen 84 und 28 µm. Dies
entspricht einer bevorzugten Auflösung von 300 bis 900 dpi. Die Laserspotlänge beträgt
vorzugsweise 30 bis 90 µm, und die Laserspotbreite beträgt vorzugsweise 1 bis 10 µm.
Die Laserpulsdauer beträgt zwischen 1 und 50 µs, abhängig von der Auflösung der Vorrichtung,
der Leistung der Laser und der Bebilderungsgeschwindigkeit. Die Bebilderung erfolgt
durch axiale Verschiebung des wenigstens einen Arrays entlang des bei der Bebilderung
rotierenden Druckformzylinders. Das Lasergesamtarray kann durch austauschbare Module
mit beispielsweise 64 Dioden pro Druckzone gebildet werden.
[0054] Das Verhältnis von Laserspotlänge zu Laserspotbreite beträgt vorzugsweise wenigstens
10:1 und besonders bevorzugt wenigstens 20:1.
[0055] Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Bildübertragungseinrichtung ist, dass eine mechanisch
genaue Justierung nicht erforderlich ist. Es wird vorzugsweise eine Software-Justierung
vorgenommen.
[0056] Die Bildübertragungseinrichtung umfasst vorzugsweise ein Array oder mehrere Arrays
von beispielsweise 256 Halbleiterlasern in 4 Arrays mit je 64 Lasern für eine Druckzone.
[0057] Zur Erzeugung eines schmalen, streifenförmigen Laserspots werden Halbleiterlaser
mit schmalen, streifenförmigen, vorzugsweise rechteckförmigen, lichtemittierenden
Flächen verwendet, wie Infrarot Laserdioden sie insbesondere aufweisen. Das emittierte
Laserlicht wird über eine optische Abbildungseinrichtung auf die farbübertragende
Oberfläche fokussiert. Durch die bevorzugte langgestreckte Streifenform des Laserspots,
der hierdurch ermöglichten Verwendung einer einfachen Optik in Verbindung mit der
entsprechend schmalen Streifenform der lichtemittierenden Flächen und der langen Pulsdauer
pro Bildpixel kann die Laserleistung gering gehalten werden. Der Energieverbrauch
ist trotz der längeren Pulsdauer ebenfalls niedriger als bei Ausbildung des Laserspots
unmittelbar in oder angenähert in der Form des Bildpixels des auf der farbübertragenden
Oberfläche zu erzeugenden Druckbilds.
[0058] Dementsprechend umfasst die Bildübertragungseinrichtung gepulste bzw. stromgepumpte
Halbleiterlaser, insbesondere Infrarotlaser, besonders bevorzugt Infrarot Laserdioden,
mit lichtemittierenden, streifenförmigen Flächen, die eine in Richtung der Relativbewegung
gemessene Breite aufweisen, die mehrfach kleiner ist als eine in die gleiche Richtung
gemessene Breite eines Bildpixels auf der zu bebildernden Oberfläche und auch mehrfach
kleiner ist als eine Länge der lichtemittierenden Fläche.
[0059] Die Laser emittieren vorzugsweise im infraroten oder sichtbaren Bereich, insbesondere
im Wellenlängenbereich von 700-1400 nm.
[0060] Für die lichtemittierenden Flächen ist eine optische Abbildungseinrichtung, vorzugsweise
mit wenigstens einer Linse pro lichtemittierender Fläche vorgesehen. Bevorzugt sind
Linsen der Abbildungseinrichtung in Form eines oder mehrerer Arrays angeordnet, vorteilhafterweise
als ein oder mehrere Linsenarrays aus Kunststoff, die preiswert in Massenherstellung
gefertigt und einfach montiert werden können. Die Laser sind in oder an einem Gehäuse
in solch einer Ausrichtung zueinander befestigt, dass ihre lichtemittierenden Flächen
parallele Längsrichtungen aufweisen. Schließlich umfasst die Bildübertragungseinrichtung
eine Ansteuerelektronik, mit der die Laser so angesteuert werden, dass eine Laserpulsdauer
mehrfach länger ist als eine Zeitdauer, in der bei der Relativbewegung eine Wegstrecke
zurückgelegt wird, die der Breite der lichtemittierenden Fläche entspricht.
[0061] Einen Faserausgang benötigt die Bildübertragungseinrichtung nicht. Auch dies macht
die Vorrichtung preiswert und erhöht ihren Wirkungsgrad. Ein Laserträger der Bildübertragungseinrichtung
wird vorzugsweise wassergekühlt.
[0062] Eine Ansteuerelektronik für die Bildübertragungseinrichtung umfasst vorzugsweise
ausreichend Speicherkapazität für zwei Bitmaps, nämlich ein Bitmap für ein aktuelles
Bild und das wenigstens zweite Bitmap für ein folgendes Bild. Ferner umfasst die Ansteuerelektronik
eine Leistungselektronik für jeden der Laser. Die Ansteuerelektronik ist an einen
Positionsgeber des Druckformzylinders gekoppelt, von dem sie die Drehwinkelposition
des Druckformzylinders und die Position des Arrays, vorzugsweise von jedem Array-Modul,
empfängt, um die Laserimpulse mit der Bewegung des Druckformzylinders zu synchronisieren.
Zur Datenübernahme ist die Ansteuerelektronik an einen Server-PC gekoppelt.
[0063] Während das aktuelle Bild gedruckt wird, kann das neue Bild in den Speicher der Ansteuerelektronik
geladen werden. Das neue Bild steht somit bereits während der laufenden Produktion
für die nächste Produktion innerhalb der Ansteuerelektronik zur Verfügung. Nach dem
Bebildern der Druckform, spätestens jedoch nach Beendigung der laufenden Produktion,
wird der Speicher des alten Bilds freigemacht und kann die Daten für die übernächste
Produktion übernehmen. Der Speicher des neuen Bilds wird für die nächste Produktion
zum Speicher des aktuellen Bilds und der Speicher des zuvor aktuellen Bilds zum Speicher
für das neue Bild. Die Ansteuerelektronik ist vorzugsweise integrierter Bestandteil
der Bildübertragungseinrichtung unmittelbar am Ort des Laserarrays; sie wird vorzugsweise
mitbewegt.
[0064] Auf Maschinenebene erhält ein oder erhalten mehrere Server-Computer die separierten
und gerasterten Bilddaten in Form von Bitmaps. Jedem Server sind ein oder mehrere
Druckwerke der Maschine zugeordnet. Die Datenübertragung an die Ansteuerelektronik
erfolgt über ein schnelles lokales Netz.
[0065] Die Bildübertragungseinrichtung, insbesondere deren Anordnung in der Druckmaschine,
die Ausbildung eines oder mehrerer Laserarrays, die Zuordnung und Funktionsweise der
Ansteuerelektronik und auch die Aufgabenteilung zwischen Server und Ansteuerelektronik
können mit Vorteil universell eingesetzt werden und sind nicht an die erfindungsgemäße
Druckform oder an die beschriebene Bebilderung gebunden, obgleich die Bildübertragungseinrichtung
bevorzugt mit solch einer Druckform und/oder für solch eine Bebilderung verwendet
wird.
[0066] Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.
[0067] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Zylinder- und Walzenanordnung mit einem Druckformzylinder nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 2
- eine Zylinder- und Walzenanordnung mit einem Druckformzylinder nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
- Fig. 3
- den Druckformzylinder nach Fig. 2,
- Fig. 4
- die Druckform des Druckformzylinders nach Fig. 3,
- Fig. 5
- eine Belichtungseinrichtung einer Bildübertragungseinrichtung in einem ersten Schnitt,
- Fig. 6
- die Belichtungseinrichtung in einem zweiten Schnitt,
- Fig. 7
- eine Belichtungseinrichtung einer weiteren Bildübertragungseinrichtung und
- Fig. 8
- eine Software-Justierung der Bildübertragungseinrichtungen der Fig. 5 bis 7.
[0068] In Fig. 1 wird eine Bedruckstoffbahn B zwischen zwei Gummituchzylindern 1 hindurchgeführt
und in dem zwischen den beiden Gummituchzylindern 1 gebildeten Druckspalt beidseitig
bedruckt. Den beiden Gummituchzylindern 1 ist je ein Druckformzylinder 2 in der für
den linken Gummituchzylinder 1 dargestellten Art und Weise zugeordnet. Ebenso ist
eine Farbwalze 3 für den linken Gummituchzylinder 1 dargestellt. Die Anordnung von
Zylindern und Walzen ist beidseits der Bahn B spiegelsymmetrisch. Vorzugsweise wiederholt
sich die in Fig. 1 dargestellte Anordnung für jeden der vielen Gummituchzylinder der
Druckmaschine.
[0069] Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Zeitungsoffset-Rollenrotationsdruckmaschine
mit Gummi-Gummi-Produktion, beispielsweise eine WIFAG OF 370. Ebenso kann es sich
bei der Maschine jedoch auch um eine Maschine für eine Gummi-Stahl-Produktion handeln,
beispielsweise mit einem oder zwei zentralen Stahlzylindern und damit Druckspalte
bildenden Gummituchzylindern pro Druckeinheit, beispielsweise eine WIFAG OF 470 oder
OF 790.
[0070] Die Farbe wird von der Farbwalze 3 auf den Druckformzylinder 2 und von dem Druckformzylinder
2 auf den Gummituchzylinder 1 übertragen, der im Druckspalt die Bahn B mit dem vom
Druckformzylinder 2 erhaltenen Bild bedruckt.
[0071] Der Druckformzylinder 2 weist einen hohlzylindrischen Trägerzylinder 10 mit einem
zentralen, axialen Hohlraum 4 auf, der in Fluidverbindung zu einer Feuchtmittelzufuhreinrichtung
steht. Die Fluidverbindung wird durch eine Drehverbindung an einem oder beiden Wellenzapfen
des Druckformzylinders 2 gebildet. Die Feuchtmittelzufuhr erfolgt durch diesen Wellenzapfen
hindurch in den Hohlraum 4. Das Feuchtmittel wird zuvor gefiltert, um störende Ablagerungen
innerhalb einer Druckform 12 zu vermeiden. Der Trägerzylinder 10 weist Durchgangskanäle
5 in radialer Richtung auf. Die Durchgangskanäle 5 sind als gerade, exakt radiale
Bohrungen 5 ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel weist jede der Bohrungen 5 einen Durchmesser
von 6 mm auf. Die Bohrungen 5 münden an einem Außenmantel des Trägerzylinders 10 in
einem Abstand von 20 mm voneinander, gemessen zwischen den Zentren der Bohrungen.
[0072] Der Außenmantel des Trägerzylinders 10 wird von schalenartig übereinandergeschichteten,
perforierten Stahlblechen umgeben. Die Stahlbleche bilden einen perforierten Druckformträger
13 der mit dem Trägerzylinder 10 ständig verbundenen Druckform 12. Im Ausführungsbeispiel
sind vier perforierte Stahlbleche zu solch einem Druckformträger 13 übereinandergeschichtet.
Die Unterschicht 14 könnte aber auch unmittelbar am Trägerzylinder befestigt sein.
[0073] Zur Bildung der Druckform 12 ist auf den Druckformträger 13 eine Unterschicht 14
gebondet, die ihrerseits als Träger für eine Druckschicht 15 dient. Die Druckschicht
15 bildet an ihrer freien äußeren Oberfläche die farbübertragende Oberfläche des Druckformzylinders
2. Die Druckschicht 15 und die Unterschicht 14 sind porös.
[0074] In den Hohlraum 4 des Druckformzylinders 2 wird Feuchtmittel eingespritzt. Aufgrund
der Fliehkraft wird das Feuchtmittel durch die Bohrungen 5 des Trägerzylinders 10
und den als Verteiler wirkenden, perforierten Druckformträger 13 an die Rückseite
der Unterschicht 14 geführt. Durch die Unterschicht 14 und die Druckschicht 15 gelangt
das Feuchtmittel an die farbübertragende Oberfläche und bewirkt, dass an den benetzten
Stellen keine Druckfarbe angenommen wird.
[0075] Als Feuchtmittel wird Wasser verwendet, das mit den im Offsetdruck üblichen Zusätzen
versehen ist.
[0076] Dem Druckformzylinder 2 ist eine Bildübertragungseinrichtung 20 zugeordnet. Die Bildübertragungseinrichtung
20 umfasst Infrarot-Laserdioden, die auf die Oberfläche des Druckformzylinders 2 gerichtet
sind. Die Bildübertragungseinrichtung ist so angeordnet, dass der Druckformzylinder
2 bei seiner Rotation kurz wie möglich vor Erreichen der Kontaktstelle mit der Farbwalze
3 die Bildübertragungseinrichtung 20 überstreicht.
[0077] Ferner ist dem Druckformzylinder 2 eine Wascheinrichtung 30 zugeordnet, die im Ausführungsbeispiel
in Rotationsrichtung gesehen hinter dem Gummituchzylinder 1 und vor der Bildübertragungseinrichtung
20 angeordnet ist. Mittels der Wascheinrichtung 30 kann Farbe von der Oberfläche des
Druckformzylinders 2 abgewaschen werden.
[0078] Fig. 2 zeigt den Druckformzylinder 2 im Querschnitt mit zwei Druckformen 12, die
eigenständig ausgebildet und mit einem Trägerzylinder 10 des Druckformzylinders 2
mittels einer herkömmlichen Spannvorrichtung 6 lösbar befestigt sind.
[0079] Der Trägerzylinder 10 entspricht im wesentlichen dem Trägerzylinder 10 des ersten
Ausführungsbeispiels. Allerdings ist der zentrale axiale Zuführkanal bzw. Hohlraum
4 mit einem wesentlich geringeren Durchmesser ausgestattet. Dementsprechend sind die
radial abzweigenden Kanäle 5 länger als diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Die radialen Verteilerkanäle 5 münden in axiale Verteilerkanäle, die an der äußeren
Mantelfläche des Trägerzylinders 10 ausgenommen sind, um die Verteilung des Feuchtmittels
möglichst früh zu vergleichmäßigen.
[0080] Die Anordnung des Druckformzylinders 2 der Fig. 2 in einer Druckmaschine entspricht
derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, so dass in Bezug auf die Bebilderung und
alle weiteren Details und Merkmale der Erfindung stets auf beide Ausführungsbeispiele
verwiesen wird.
[0081] Eine der beiden Druckformen 12 des zweiten Ausführungsbeispiels ist in Figur 3 einzeln
dargestellt. Die Druckform 12 wird in der bereits zum ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen
Art durch einen perforierten Druckformträger 13, eine darauf aufgebrachte poröse Unterschicht
14 und eine darüber geschichtete, poröse Druckschicht 15 gebildet. Der Druckformträger
13 wird durch eine einzige halbzylindrische Stahlplatte mit gleichmäßiger Perforierung
gebildet.
[0082] Die poröse Unterschicht 14 wird durch ein Stahlfaservlies gebildet, dessen Fasern
zu sogenannten Wirrfasern vervliest sind. Nach dem Vervliesen ist das Vlies im Verbund
mit einem Drahtgewebe im Vakuum gesintert und auf eine definierte Dicke, nämlich die
Schichtdicke in der Druckform 12, gewalzt worden. Aufgrund der sehr hohen Porosität
des Stahlfaservlieses von vorzugsweise mehr als 60%, ergibt sich im Vergleich zum
Materialanteil eine extrem große Summe von Porenquerschnitten. Im Vergleich zum Teilchengrößenspektrum
von Pulvern, ist der Durchmesserbereich der Fasern sehr einheitlich, so dass auch
die Porengrößenverteilung sehr eng ist. Auf diese Weise ergeben sich die gewünschten
Eigenschaften der hohen Durchströmbarkeit und des geringen Druckabfalls durch die
Unterschicht 14. Ferner ist das Vlies porenformstabil durch den Sinterprozess.
[0083] Das Stahlfaservlies ist mittels eines temperaturbeständigen Klebstoffs auf den Druckformträger
13 gebondet. Mittels Plasmaspritzgießen, vorzugsweise im Vakuum, ist die Unterschicht
14 mit der Druckschicht 14 beschichtet worden. In den Ausführungsbeispielen ist die
Druckschicht 14 eine keramische Schicht.
[0084] Bevorzugte Materialangaben und Kennwerte für erfindungsgemäße Druckformen, insbesondere
für die Druckformen 12 der Ausführungsbeispiele, sind in den nachstehenden Tabellen
zusammengestellt. Ein dreischichtiger Aufbau wird zwar bevorzugt, ein Aufbau mit mehr
als drei Schichten und auch ein nur zweischichtiger Aufbau sind jedoch ebenfalls Gegenstand
der Erfindung. Besonders bevorzugte Kennwerte bzw. Kennwertbereiche sind jeweils in
den zweiten Spalten angegeben. Dabei muss die jeweilige Schicht nicht allen Angaben
gleichzeitig entsprechen, obgleich dies bevorzugt ist.
TABELLE 1: Druckschicht 15
Material |
hydrophil z.B. TiO2-Al2O3 Mischungen wie sie in der Plasmabeschichtung verwendet werden |
Dicke |
50 - 500 µm |
100 - 200 µm |
Kapillarporendurchmesser |
0.1 - 5 µm |
0.1 - 3 µm |
offene Porosität |
3 - 30 % |
< 20% |
Rz |
0.2 - 10 µm |
1 - 5 µm |
Ra |
0.2 - 5 µm |
|
Durchströmbarkeit |
2 - 20 l/(hm2mbar) |
|
TABELLE 2: Unterschicht 14
Material |
Vlies aus nichtrostenden Metallfasern, mit Drahtgewebe gesintert und anschließend
gewalzt |
Dicke |
0.5 - 3 mm |
0.5 - 2 mm |
Laminardurchmesser |
10-100 µm |
10 - 60 µm |
Porosität |
50 - 80% |
> 60 % |
Durchströmbarkeit |
1,000 - 40,000 l/(hm2mbar) |
|
TABELLE 3: Druckformträger 13
Material |
nicht rostender Stahl, einstückig oder geschichtete Stahlbleche |
Dicke |
1 - 5 mm |
|
Lochdurchmesser |
0.5 - 5 mmm |
|
Lochabstand |
2 - 50 mm |
5 - 50 mm |
Durchströmbarkeit |
≥ 200 l/(hm2 mbar) |
200 - 20,000 1/(hm2mbar) |
[0085] Die Feuchtmitteldurchströmbarkeit der Druckform 12, bezogen auf den unbebilderten
Zustand, weist einen Wert auf, der in dem Bereich von 2-20 l/(hm
2mbar) liegt. Sie entspricht in einer für die Praxis ausreichenden Näherung auch dem
Wert der Durch strömbarkeit der Druckschicht 15.
[0086] Durch die hohe, isotrope Durchströmbarkeit der Unterschicht 14 wird die homogene
Verteilung des Feuchtmittels in der Unterschicht 14 und somit an der Rückseite der
Druckschicht 15 erreicht.
[0087] Die vorstehend und auch in den Tabellen angegebenen Werte und Wertebereiche für die
Durchströmbarkeit sind auf Feuchtwasser als Feuchtmittel bezogen. Sie gelten jedoch
für andere geeignete Feuchtmittel mit gleichen oder ähnlichen Strömungseigenschaften
ebenso. Ferner sind die Werteangaben zu den Durchströmbarkeiten auf den unbebilderten
Zustand der Druckform bezogen.
[0088] Um eine Durchströmung zu erreichen, muss das Feuchtmittel mit einem Druck zugeführt
werden, der den Strömungswiderstand der einzelnen Schichten überwindet, insbesondere
den Kapillardruck der feinporigen Druckschicht 15. Dieser Druck entsteht durch die
Fliehkräfte, die bei der Rotation des Druckformzylinders 2 auf das Feuchtmittel wirken.
Die Druckdifferenz wächst in etwa linear mit dem Wasserpegel, der sich an der Rückseite
der Druckform, d.h. in guter praktischer Näherung an der Rückseite der Druckschicht
15 einstellt.
[0089] Da der Differenzdruck hauptsächlich an der Druckschicht 15 auftritt, weil der Strömungswiderstand
hier am größten ist, kommt es zu einer Zugbelastung der Unterschicht 14. Aus Festigkeitsgründen
sollte diese Belastung gering sein. Aus bekannten Zusammenhängen zwischen Fliehkraft,
Zylinderradius, Zylinderumfang, Rotationsgeschwindigkeit und Oberflächengeschwindigkeit
ist zu erkennen, dass die Zugbelastung der Unterschicht bei konstanter Oberflächengeschwindigkeit
mit steigendem Radius kleiner wird. Daher ist die Erfindung besonders vorteilhaft,
wenn Zylinder mit großem Radius verwendet werden, wie dies beispielsweise in Zeitungsdruckmaschinen
mit doppeltem Umfang der Fall ist. Das Eigengewicht der Druckschicht 15 sollte ebenfalls
nicht vernachlässigt werden. Verglichen mit dem in der Unterschicht 14 vorhandenen
Feuchtmittelsee, der z.B. 1 mm tief ist, ist jedoch die Masse der Druckschicht 15
wegen ihrer geringeren Dicke, von beispielsweise 100 µm, klein. Aus den gleichen Überlegungen
erkennt man, dass die Verwendung einer dicken Druckschicht weniger vorteilhaft wäre.
Es müsste in solch einem Fall entweder sehr poröses Material bzw. ein Material mit
großen Poren verwendet werden, was sich ungünstig auf die Festigkeit der Druckschicht
und auch auf die Druckqualität auswirken würde. Oder es müsste ein hoher Überdruck
an der Rückseite einer dicken Druckschicht erzeugt werden, was bei konstanter Zylindergeschwindigkeit
Zylinder mit sehr kleinen Radien und damit einhergehende hohe Fliehkräfte voraussetzt
oder eine Feuchtmittelzufuhr unter Druck, was jedoch Dichtungsprobleme bei der Einführung
des Feuchtmittels in den rotierenden Zylinder hervorrufen würde.
[0090] Bei einem Pegel von 0.1 mm ergibt sich bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 36.000
Umdrehungen/h und einem Zylinderradius von 200 mm durch die Fliehkräfte ein Feuchtmitteldruck
von etwa 0.55 mbar an der Rückseite der Druckschicht 15. Der maximale Differenzdruck
über die Druckform 12 sollte 100 mbar nicht übersteigen. Da bei verminderter Maschinengeschwindigkeit
entsprechend weniger Feuchtmittel an der farbübertragenden Oberfläche vorhanden sein
muss und sollte, kann der Druck bei Verminderung der Zylindergeschwindigkeit, insbesondere
linear, mit der Geschwindigkeit abnehmen. Der Feuchtmittelpegel an der Rückseite der
Druckschicht 15 darf die Dicke der darunterliegenden Schichten nicht übersteigen.
Er sollte bei der beispielhaft dreischichtigen Druckform 12 höchstens so hoch wie
die Dicke der Unterschicht 14 sein. Bei einem Feuchtmittelpegel von 3 mm ergibt sich
für den angenommenen Zylinderradius von 200 mm bei einer Rotationsgeschwindigkeit
von 5.000 Umdrehungen/h ein Differenzdruck von etwa 0.45 mbar an der Rückseite der
Druckschicht 15. Dieser Überdruck, der durch die Druckschicht 15 abgebaut wird, sollte
über der Druckdifferenz liegen, die für eine ausreichende Durchströmung der Druckschicht
15 erforderlich ist. Die Druckschicht 15 sollte dementsprechend eine Materialstruktur
aufweisen, die zumindest bei dem sich aus der Dicke der Unterschicht 14 ergebenden
maximalen Differenzdruck zur ausreichenden Versorgung der farbübertragenden Oberfläche
mit Feuchtmittel ausreicht, so dass auch bei niedriger Rotationsgeschwindigkeit ein
Drucken möglich ist.
[0091] In der nachstehenden Tabelle sind Rechenbeispiele zur Darstellung der Abhängigkeit
des Feuchtmitteldrucks von der Zylindergeschwindigkeit und dem Feuchtmittelpegel an
der Rückseite der Druckschicht 15 zusammengefasst:
Rotationsgeschw. [U/h] |
Feuchtmittelpegel [mm] |
Hydrostat. Druck [mbar] |
36,000 |
1 |
5.53 |
36,000 |
0.5 |
2.76 |
36,000 |
0.1 |
0.55 |
20,000 |
1 |
1.71 |
20,000 |
0.5 |
0.85 |
20,000 |
0.1 |
0.17 |
5,000 |
2 |
0.21 |
5,000 |
1 |
0.11 |
5,000 |
0.5 |
0.05 |
Berechnungsgrundlage: Zylinderradius 200 mm, Porosität Unterschicht 70%, Feuchtwasser
[0092] Mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit wird der Einfluss der Schwerkraft größer
und muss daher berücksichtigt werden. Die Fliehkraft erzeugt bei einem Feuchtmittelpegel
von 2 mm für den angenommenen Zylinderradius von 200 mm bei einer Rotationsgeschwindigkeit
von 5,000 U/h einen Differenzdruck von etwa 0.2 mbar an der Rückseite der Druckschicht
15. Damit überwiegt die Fliehkraft die Gravitationskraft noch um etwa 30%. Durch die
Kapillarwirkung der kleinen Poren in der Druckschicht 15 kommt es vorteilhafterweise
zu einem Ausgleich der Schwankungen des Feuchtmitteldrucks. Daher wird auch bei geringen
Geschwindigkeiten eine gleichmäßige Benetzung der Außenseite der Druckschicht 15 erreicht.
Der mittlere, auf die Rückseite der Druckschicht 15 wirkende hydrostatische Druck
aufgrund der Gravitation beträgt 1 mbar pro 10 mm Feuchtmittelpegel*Porosität der
Unterschicht 14. Bei einer Zylindergeschwindigkeit von etwa 4.500 U/h oder darunter
wird an der Rückseite der Druckschicht 15 der Gravitationsdruck größer als der durch
die Fliehkräfte erzeugte Druck. Das Feuchtmittel fließt daher nach unten und bewirkt
einen Anstieg des Feuchtmittelpegels im untenliegenden Bereich der Unterschicht 14.
Feuchtmittel wird dort in den Druckformträger 13 zurückgedrängt. Es steigt damit nicht
nur der Gravitationsdruck, sondern auch die Fliehkraft im unteren Bereich des Druckformzylinders
2. Daher sollte auch bei geringen Geschwindigkeiten eine Feuchtung zumindest des unteren
Zylinderbereichs möglich sein.
[0093] Aufgrund der vorstehend erläutenden Zusammenhänge wird die Bildübertragungseinrichtung
20 bevorzugterweise dem unteren Bereich des Druckformzylinders 2 zugewandt angeordnet.
Hierdurch ist eine präzise Bebilderung der Druckform 12 bis in den unteren Drehzahlbereich
des Zylinders hinein möglich. Eine Untergrenze für die Zylinderdrehzahl bei der Bebilderung
liegt im Zeitungsoffset mit zwei Druckformen 12 pro Druckformzylinder 2 in etwa bei
3.000 U/h.
[0094] Betrachtet man die Fliehkräfte, die an der Druckform 12 auftreten, so wirkt die größte
Kraft auf die Halterungen der Druckform 12, mit denen die Druckform 12 in der Spannvorrichtung
6 des Druckformzylinders 2 befestigt ist. Weiterhin wirkt eine Kraft auf die geklebte
oder gebondete Verbindung zwischen der Unterschicht 14 und dem Druckformträger 13.
Eine geringere Kraft wirkt auf die Verbindungsfläche zwischen der Druckschicht 15
und der Unterschicht 14. Bei einem Druckformzylinder 2 mit einem Radius von 200 mm,
bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 36,000 U/h und einer Druckform 12 mit einer
Oberfläche von 400 mm * 600 mm ergibt sich pro Druckform 12:
|
Masse |
Fliehkraft |
Druckformträger 13: |
|
|
5 mm dicke Halbschale aus Stahl |
9.6 kg |
7.6 kN |
Unterschicht 14: |
|
|
2 mm Vlies, 70% Porosität |
1.2 kg |
947 N |
Feuchtmittelsee in der Unterschicht 14: |
170 g |
134 N |
1 mm tief |
|
|
Druckschicht 15: |
|
|
100 µm dick, Keramik |
50 g |
40 N |
[0095] In diesem Berechnungsbeispiel ergibt sich eine Gesamtkraft von etwa 8.7 kN die von
den Halterungen der Druckform 12 aufgenommen werden muss. Auf die geklebte oder gebondete
Verbindung zwischen dem Druckformträger 13 und der Unterschicht 14 wirkt eine Kraft
von 1,121 N. Diese entspricht einer Zugbelastung von 5 mN/mm
2. Die Fasern der Unterschicht 14 werden an der Verbindung zur Druckschicht 15 mit
etwa 1 mN/mm
2 belastet. Diese entspricht einem Druck von 10 mbar. Größere Drücke entstehen mit
zunehmender Tief des Feuchtmittelsees oder bei schnellerer Rotation.
[0096] In einer ersten Verfahrensalternative der Bebilderung verdampft die Bildübertragungseinrichtung
20 das Feuchtmittel an der Oberfläche. Zur Bebilderung einer noch "jungfräulichen"
Druckform wird das die Oberflächen benetzende Feuchtmittel entsprechend des auf den
Gummituchzylinder 1 zu übertragenden Bilds mittels der Bildübertragungseinrichtung
20 verdampft. Bevor eine Stelle, von der mittels der Bildübertragungseinrichtung 20
gerade Oberflächenfeuchtmittel verdampft wurde, aufgrund von nachdrängendem Feuchtmittel
erneut angefeuchtet ist, passiert die getrocknete Stelle die Farbauftragswalze 3 und
nimmt Farbe an. Eine Pore, die in die gerade getrocknete Oberflächenstelle mündet,
wird durch die in diesem Bereich angenommene Farbe geschlossen, so dass kein Feuchtmittel
mehr an den nunmehr druckenden Mündungsbereich gelangt.
[0097] Die Bildübertragungseinrichtung 20 kann, anstatt Feuchtmittel zu verdampfen, auch
dazu verwendet werden, bereits mit der Farbauftragswalze 3 aufgetragene Farbe an der
farbübertragenden Oberfläche des Druckformzylinders 2 bildgemäß gezielt zu trocknen,
um die unter den getrockneten Farbstellen liegenden Poren der Druckschicht 15 auf
diese Weise zu verschließen. In dieser Verfahrensalternative wird mittels der Farbauftragswalze
3 Farbe gleichmäßig auf die noch trockene Oberfläche des Druckformzylinders 2 aufgebracht.
Die Feuchtmittelzufuhr zum Druckfomrzylinder 2 wird vorzugsweise erst aufgenommen,
wenn die Farbe gleichmäßig aufgebracht worden ist. Nach dem gleichmäßigen Auftrag
der Farbe wird die noch fließfähige Farbe an den Bildstellen der farbübertragenden
Oberfläche mittels der Bildübertragungseinrichtung 20 getrocknet. In den Bildstellen
findet hierbei ein Porenverschluss durch eingetrocknete Farbe statt. Die Bildstellen
der farbübertragenden Oberfläche laufen somit im Zuge der einsetzenden oder fortschreitenden
Feuchtung von innen nicht frei. Mit fortschreitender Feuchtung läuft die Druckform
12 allerdings an den Nichtbildstellen frei.
[0098] In beiden Verfahrensalternativen - dem induzierten Tonen und dem Farbtrocknen - kann
die gleiche, in den Figuren gezeigte Anordnung verwendet werden. In der zweiten Vefahrensalternative,
der Trocknung der Druckfarbe, kann eine Anordnung der Bildübertragungseinrichtung
hinter der Farbwalze ebenfalls vorteilhaft sein.
[0099] Durch Abwaschen der Farbschicht mittels der Wascheinrichtung 30 kann die Bebilderung
in beiden Verfahrensalternativen gelöscht werden.
[0100] Mit der gleichen Bildübertragungseinrichtung 20 ist es auch möglich, ein auf der
farbübertragenden Oberfläche des Druckformzylinders 2 aufgesprühtes Monomer zu polymerisieren
und dadurch die Poren an der farbübertragenden Oberfläche zu verschließen. Durch erneutes
Erwärmen nach Beendigung einer Druckproduktion mittels der gleichen Bildübertragungseinrichtung
20 und Abführen des durch die Erwärmung zerfallenen Polymers mit dem Feuchtmittel
kann die Bebilderung wieder gelöscht werden. Das Monomer kann auf der farbübertragenden
Oberfläche der Druckform bereits aufgetragen sein. Vorzugsweise ist jedoch am Einbauort
des Druckformzylinders 2 eine Auftragseinrichtung, insbesondere Sprühvorrichtung zum
Aufsprühen des Monomers, vor Ort angeordnet, womit insbesondere auch in dieser Variante
zur zweiten Verfahrensalternative wiederholt bebildert werden kann, ohne die Druckform
12 oder den Druckformzylinder 2 ausbauen zu müssen.
[0101] Fig. 5 zeigt eine Belichtungseinrichtung der Bildübertragungseinrichtung 20 in einem
Querschnitt. Fig. 6 zeigt die Belichtungseinrichtung in einem Längsschnitt. Stellvertretend
für die gesamte Bildübertragungseinrichtung wird die Belichtungseinrichtung ebenfalls
mit den Bezugszeichen 20 bezeichnet.
[0102] Die Belichtungseinrichtung 20 wird durch linienförmig nebeneinander aufgereiht angeordnete
Infrarot Laserdioden gebildet, die in einem Gehäuse 21 je mit einem Befestigungsmittel
22 befestigt sind. Jede der Laserdioden wird durch einen Laserchip 23 gebildet mit
einer lichtemittierenden Fläche 24. Den lichtemittierenden Flächen 24 gegenüberliegend
ist das Gehäuse 21 mit einer überlappenden Lochreihe versehen. In den überlappenden
Löchern der Lochreihe sind optische Linsen 25 angeordnet. Jeder Laserchip 23 weist
einen elektrischen Anschluss 26 zu einer Ansteuerelektronik auf.
[0103] Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, wird ein von der lichtemittierenden Fläche 24 eines
der Laserchips 23 ausgestrahltes Strahlenbündel 27 von der gegenüberliegenden Linse
25 auf die farbübertragende Oberfläche des Druckforms 12 des Druckformzylinders 2
gebündelt, so dass es dort als schmaler Rechtecklaserspot 28 auftrifft. Die lichtemittierende
Fläche 24 entspricht in ihrer Form dem von ihr erzeugten Laserspot 28. Vorzugsweise
weist sie auch die gleiche Größe auf. Eine Vergrößerung oder Verkleinerung bis zu
einem gewissen Ausmaß kann in der Praxis jedoch auch einmal vorteilhaft sein.
[0104] Links neben der Belichtungseinrichtung 20 ist ein einzelnes Pixel des zu erzeugenden
Druckbilds stark vergrößert dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist der Laserspot 28
im Druckbildpixel. Die in Zylinderlängsrichtung gemessene Länge Ls des Laserspots
28 entspricht der in die gleiche Richtung gemessenen Länge des einzelnen Druckbildpixels.
Die in Druckrichtung gemessene Breite Bs des Laserspots 28 ist um ein Mehrfaches kleiner
als die in die gleiche Richtung gemessene Breite des Druckbildpixels. Im Ausführungsbeispiel
ist das Druckbildpixel quadratisch mit einer Länge und Breite von je 50 µm. Die Laserspotlänge
Ls beträgt ebenfalls 50 µm. Die Laserspotbreite Bs hingegen beträgt 3 µm. Entsprechend
lang ist zur Belichtung des Druckbildpixels die Belichtungszeit bzw. Pulsdauer der
gepulsten Laserdioden 24. Die Einschaltdauer für die Belichtung eines quadratischen
Pixels, das eine Kantenlänge aufweist, die der Laserspotlänge Ls entspricht, ergibt
sich aus dem Quotienten der Laserspotlänge Ls und der Oberflächengeschwindigkeit der
Druckform 12.
[0105] In dem Gehäuse 21 sind 64 Laserdioden 23 in einer Linie angeordnet. Pro Seitenbreite
ist solch ein Array mit 64 Laserdioden vorgesehen die gleichmäßig verteilt über knapp
eine Seitenbreite nebeneinander angeordnet sind. Bei einer 1.8 m breiten Druckeinheit
sind vier solche Arrays entlang einer Linie nebeneinander angeordnet.
[0106] Die Bebilderung findet bei einer Drehzahl des Druckformzylinders 2 von vorzugsweise
etwa 10,000 U/h statt, wobei jedes der Arrays in seinem Seitenbereich während der
Zylinderdrehung in Zylinderlängsrichtung kontinuierlich verschoben wird. Eine schrittweise
Verschiebung um eine Pixelspalte nach jeder vollen Umdrehung wäre ebenfalls möglich,
jedoch zeitaufwendiger. Der Weg, um den das Laserarray, im Falle von mehreren Laserarrays
sämtliche dieser Arrays, pro Zylinderumdrehung horizontal verschoben wird, entspricht
dem Kehrwert der Bildauflösung. Bei einer Bildauflösung von beispielsweise 500 dpi
wird das Laserarray pro Zylinderumdrehung um 51 µm quer zur Druckrichtung verschoben.
Die Laserspotlänge Ls darf nicht kleiner sein als der auflösungsbedingte Vorschub
des Laserarrays, um Vollflächen belichten zu können. Die maximale Auflösung ist durch
einen Drehwinkelgeber und den Umfang des Druckformzylinders 2 gegeben. Bei dem Drehwinkelgeber
handelt es sich um einen Inkrementalgeber, der entweder am Druckfomrzylinder 2 oder
dem zugeordneten Gummituchzylinder 1 angeordnet ist und die Drehwinkellage des Zylinders
misst. Bei einer Auflösung von 40,000 Schritten pro Zylinderumdrehung und einem Umfang
des Druckformzylinders von 1,257 mm ergibt sich eine Auflösung von 798 dpi. Der für
die Bebilderung einzusetzende Laserspot 28 muss für diese Auflösung eine Länge Ls
von wenigstens 32 µm besitzen.
[0107] Die erforderliche Laserleistung zur Verdampfung der Feuchtmittelschicht an der farbübertragenden
Oberfläche ist abhängig von der Schichtdicke, der Oberflächengeschwindigkeit des Druckformzylinders
2 und der Geometrie des Laserspots 28. Bei einer Feuchtmittelschichtdicke von 1 µm
und einer Oberflächengeschwindigkeit von 3.5 m/s (Radius 200 mm, Rotation mit 10.000
U/h) und einem Laserspot 28 mit einer Länge Ls von 50 µm und einer Breite Bs 3 µm
überstreicht der Laserspot 28 bei Vernachlässigung der Verschiebung des Laserarrays
in Zylinderlängsrichtung innerhalb von etwa 14 µs ein Fläche von 50 * 50 µm
2. Auf einer solchen Fläche befindet sich mit Feuchtwasser als Feuchtmittel eine Wassermasse
von 2.5 * 10
-12 kg. Um Wasser zu verdampfen, wird eine Energie von 2.3 * 10
6 J/kg benötigt, d.h. 5.8 * 10
-6 J pro Pixel. Soll die Verdampfung in einer Zeit von 14 µs geschehen, so ist eine
Leistung von 0.41 W notwendig. Die Erwärmung des Feuchtmittels erfolgt dadurch, dass
die Druckschicht 15 aufgeheizt wird. Der Wirkungsgrad für die Laserleistung ist vom
Absorptionskoeffizienten, der Wärmekapazität und dem Wärmeleitwiderstand der Druckschicht
15 abhängig. Der Anteil der Laserleistung, der eine Verdunstung von Feuchtmittel von
der Druckschicht 15 bewirkt, sollte möglichst hoch sein, vorzugsweise sollte er wenigstens
0.6 oder größer sein. Die Laserleistung pro Diode beträgt wenigstens etwa 0.7 W. Bevorzugt
werden 1 W Dioden verwendet.
[0108] Da nach der Trocknung an der farbübertragenden Oberfläche die Druckschicht 15 an
den getrockneten Stellen eine hohe Temperatur aufweist, kann auch eine Anfeuchtung
dieser Stellen nicht unmittelbar erfolgen, weil das nur mit einer geringen Rate nachströmende
Feuchtmittel bei Kontakt mit der aufgeheizten Stelle der Druckschicht 15 sofort verdampft.
Damit eine Feuchtung der getrockneten Stelle vor Kontakt mit der Farbauftragswalze
3 besonders sicher verhindert wird, ist die Farbauftragswalze 3 unmittelbar nach der
Belichtungseinrichtung 20 angeordnet. Auch sollte der Feuchtmitteldruck an der Rückseite
der Druckschicht 15 so eingestellt werden, dass die Feuchtmittelschicht an der farbübertragenden
Oberfläche nur langsam gebildet wird. Liegt im vorstehenden Beispiel die Farbauftragswalze
3 in Drehrichtung des Druckformzylinders 2 gesehen 200 mm hinter der Belichtungseinrichtung
20, so beträgt die Zeitspanne von der Trocknung bis zum Porenverschluss 0.06 s. Die
Feuchtmittelzufuhr an der Rückseite der Druckform 12 wird so eingestellt, dass nicht
mehr als 0.5g Feuchtmittel pro m
2 der farbübertragenden Oberfläche und Umdrehung zugeführt werden. Da sich der Feuchtmittelfilm
bei jeder Umdrehung an der Farbauftragswalze 3 spaltet und zur Hälfte abgeführt wird,
stellt sich dann eine konstante Filmschichtdicke von 1 µm vor der Farbauftragswalze
3 und von 0.5 µm hinter der Farbauftragswalze 3 ein. Mit zunehmender Bebilderungszeit
wird die Feuchtmittelzufuhr entsprechend der bereits erreichten Flächendeckung vermindert.
Ausgehend von Wasser als Feuchtmittel und einer Feuchtmittelschichtdicke von 1 µm,
die zu verdampfen ist, ist eine Bebilderung des Druckformzylinders 2, d.h. von zwei
Druckformen 12, in etwa einer Minute möglich. Der Leistungsbedarf der Belichtungseinrichtung
20 ist in der Verfahrensalternative, in der zum Verschließen der Poren zuvor Feuchtmittel
verdampft wird, aufgrund der nur sehr dünnen Feuchtmittelschicht sehr gering.
[0109] Pro Druckformzylinder 2, d.h. pro Belichtungseinrichtung 20, ist eine Ansteuerelektronik
vorgesehen zur Erzeugung von Konstantstromimpulsen, deren Dauer der Belichtungszeit
für ein Pixel entspricht für jede der 265 Dioden. Die Stromstärke liegt je nach verwendeter
Laserdiode zwischen 1 und 4 A. Die Ansteuerelektronik umfasst ferner einen eigenen
Bitmapspeicher mit jeder Diode zugeordnetem eigenen Speicherbereich. Ferner umfasst
die Ansteuerelektronik ein Adressierungsystem zur Übertragung der Bits aus dem Bitmapspeicher
zu den Dioden. Die Adresse für den Speicher wird aus Signalen von einem Drehwinkelgeber
des Druckformzylinders 2 oder des Gummituchzylinders 1 und eines Weggebers ermittelt,
der die Horizontalverschiebung des Laserarrays, in dem die betreffende Diode angeordnet
ist, misst oder dem Motor zur Erzeugung der Horizontalbewegung vorgibt.
[0110] Schließlich umfasst die Ansteuerelektronik eine Schnittstelle zu einer Steuer- und
Puffereinheit. In der Steuer- und Puffereinheit werden die Daten von zugeordneten
Druckformzylindern 2, vorzugsweise von solchen Druckformzylindern 2, die auf die gleiche
Seite der Bahn arbeiten, gesammelt. Je nach Übertragungs- und Speicherkapazität können
einer Steuer- und Puffereinheit mehrere Druckeinheiten mit je mehreren Druckformzylindern
2 zugeordnet werden.
[0111] Die Bebilderung erfolgt wie vorstehend bereits beschrieben durch axiale Verschiebung
des Laserarrays entlang dem rotierenden Druckformzylinder 2. Die Geschwindigkeit der
Horizontalverschiebung ist erheblich geringer als die Zylindergeschwindigkeit bei
der Bebilderung. Falls mehrere der Laserarrays in Zylinderlängsrichtung nebeneinander
angeordnet sind, werden sämtliche Laserarrays gleichzeitig, vorzugsweise durch den
gleichen Motor, axial verschoben. Bei jeder Umdrehung des Druckzylinders 2 erfolgt
ein axialer Vorschub der Belichtungseinrichtung 20, der etwas geringer ist als die
Breite Bs der Laserspots 28. Axial benachbarte Pixel überlagern sich daher geringfügig.
Dadurch werden nacheinander die nebeneinanderliegenden Spalten des Druckbilds bebildert,
ohne dass zwischen den Spalten unbebilderte Bereiche verbleiben. Die Breite der Überlappung
von benachbarten Pixel hängt von der Schärfe der Abbildung des einzelnen Pixels ab.
Unschärfe in der optischen Abbildung und Wärmediffusion in der Umgebung des Pixels
führen zu einer Belichtungsunschärfe, die durch die Überlagerung bei der Bebilderung
ausgeglichen wird.
[0112] Die Laserdioden 23 werden mechanisch grobjustiert als Diodenzeile in dem Gehäuse
21 befestigt. Durch das Array der Linsen 25 werden die lichtimittierenden Flächen
24 der Laserdioden 23 auf die Druckform 12 abgebildet. Durch die mechanische Grobjustierung
der Laserdioden 23 wird sichergestellt, dass die geometrische Abweichung der Laserspots
28 auf der farbübertragenden Oberfläche der Druckform 12 eine bestimmte Maximalabweichung
von Sollpositionen nicht überschreitet. Eine Feinjustierung erfolgt im Wege einer
Software-Justierung.
[0113] Figur 7 zeigt eine Belichtungseinrichtung, die der Belichtungseinrichtung der Figuren
5 und 6 mit Ausnahme der optischen Abbildungseinrichtung vollkommen gleicht. Die optische
Abbildungseinrichtung der Belichtungseinrichtung der Figur 7 wird für jede der lichtemittierenden
Flächen 24 durch je zwei Plan-Konvex-Linsen 25a und 25b gebildet. Die gewölbten Flächen
der Linsen 25a und 25b stehen sich jeweils gegenüber, so dass die planen Flächen der
Linsen 25a und 25b diejenigen Flächen sind, durch die das Laserlicht von den lichtemittierenden
Flächen 24 eintritt und durch die es in Richtung auf die farbübertragende Oberfläche
der Druchschicht 15 hin aus der optischen Abbildungseinrichtung austritt.
[0114] Die Brennweiten der Linsen 25 bzw. 25a und 25b der optischen Abbildungseinrichtungen
der Figuren 5 bis 7 sind vorzugsweise für beide Richtungen gleich. Dies wird durch
die schmale Streifenform der lichtemittierenden Flächen 24 ermöglicht. Im Ausführungsbeispiel
der Figur 7 werden durch die Verwendung gleicher Linsen 25a und 25b die Fertigungskosten
niedrig gehalten. Insbesondere sind Plan-Konvex-Linsen preiswerter als Linsen, die
auf beiden Seiten geschliffen werden müssen. Die Linsen 25a und 25b können vorteilhafterweise
durch zwei Kunststofflinsenarrays erhalten werden, die wie in Figur 7 gezeigt zueinander
in Linsenhaltern 29a und 29b angeordnet sind.
[0115] In Figur 8 ist die Software-Justierung für mehrere auf einer Linie nebeneinander
angeordnete Laserdioden 23 eines Laserarrays dargestellt.
[0116] Die eingetragenen Linien im oberen Teil der Figur 8 verlaufen in Zylinderlängsrichtung.
Entlang der obersten Linie sind die Sollpositionen P der Laserspots 28 zusammen mit
den sich nach der mechanischen Grobjustierung ergebenden Istpositionen S der gleichen
Laserspots 28 eingezeichnet.
[0117] Unmittelbar darunter ist die gleiche Linie nochmals eingezeichnet. Entlang dieser
Linie ist der Fehlervektor V für jede der Laserdioden 23 eingetragen. Jeder der Fehlervektoren
V ergibt sich als gerade Verbindungslinie zwischen der Sollposition P und der ausgemessenen
Istposition S für jede der Laserdioden 23. Aus den Fehlervektoren V wird je ein von
der zugehörigen Sollposition P ausgehender Korrekturvektor C gleicher Länge und entgegengesetzter
Richtung gebildet. Eingezeichnet ist in Figur 8 lediglich der Korrekturvektor C für
die in Figur 8 äußere linke Laserdiode 23 des Laserarrays. Die Bildung der Korrekturvektoren
C für die weiteren der Laserdioden 23 erfolgt entsprechend. Als dritter Linienzug
ist pro Laserdiode 23 der Verschiebeweg X eingetragen, um den das Laserarray bei der
Bebilderung des Druckformzylinders 2 in Zylinderlängsrichtung insgesamt verschoben
wird. Diese Verschiebung kann schrittweise jeweils nach Vollendung einer Zylinderumdrehung
erfolgen oder aber, was bevorzugt wird, kontinuierlich während der gesamten Bebilderungszeit
des Druckformzylinders 2. Der Verschiebeweg X ist geringfügig länger als der in Zylinderlängsrichtung
gemessene Abstand zwischen den Istpositionen P von benachbarten Laserdioden 23.
[0118] Jeder der Laserdioden 23 ist ein Bildbereich Ac zugeordnet, der einem sich in Umfangsrichtung
des Druckformzylinders 2 erstreckenden Bildstreifen entspricht. Die in Längsrichtung
des Druckformzylinders 2 gemessene Länge dieses zugeordneten Bildbereichs Ac entspricht
dem Sollabstand zwischen zwei benachbarten Laserdioden 23. Jeder der Laserdioden 23
ist ein Datenspeicher in der Ansteuerelektronik zugeordnet. Dieser Speicher ist größer
als der zu übertragende Bildbereich Ac. Er umfasst den sogenannten Bebilderungsbereich
A, der in Längs- und Umfangsrichtung des Druckformzylinders 2 je um die maximale Fehlertoleranz
für die mechanische Grobjustierung größer ist als der Bildbereich Ac. Weist eine Laserdiode
23 eine exakte Übereinstimmung der Istposition S des von ihr erzeugten Laserspots
28 auf, so werden die Bilddaten des Speichers für diese Laserdiode 23 in den Datenspeicher
für die Bebilderung übertragen. Dies ist in Figur 8 für die vierte Laserdiode 23 von
links der Fall. Die Positionierung ihres Bildbereichs Ac im zugeordneten Belichtungsbereich
A ist im Vergleich zu der äußeren linken Laserdiode 23 in Figur 8 dargestellt. Der
Fehlervektor C der äußeren linken Laserdiode 23 weist in Zylinderlängsrichtung eine
sich aus der Grobjustierung ergebende maximal zulässige Abweichung auf. Dementsprechend
ist ihr Bildbereich Ac in Zylinderslängsrichtung an den linken Rand des zugeordneten
Belichtungsbereichs A verschoben. Diese Verschiebung erfolgt durch entsprechende softwaremäßige
Addressierung des Datenspeichers, der dieser Laserdiode 23 zugeordnet ist. Durch diese
Software-Justierung wird der Bildbereich Ac, in dem gelasert wird, für jede Laserdiode
23 individuell im jeweils zugeordneten Belichtungsbereich A positioniert.
[0119] Die in Zylinderlängsrichtung gemessene Länge jedes der Belichtungsbereiche A entspricht
dem Verschiebeweg X der Längsverschiebung des Laserarrays. Die in Zylinderumfangsrichtung
gemessene Breite entspricht dem Zylinderumfang plus der maximal zulässigen Abweichung
durch die mechanische Grobjustierung. Indem die Bildbereiche Ac mittels der Software-Justierung
um die jeweiligen Korrekturvektoren C durch entsprechende Verschiebung des Addressbereichs
innerhalb des jeweils zugeordneten Belichtungsbereichs A softwaremäßig verschoben
werden, wird die exakte Positionierung jedes der Laserspots 28 auf der farbübertragenden
Oberfläche durch mechanische Grobjustierung und softwaremäßige Feinjustierung präzise
erhalten.
Bezugszeichenliste
[0120]
- 1
- Gummituchzylinder
- 2
- Druckformzylinder
- 3
- Farbwalze
- 4
- axialer Hohlraum
- 5
- radiale Kanäle, Bohrungen
- 6
- Spannvorrichtung
- 7 - 9
- ----
- 10
- Trägerzylinder
- 11
- ----
- 12
- Druckform
- 13
- Druckformträger
- 14
- Unterschicht
- 15
- Druckschicht
- 16 - 19
- ---
- 20
- Bildübertragungseinrichtung
- 21
- Gehäuse
- 22
- Befestigungsmittel
- 23
- Laserchip
- 24
- lichtemittierende Fläche
- 25
- Linse
- 26
- elektrischer Anschluss
- 27
- Strahlenbündel
- 28
- Laserspot
- 29
- Linsenhalter
- 30
- Wascheinrichtung
- B
- Bahn
- P
- Sollposition
- S
- Istposition
- V
- Fehlervektor
- C
- Korrekturvektor
- X
- Verschiebeweg
- A
- Belichtungsbereich
- Ac
- Bildbereich
1. Mehrschichtige Druckform für einen Druckformzylinder für einen Nassoffsetdruck, wobei
die Druckform (12) eine bebilderbare oder bebilderte, farbübertragende Oberfläche
und an der farbübertragende Oberfläche mündende Durchlasskanäle für ein Feuchtmittel
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass aus einen Druckformträger eine
feuchtmitteldurchlässigen Unterschicht (14) aus einem ersten Material und auf die
Unterschicht mittels Beschichtung eine poröse Druckschicht (15) aus einem zweiten,
anderen Material aus gebracht ist.
2. Druckform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) eine äußere Druckschicht (15) mit der farbübertragenden Oberfläche
und eine angrenzend darunterliegende Unterschicht (14) aufweist und eine Durchströmbarkeit
der Druckform (12) von der Unterschicht (14) in die Druckschicht (15) abrupt abnimmt,
wobei eine Durchströmbarkeit der Unterschicht (14) mehrfach größer ist als eine Durchströmbarkeit
der Druckschicht (15).
3. Druckform nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmbarkeit der Unterschicht (14) um das wenigstens Hundertfache, bevorzugt
um wenigstens das Tausendfache, größer ist als die Durchströmbarkeit der Druckschicht
(15).
4. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform eine äußere Druckschicht (15) mit der farbübertragenden Oberfläche
und eine angrenzend darunterliegende Unterschicht (14) aufweist, wobei die Druckschicht
(15) eine offene Porosität aufweist, in der die Durchlasskanäle von Kapillarporen
gebildet werden, und die Unterschicht (14) eine Materialstruktur aufweist, derart,
dass das Feuchtmittel in der Unterschicht (14) gleichmäßig an einer Rückseite der
Druckschicht (15) verteilt wird.
5. Druckform nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Druckschicht (15) 3-30 % beträgt und die Kapillarporen der Druckschicht
(15) einen mittleren Durchmesser haben, der zwischen 0,1 bis 5 µm beträgt.
6. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) eine Unterschicht (14) aufweist, die durch ein Vlies, insbesondere
ein Metallfaservlies, gebildet wird oder ein solches Vlies umfasst.
7. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht (14) eine Porosität aufweist, die zwischen 50 und 80 % beträgt,
mit Durchlasskanälen mit einem Laminardurchmesser, der, bestimmt analog zu ASTM F
902, zwischen 10 und 100 µm beträgt.
8. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) einen auf dem Druckformzylinder (2) befestigten oder befestigbaren,
feuchtmitteldurchlässigen, beschichteten Druckformträger (13) aufweist.
9. Druckformzylinder für eine Rotationsdruckmaschine für einen Nassoffsetdruck, der eine
Druckform (12) mit einer bebilderbaren oder bebilderten, farbübertragenden Oberfläche
und an der farbübertragenden Oberfläche mündenden Durchlasskanälen für ein Feuchtmittel
und eine Einrichtung (4, 5) aufweist, mittels der das Feuchtmittel der Druckform (12)
zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckform (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Druckform für einen Nassoffsetdruck, wobei die Druckform
(12) eine poröse Druckschicht (15) mit einer farbübertragenden Oberfläche und an der
farbübertragenden Oberfläche mündende Durchlasskanäle für ein Feuchtmittel aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einen Druckformträger (13) eine feuchtmitteldurchlässige Unterschicht (14) aus
einem ersten Material und auf die Unterschicht (14) mittels Plasmaspritzen die poröse
Druckschicht (15) aus einem zweiten, anderen Material aufgebracht wird.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für die Unterschicht (14) Vliesmaterial verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Druckschicht (15) Keramikmaterial verwendet wird.