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Die
Erfindung betrifft Druckmaschinen mit einem eine Drucksubstanz tragenden
Farbträger
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, 2 oder 3.
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Aus
der WO 01/72518 A1 ist ein Druckverfahren bekannt, das in der Lage
ist, eine Drucksubstanz mit Hilfe eines vorzugsweise gepulsten und
fokussierten Energiestrahls, z. B. eines Laserstrahls oder Elektronenstrahls
zu verdrucken. Dazu wird die Energie des Energiestrahls entweder
unmittelbar oder nach einer Wandlung in einer Absorptionsschicht
indirekt in die Drucksubstanz eingetragen, wobei die Drucksubstanz
z. B. aus in einem Lösungsmittel,
z. B. in Wasser gelösten
Farbpigmenten besteht. In beiden Fällen bildet sich aufgrund der
hohen Energiedichte der Energiestrahlung in der Drucksubstanz durch
Wärmedehnung
oder Verdampfen insbesondere des Lösungsmittels explosionsartig
eine kleine Gasblase aus, die bei ihrem Austritt aus der Drucksubstanz
einen Teil der Drucksubstanz in Richtung eines von der Drucksubstanz
gering beabstandeten Bedruckstoffes verdrängt und dort einen Druckpunkt
setzt. Bei diesem Druckverfahren wird der sogenannte lichthydraulische
Effekt genutzt, bei dem mittels eines Lichtimpulses in einer Flüssigkeit eine
Stoßwelle
erzeugt wird, wobei der Lichtimpuls direkt in die Flüssigkeit
eingetragen wird oder mittelbar auf die Flüssigkeit einwirkt und in beiden
Fällen
in der Flüssigkeit
punktuell schlagartig zu einer thermisch bedingten Volumenerweiterung
führt.
Der lichthydraulische Effekt ist z. B. in der
EP 0 836 939 B1 unter Angabe
weiterer Quellen näher
beschrieben.
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Gemäß der genannten
WO 01/72518 A1 ist die Drucksubstanz als ein homogener Film auf
einem Farbträger
aufgetragen, wobei der Farbträger
z. B. als ein rotierender Zylinder, vorzugsweise als ein transparenter
Hohlzylinder aus Glas ausgebildet ist. Der Farbträger und
der Bedruckstoff werden aneinander vorbeigeführt, ohne sich zu berühren. Sofern auf dem
Farbträger
eine Absorptionsschicht aufgebracht ist, die vollflächig aufgetragen
ist, durchdringt der Energiestrahl zunächst die für seine Wellenlänge in diesem
Fall nicht absorbierende Drucksubstanz und trifft erst dann auf
die seine Strahlungsenergie z. B. in Wärme oder in einen Impulsübertrag
wandelnde Absorptionsschicht, wobei die Absorptionsschicht vorzugsweise
aus einem kristallinen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus Polysilikat,
wobei die Kristallgröße zwischen
10 nm und 1000 nm liegt und vorteilhafterweise kleiner als die Wellenlänge der
verwendeten Energiestrahlung ist. Die Dicke der Absorptionsschicht
soll kleiner als 10 μm,
vorzugsweise kleiner als 1 μm
sein. Ein auf die Drucksubstanz gerichteter Energiestrahl soll unter
einem Winkel α zur Normalen
der Oberfläche
der Drucksubstanz von mehr als 0° und
weniger als 75° einfallen.
Der Abstand zwischen dem Farbträger
und dem an ihm mit einer Transportgeschwindigkeit vorbeibewegten
Bedruckstoff wird mit weniger als 2 mm, vorzugsweise sogar weniger
als 0,5 mm angegeben. Die Impulsdauer der Energiestrahlung soll
weniger als 1 μs,
vorzugsweise zwischen 100 ns und 200 ns betragen. Die Leistung der
Energiestrahlung liegt in einer Größenordnung von 50 W bis 100
W oder auch mehr. Als Energiequelle sind beispielhaft Laserdioden
oder Arrays, d. h. Anordnungen von Laserdioden, erwähnt. Konkrete
Angaben zur Wellenlänge
und Impulsfolgefrequenz der verwendeten Energiestrahlung fehlen.
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Durch
die
DE 37 02 643 A1 ist
ein Tintenstrahlschreiber bekannt, wobei Tinte in einer dünnen Schicht
von 10 μm
bis 100 μm
auf ein Glassubstrat oder Farbband aufgetragen und punktuell mit
einem in Abhängigkeit
von einem Bildsignal modulierten Strahl eines Lasers, vorzugsweise
eines CO
2-Lasers, für eine Dauer von 0,1 μs bis 1 μs auf über 100°C erwärmt wird,
sodass sich eine Blase bildet, die bei ihrem Platzen Tinte auf einen
in geringem Abstand von weniger als 1 mm an dem Glassubstrat oder
Farbband mit der erwärmten
Tinte vorbeigeführten
Bedruckstoff überträgt. In einem
Ausführungsbeispiel
ist ein Tintenstrahlschreiber zum Verdrucken mehrerer Druckfarben
wie rote, grüne,
blaue und schwarze handelsübliche
wasserlösliche
Tinte beschrieben, wobei für
jede Druckfarbe eine Tintenpatrone vorgesehen ist, die sequentiell
in den Strahlengang des Lasers eingebracht wird. Für Druckfarben
mit einem geringem Lichtabsorptionsvermögen, wie z. B. rote oder insbesondere
gelbe Tinte, kommt ein gleichmäßig auf
das Substrat aufgestrichener lichtabsorbierender Film mit einer
Schichtdicke von unter 20 μm zum
Einsatz, auf den der Lichtstrahl des Lasers auftrifft, wobei der
lichtabsorbierende Film die mit ihm in Berührung stehende Tinte bis zur
Ausbildung einer Blase in der Tinte erwärmt, wobei die Blase in Richtung
des Bedruckstoffes aus der Tintenpatrone ausgetrieben wird.
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Da
in der Drucktechnik Drucksubstanzen unterschiedlicher Farbe und
damit auch mit unterschiedlicher stofflicher Beschaffenheit zum
Einsatz kommen, wobei die voneinander verschiedenen Drucksubstanzen
z. B. auf unterschiedlichen Farbträgern in derselben Druckmaschine
angeordnet sein können,
ist es wünschenswert,
dass mit derselben Druckmaschine unterschiedliche Drucksubstanzen gemäß dem eingangs
beschriebenen Druckverfahren verdruckt werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Druckmaschinen mit einem eine
Drucksubstanz tragenden Farbträger
zu schaffen, wobei jede dieser Druckmaschinen unter Anwendung eines
den lichthydraulischen Effekt nutzenden Druckverfahrens ein mehrfarbiges
Druckbild guter Druckqualität,
insbesondere hinsichtlich seiner Farbregisterhaltigkeit und/oder
Rastertondichte, erzeugt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1, 2 oder 3 gelöst.
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Es
werden nachfolgend Druckmaschinen mit mindestens zwei Farbträgern beschrieben,
wobei auf den Farbträgern
eine Drucksubstanz aufgetragen ist, wobei eine Übertragung zumindest eines
Teils der Drucksubstanz auf einen von jedem der Farbträger beabstandet
angeordneten Bedruckstoff unter Nutzung des lichthydraulischen Effekts
erfolgt, wobei zur Drucksubstanz transportierte Strahlungsenergie
die Übertragung
der Drucksubstanz auf den Bedruckstoff anregt.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass im Druckprozess eine Synchronisation für die von mehreren Farbträgern vorgenommene Übertragung
von deren Drucksubstanz auf den Bedruckstoff zur Erzeugung eines gemeinsamen
Druckbildes entsprechend der zu dem Druckbild gehörenden Farbauszüge vorgesehen
ist und/oder dass die mit der Übertragung
der Drucksubstanz vorgenommene Flächendeckung des Bedruckstoffes
hinsichtlich ihrer optischen Wirksamkeit beeinflussbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte Darstellung eines Druckwerks einer Druckmaschine;
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung aus
der 1 zur Darstellung des Druckvorgangs.
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1 zeigt
in einer vereinfachten Darstellung ein Druckwerk einer Druckmaschine
mit mindestens einem ersten Farbträger 01, der z. B.
als ein erster rotierender Zylinder 01 ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist auf einer Mantelfläche 02 des Zylinders 01 eine
Absorptionsschicht 03 aufgebracht, wobei die Absorptionsschicht 03 vollflächig glatt
oder in Form einer regelmäßigen oder
unregelmäßigen Struktur ausgebildet
ist, wobei die Struktur z. B. in Form von in die Oberfläche der
Absorptionsschicht 03 eingebrachten Vertiefungen, insbesondere
von sehr kleinen Näpfchen,
gestaltet sein kann. Die Absorptionsschicht 03 weist eine
Schichtdicke z. B. von weniger als 20 μm, insbesondere weniger als
5 μm auf.
Sie ist in den 1 und 2 aus zeichnungstechnischen Gründen zur
besseren Erkennbarkeit stark vergrößert dargestellt. Ein dem Zylinder 01 zugeordnetes erstes
Farbwerk 04 trägt
z. B. mit mindestens einer Farbauftragswalze 06 einen Film
einer ersten Drucksubstanz 07 vorzugsweise vollflächig auf
diesem Zylinder 01 auf, wobei z. B. die Näpfchen der
Absorptionsschicht 03 mit der Drucksubstanz 07 gefüllt werden.
Auch der Film der Drucksubstanz 07 ist in den 1 und 2 vergrößert dargestellt.
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Ein
Bedruckstoff 08, z. B. ein Bogen 08 oder eine
Materialbahn 08, insbesondere eine Papierbahn 08,
ist in einem Abstand a von vorzugsweise weniger als 2 mm, insbesondere
von weniger als 0,5 mm vor dem ersten Zylinder 01 angeordnet
oder wird vorzugsweise mit einer vorzugsweise einer Rotationsgeschwindigkeit
v01 des Zylinders 01 angepassten Transportgeschwindigkeit
v81 vor dem Zylinder 01 vorbeibewegt. Für die Anordnung des Bedruckstoffs 08 vor
dem ersten Zylinder 01 kann in axialer Richtung des Zylinders 01 eine
erste Umlenkrolle 09 oder Umlenkwalze 09 vorgesehen
sein, die den Bedruckstoff 08 vorzugsweise zum einen in
seiner Lage, d. h. insbesondere in seinem Abstand a vor dem Zylinder 01 stabilisiert
und den Bedruckstoff 08 andererseits in seiner Transportrichtung
vom Zylinder 01 ablenkbar macht, d. h. den Bedruckstoff 08 insbesondere
in eine vom Zylinder 01 abgewandte Richtung umlenkt.
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Eine
erste Strahlungsquelle 11 mit einer geringen Strahldivergenz,
eine sogenannte Punktlichtquelle, z. B. ein Laser 11, insbesondere
ein Festkörperlaser 11,
z. B. ein Rubinlaser oder ein Neodym-YAG-Laser, emittiert Strahlungsenergie
hoher Energiedichte in Form eines ersten Energiestrahles 12 zu
der auf dem Zylinder 01 aufgetragenen Drucksubstanz 07,
wobei der erste Energiestrahl 12 mit einer Normalen 13 einer
Oberfläche 19 der
Drucksubstanz 07 einen Winkel α von mehr als 0° und weniger als
90°, vorzugsweise
weniger als 45° bildet.
Mindestens eine zweite Strahlungsquelle 14 ebenfalls mit
einer geringen Strahldivergenz, z. B. wiederum ein Laser 14,
insbesondere ein Festkörperlaser 14 emittiert ebenfalls
Strahlungsenergie hoher Energiedichte in Form eines zweiten Energiestrahles 16 z.
B. zu der auf dem ersten Zylinder 01 aufgetragenen ersten Drucksubstanz 07,
wobei der zweite Energiestrahl 16 z. B. ebenfalls mit der
Normalen 13 der Oberfläche 19 der
ersten Drucksubstanz 07 oder einer Normalen 27 einer
Oberfläche 19 einer
zweiten Drucksubstanz 26 einen Winkel β von mehr als 0° und weniger
als 90°,
vorzugsweise weniger als 45° bildet.
Die Anordnung der Strahlungsquellen 11; 14 kann
derart gewählt
sein, dass die zwischen den Normalen 13; 27 und
den Energiestrahlen 12; 16 ausgebildeten Winkel α; β zumindest
annähernd
gleich sind. Auch können
die Strahlungsquellen 11; 14 derart ausgebildet sein,
dass sie z. B. räumlich
eine einzige Strahlungsquelle bilden, die in der Lage ist, zumindest
zwei Energiestrahlen 12; 16 zu emittieren, wobei
die Energiestrahlen 12; 16 voneinander verschiedene
Wellenlängen
aufweisen. Beispielsweise lassen sich manche Lasersysteme wahlweise
zur Emission von Energiestrahlen 12; 16 unterschiedlicher
Wellenlänge
anregen. Als Beispiel sind hier frequenzverdoppelte oder frequenzverdreifachte
Neodym-YAG-Laser
genannt, deren Energiestrahlen 12; 16 die Hälfte oder
ein Drittel ihrer natürlichen
Wellenlänge
von 1064 nm aufweisen. Oder die Strahlungsquellen 11; 14 ergeben sich
insofern, dass eine einzige Strahlungsquelle 11; 14,
z. B. ein Farbstoff-Laser, bei dem vorzugsweise organische Farbstoffe,
z. B. Rhodamine, Cumarine oder Oxazine in einem Trägermedium,
z. B. einer Trägerflüssigkeit
gelöst
sind, Strahlungsenergie in einem Spektralbereich von z. B. 60 nm
oder mehr emittiert, aus dem mindestens zwei Energiestrahlen 12; 16 unterschiedlicher
Wellenlänge
vorzugsweise durch optische Vorrichtungen, z. B. durch Filter separierbar
sind. Die Strahlungsquellen 11; 14 emittieren ihre
Strahlungsenergie z. B. kontinuierlich, vorzugsweise aber in Impulsen
kurzer Dauer, z. B. in Impulsen von deutlich weniger als 1 μs, insbesondere
von etwa 100 ns, dafür
aber mit einer hohen Impulswiederholfrequenz von z. B. 1 MHz oder
mehr. Eine Intensität
der von den Strahlungsquellen 11; 14 emittieren
Strahlungsenergie kann z. B. durch die Dauer der Impulse oder durch
deren Amplitude eingestellt werden.
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Die
auf dem Farbträger 01 aufgetragene
Absorptionsschicht 03 absorbiert die von den Strahlungsquellen 11; 14 emittierte
Strahlungsenergie und wandelt sie in Wärme oder in einen Impulsübertrag, wodurch
gemäß dem lichthydraulischen
Effekt in der Drucksubstanz 07 durch Wärmedehnung oder Verdampfen
explosionsartig eine Gasblase ausgebildet wird, die bei ihrem Austritt
aus der Drucksubstanz 07 einen Teil 18 der Drucksubstanz 07 in
Richtung des von der Drucksubstanz 07 beabstandeten Bedruckstoffes 08 verdrängt und
dort einen Druckpunkt setzt. 2, die eine Ausschnittsvergrößerung der 1 darstellt,
zeigt beispielhaft, wie sich durch den Einfall von Energiestrahlen 12; 16 ein
Teil 18 der Drucksubstanz 07, z. B. in Form eines
Tropfens 18, aus der vom Zylinder 01 oberflächlich mitgeführten Drucksubstanz 07 löst und zu
dem beabstandet angeordneten Bedruckstoff 08 übertragen
wird. Die Größe oder Menge
des zu dem Bedruckstoff 08 übertragenen Teils 18 der
Drucksubstanz 07 ist von der in die Drucksubstanz 07 eingeleiteten
Intensität
des Energiestrahlens 12; 16 abhängig, weshalb
eine mit der Übertragung
der Drucksubstanz 07 vorgenommene Flächendeckung des Bedruckstoffes 08 hinsichtlich ihrer
optischen Wirksamkeit beeinflussbar ist, d. h. eine Größe und Dichte
von auf dem Bedruckstoff 08 durch die Übertragung der Drucksubstanz 07 aufgebrachten
Druckpunkten ist über
die in die Drucksubstanz 07 eingeleiteten Intensität des Energiestrahlens 12; 16 steuerbar.
Auf diese Weise wird die Rastertondichte gesteuert.
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In
der Druckmaschine ist mindestens ein weiterer, ein zweiter Farbträger 21 vorgesehen,
der dem zuvor beschriebenen ersten Farbträger 01 im Aufbau und
in seiner Verwendung vorzugsweise im Wesentlichen gleicht, also
z. B. als ein zweiter rotierender Zylinder 21 z. B. mit
einer Absorptionsschicht 22 ausgebildet ist, wobei auf
der Oberfläche
des zweiten Zylinders 21, d. h. vorzugsweise auf der Absorptionsschicht 22,
mit einem dem zweiten Zylinder 21 zugeordneten zweiten
Farbwerk 23 mit z. B. mindestens einer Farbauftragswalze 24 eine
zweite Drucksubstanz 26 aufgetragen wird, wobei sich die erste
Drucksubstanz 07 und die zweite Drucksubstanz 26 in
ihrer stofflichen Beschaffenheit oder in ihrem Spektralverhalten
vorzugsweise unterscheiden. So können
die verwendeten Drucksubstanzen 07; 26 z. B. als
zwei unterschiedliche Druckfarben ausgebildet sein, z. B. die erste
Drucksubstanz 07 als eine Buntfarbe und die zweite Drucksubstanz 26 als
eine Schwarzfarbe, die für
die in der Druckmaschine zur Verfügung stehenden Energiestrahlen 12; 16 ein voneinander
verschiedenes Absorptionsvermögen aufweisen.
Bei den Drucksubstanzen 07; 26 handelt es sich
i. d. R. um eine Dispersion aus einem festen Farbmittel, einem flüssigen Bindemittel
und gegebenenfalls einem Druckhilfsmittel, das der Drucksubstanz 07; 26 zugegeben
wird, um eine spezielle Eigenschaft der Drucksubstanz 07; 26 zu
erzielen, wie z. B. deren Konsistenz, Trocknung, Scheuerfestigkeit oder
Glanz, wobei das Farbmittel, z. B. pulverförmige Pigmente in dem Bindemittel,
z. B. einem zähfließenden, öligen Firnis
feinst verteilt ist.
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Der
Bedruckstoff 08 ist in einem Abstand b von vorzugsweise
weniger als 2 mm, insbesondere von weniger als 0,5 mm vor dem zweiten
Zylinder 21 angeordnet oder wird mit einer Transportgeschwindigkeit
v82, die vorzugsweise einer Rotationsgeschwindigkeit v21 des zweiten
Zylinders 21 angepasst ist, vor dem zweiten Zylinder 21 vorbeibewegt. Die
Rotationsgeschwindigkeit v21 des zweiten Zylinders 21 und
die Transportgeschwindigkeit v82 des Bedruckstoffes 08 nahe
am zweiten Zylinder 21 können von der Rotationsgeschwindigkeit
v01 des ersten Zylinders 01 und der Transportgeschwindigkeit v81
des Bedruckstoffes 08 nahe am ersten Zylinder 01 abweichen.
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Für die Anordnung
des Bedruckstoffes 08 vor dem zweiten Zylinder 21 kann
in axialer Richtung dieses Zylinders 21 eine zweite Umlenkrolle 29 oder Umlenkwalze 29 vorgesehen
sein, die den Bedruckstoff 08 zum einen in seiner Lage,
d. h. insbesondere in seinem Abstand b vor dem zweiten Zylinder 21 stabilisiert
und den Bedruckstoff 08 andererseits in seiner Transportrichtung
vom zweiten Zylinder 21 ablenkbar macht, d. h. den Bedruckstoff 08 insbesondere
in eine vom zweiten Zylinder 21 abgewandte Richtung umlenkt.
In einer bevorzugten Ausführung
wird der als eine zusammenhängende
Materialbahn 08 ausgebildete Bedruckstoff 08 z.
B. mittels einer Anordnung dritter Umlenkrollen 31 oder
Umlenkwalzen 31 vom ersten Zylinder 01 zum zweiten
Zylinder 21 geleitet.
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Die
Druckmaschine kann je nach Bedarf in entsprechender Weise um weitere
Farbträger
und Strahlungsquellen erweitert werden, was aber in den Figuren
zur Wahrung der Übersichtlichkeit
nicht näher
dargestellt ist. Auf diese Weise wird die Druckmaschine zu einer
Mehrfarbendruckmaschine aufgerüstet,
die in der Lage ist, z. B. die üblichen
vier Grundfarben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb sowie gegebenenfalls
weitere Schmuckfarben und Sonderfarben im gleichen Druckprozess
zu verdrucken, wobei sich diese Drucksubstanzen ersichtlichermaßen in ihrer
stofflichen Beschaffenheit und in ihrem Spektralverhalten unterscheiden.
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Die
Energiestrahlen 12; 16, vorzugsweise solche unterschiedlicher
Wellenlänge,
können
auf denselben, z. B. auf den ersten Farbträger 01 gerichtet sein.
Diese Option gestattet es, auf demselben Farbträger 01 Drucksubstanzen 07 z.
B. derselben Farbe, aber dennoch unterschiedlicher stofflicher Beschaffenheit
zu verdrucken, wobei die unterschiedliche stoffliche Beschaffenheit
z. B. durch unterschiedliche Rezepturen der Drucksubstanzen 07 bedingt sein
kann. Eine alternative Anordnung sieht vor, dass mindestens ein
Energiestrahl 12; 16 auf einen anderen zweiten
Farbträger 21 gerichtet
ist oder wahlweise zumindest richtbar ist. Auch können Anordnungen vorgesehen
werden, bei denen z. B. auf drei Farbträger 01; 21,
vorzugsweise auf die Farbträger 01 mit Buntfarben,
ein erster Energiestrahl 12 mit einer ersten Wellenlänge gerichtet
ist, wohingegen auf den Farbträger 21 mit
der Schwarzfarbe im laufenden Druckprozess quasi zur selben Zeit
ein zweiter Energiestrahl 16 mit einer zweiten Wellenlänge gerichtet ist,
wobei sich die Wellenlängen
der Energiestrahlen 12; 16 vorzugsweise voneinander
unterscheiden. Auch kann auf jeden Farbträger 01; 21 ein
Energiestrahl 12; 16 mit der für die auf dem jeweiligen Farbträger 01; 21 aufgetragenen
Drucksubstanz 07; 26 optimalen Wellenlänge gerichtet
sein, wobei sich die Energiestrahlen 12; 16 in
ihrer jeweiligen Wellenlänge
entsprechend der stofflichen Beschaffenheit und/oder dem Spektralverhalten
der jeweiligen Drucksubstanz 07; 26 voneinander
unterscheiden. So kann entsprechend der stofflichen Beschaffenheit und/oder
dem Spektralverhalten der jeweiligen Drucksubstanz 07; 26 für jeden
Farbträger 01; 21 ein Energiestrahl 12; 16 mit
einer für
die Übertragung
der jeweiligen Drucksubstanz 07; 26 optimalen
Wellenlänge
gewählt
und eingestellt werden.
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Beispielsweise
könnte
auf einen Farbträger 01; 21 mit
der Buntfarbe Magenta ein frequenzverdoppelter Neodym-YAG-Laser
mit einer im grünen Spektralbereich
liegenden Wellenlänge
von 532 nm, auf einen Farbträger 01; 21 mit
der Buntfarbe Cyan ein Rubinlaser mit einer im roten Spektralbereich
liegenden Wellenlänge
von 694 nm und auf einen Farbträger 01; 21 mit
der Buntfarbe Yellow (Gelb) ein GaN-Halbleiterlaser mit einer im
violett-blauen Spektralbereich liegenden Wellenlänge von 395 nm bis 440 nm gerichtet
sein. Die Übertragung
der jeweiligen Drucksubstanz 07; 26 ist dann optimal,
wenn die Absorption des eingestrahlten Energiestrahl 12; 16 ihren
höchsten
Wirkungsgrad aufweist, was dann der Fall ist, wenn ein Energiestrahl 12; 16 mit
einer Wellenlänge
eines zur Drucksubstanz 07; 26 komplementären Spektralbereichs
verwendet wird. Für
einen Farbträger 01; 21 mit
der Schwarzfarbe können prinzipiell
Energiestrahlen 12; 16 beliebiger Wellenlänge verwendet
werden, jedoch eignet sich ein in seiner Grundfrequenz betriebener
Neodym-YAG-Laser mit einer im Infrarotbereich liegenden Wellenlänge von
1064 nm besonders gut.
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Für ein und
dieselbe Druckmaschine können demnach
auch mehrere parallel aktivierbare Strahlungsquellen 11; 14 unterschiedlicher
Bauart oder mit Energiestrahlen 12; 16 unterschiedlicher
Wellenlänge
vorgesehen sein, sodass sich bezüglich
der Strahlungsquellen 11; 14 und eventuell auch
ihrer Anordnung in der Druckmaschine eine Lösung ergibt, bei der bedarfsgerecht
selektiv für
jeden Farbträger 01; 21 und
jede Drucksubstanz 07; 26 die optimale Strahlungsquelle 11; 14 bzw.
der Energiestrahl 12; 16 mit der zum Verdrucken
der Drucksubstanz 07; 26 optimalen Wellenlänge, Impulsdauer
oder Strahlungsenergiemenge zum Einsatz gebracht werden kann. So
können
z. B. vier Farbträger 01; 21 vorgesehen
sein, wobei jeweils ein Energiestrahl 12; 16 auf jeden
der Farbträger 01; 21 gerichtet
ist, wobei der Energiestrahl 12; 16 bei drei Farbträgern 01; 21 jeweils
unter demselben Winkel β von
vorzugsweise weniger als 45° auf
der Oberfläche 19 der
Drucksubstanz 26 auftrifft, während z. B. der auf den vierten Farbträger 01 gerichtete
Energiestrahl 12 mit der Übertragungsrichtung der Drucksubstanz 07 zum Bedruckstoff 08 gleichgerichtet
ist. Bei einer Anordnung, bei der jeder der vier Farbträger 01; 21 jeweils als
ein Zylinder 01; 21 ausgebildet ist, kann somit
bei drei Farbträgern 01; 21 der
Energiestrahl 12; 16 von außen auf den Zylinder 01; 21 gerichtet
sein, wohingegen beim vierten Farbträger 01 der zugehörige Energiestrahl 12 vom
Inneren des Zylinders 01 zur Drucksubstanz 07 gerichtet
ist. Bei diesem vierten Farbträger 01 kann
die den Energiestrahl 12 emittierende Strahlungsquelle 11 z.
B. im Inneren des Zylinders 01 angeordnet sein oder aber
der Energiestrahl 12 wird von der außerhalb des Zylinders 01 angeordneten
Strahlungsquelle 11 durch optische Mittel in das Innere
des Zylinders 01 gelenkt und von dort z. B. mittels Spiegel
zur Drucksubstanz 07 gerichtet.
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Vorteilhafterweise
werden die Energiestrahlen 12; 16 auf eine Auftreffstelle 17 auf
der dem Bedruckstoff 08 zugewandten Oberfläche 19 der
auf den Farbträgern 01; 21 aufgetragenen
Drucksubstanzen 07; 26 fokussiert, wobei der Fokus
an der Auftreffstelle 17 einen Durchmesser von weniger
als 30 μm,
vorzugsweise von weniger als 20 μm
aufweist. Es können
Mittel, insbesondere optische Vorrichtungen, z. B. ein Polygonspiegel
(in den Figuren nicht dargestellt), vorgesehen sein, die die Energiestrahlen 12; 16 vorzugsweise
in axialer Richtung der Farbträger 01; 21 auslenken,
sodass mit der Auslenkung der Energiestrahlen 12; 16 eine
zeilenweise Bedruckung des Bedruckstoffes 08 erfolgt.
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Die
Strahlungsquellen 11; 14 sind bezüglich der
Druckmaschine vorzugsweise ortsfest angeordnet. Die Lasersysteme
sind mit ihren peripheren Aggregaten, z. B. mit den Vorrichtungen
zu ihrer Energieversorgung oder Kühlung, vorzugsweise außerhalb
der Druckmaschine angeordnet, sie können jedoch auch im Inneren
eines als Zylinder 01; 21 ausgebildeten Farbträger 01; 21 angeordnet
sein bzw. der Energiestrahl 12; 16 der Strahlungsquellen 11; 14 ist
durch optische Mittel in das Innere des als Zylinder 01; 21 ausgebildeten
Farbträger 01; 21 geleitet,
um von dort zur Drucksubstanz 07; 26 gerichtet
zu werden. Die von den Strahlungsquellen 11; 14 emittierten
Energiestrahlen 12; 16 können hinsichtlich ihres Strahlengangs
veränderbar
sein, z. B. durch optische Leitsysteme oder Umlenksysteme an unterschiedliche
Stellen der Druckmaschine, insbesondere zu verschiedenen Farbträgern 01; 21 leitbar
sein.
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Ein
im Mehrfarbendruck erzeugtes Druckbild ist im Regelfall aus mehreren
Farbauszügen,
auch Teilfarbenauszüge
genannt, aufgebaut, wobei jeder Farbauszug Bildpunkte einer einzelnen
Druckfarbe in das gemeinsame Druckbild einbringt, wobei mehrere Farbauszüge übereinander
gedruckt werden, sodass die Bildpunkte der am Aufbau des gemeinsamen Druckbildes
beteiligten Farbauszüge
nebeneinander, zum Teil auch freistehend nebeneinander, und/oder aufeinander
zu liegen kommen. Bei diesem drucktechnischen Druckbildaufbau handelt
es sich um einen sogenannten autotypischen Farbmischprozess sowohl
mit einer subtraktiven Farbmischung durch den Übereinanderdruck der Bildpunkte
einzelner Druckfarben als auch mit einer additiven Farbmischung
durch eine Integration der Bildpunkte einzelner Druckfarben durch
das Auge eines Betrachters. Beim Mehrfarbendruck ist daher vorgesehen,
dass die Farbträger 01; 21 der
Druckmaschine sequentiell zumindest einen Teil des gemeinsamen,
aus mehreren Farbauszügen
aufgebauten Druckbildes auf den Bedruckstoff 08 drucken,
wobei die Druckmaschine in einem laufenden Druckprozess in der Regel
eine Vielzahl von gleichartigen Druckbildern aufeinander folgend
auf den durch die Druckmaschine transportierten Bedruckstoff 08 druckt.
Die Qualität
des mehrfarbigen Druckbildes wird entscheidend davon beeinflusst,
wie lagegenau die Bildpunkte der am Aufbau des gemeinsamen Druckbildes
beteiligten Farbauszüge
zueinander angeordnet sind. Diese Lagegenauigkeit der miteinander
korrelierenden Bildpunkte aus verschiedenen Farbauszügen wird
auch als Passer oder als das Farbregister bezeichnet. Bei aufeinander
folgend erzeugten, gleichartigen Druckbildern ist sicherzustellen,
dass der Passer bzw. das Farbregister möglichst für alle im laufenden Druckprozess
erzeugten Druckbilder innerhalb festgelegter, zulässiger Toleranzgrenzen
bleibt. Auf die Einhaltung der Toleranzgrenzen wird erfindungsgemäß durch
steuerungstechnische oder regelungstechnische Maßnahmen hingewirkt. Die einzuhaltene
Lagegenauigkeit der miteinander korrelierenden Bildpunkte aus verschiedenen
Farbauszügen
liegt im Bereich weniger 1/100 mm.
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Deshalb
ist für
die beschriebene Druckmaschine eine vorzugsweise elektronische,
z. B. in einem Leitstand der Druckmaschine integrierte Steuereinrichtung 28 vorgesehen,
wobei die Steuereinrichtung 28 Peripheriegeräte (nicht
dargestellt) wie eine Eingabeeinheit, z. B. eine Tastatur, und/oder
eine Ausgabeeinheit, z. B. einen Monitor, aufweisen und für den Empfang
und die Weitergabe von Daten an ein Datennetz angeschlossen sein
kann.
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Die
Steuereinrichtung 28 leitet z. B. durch eine entsprechende
Ansteuerung der Strahlungsquellen 11; 14 die in
den zweiten Farbträger 21 einzuleitende
Strahlungsenergie zeitlich versetzt zu der in den ersten Farbträger 01 eingeleiteten
Strahlungsenergie ein, wobei der zeitliche Versatz den sequentiellen
Druck der zu demselben Druckbild gehörenden Farbauszüge miteinander
synchronisiert, d. h. lagegenau zur Deckung bringt, sodass die Bildpunkte in
jedem Farbauszug für
das gemeinsame Druckbild in der gewünschten Weise miteinander korrelieren. Ein
derartiger zeitlicher Versatz kann auch zwischen weiteren zur Druckmaschine
gehörenden
Farbträgern 01; 21 bestehen,
wobei der zeitliche Versatz jeweils auf den im sequentiellen Druck
ersten Farbträger 01 oder
der zeitliche Versatz des zweiten Farbträgers 21 stets auf
den ihm unmittelbar vorangegangenen Farbträger 01 bezogen sein
kann. Der zeitliche Versatz entspricht z. B. einer Transportdauer
des Bedruckstoffes 08 zwischen den Orten der Übertragung der
Drucksubstanz 07; 26 der Farbträger 01; 21.
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Wenn
mindestens zwei Farbträger 01; 21 der Druckmaschine
jeweils als ein rotierender Zylinder 01; 21 ausgebildet
sind, wobei die Zylinder 01; 21 jeweils einen
von der Steuereinrichtung 28 unabhängig voneinander gesteuerten
Antrieb 32; 33 aufweisen, kann die Steuereinrichtung 28 die
Zylinder 01; 21 hinsichtlich ihrer Winkellage
derart steuern, dass die mit der in den zweiten Farbträger 21 einzuleitenden Strahlungsenergie
korrespondierenden Winkellage des den zweiten Farbträger 21 bildenden
Zylinders 21 zu der mit der in den ersten Farbträger 01 eingeleiteten
Strahlungsenergie korrespondierenden Winkellage des den ersten Farbträger 01 bildenden
Zylinders 01 um einen Winkel versetzt ist, wobei die jeweilige
Winkellage der Farbträger 01; 21 jeweils
auf einen festen Bezugspunkt bezogen ist, z. B. auf eine mit 0° bezeichnete
Winkellage. Die Steuereinrichtung 28 steuert die Zylinder 01; 21 hinsichtlich
ihrer Winkellage insbesondere derart, dass der Winkelversatz in
Abhängigkeit
von der Rotationsgeschwindigkeit v01 des ersten Zylinders 01 und
der Rotationsgeschwindigkeit v21 des zweiten Zylinders 21 den
sequentiellen Druck der zu demselben Druckbild gehörenden Farbauszüge miteinander
synchronisiert. Der Winkelversatz zwischen den Zylindern 01; 21 korrespondiert
auf diese Weise z. B. mit der Transportdauer des Bedruckstoffes 08 zwischen
den Orten der Übertragung
der Drucksubstanz 07; 26 der Farbträger 01; 21.
-
Die
Antriebe 32; 33 der Zylinder 01; 21 sind z.
B. als elektrische Motore 32; 33 ausgebildet,
insbesondere als in ihrer jeweiligen Winkellage durch die Steuereinrichtung 28 steuerbare
oder regelbare Motore 32; 33. In der Praxis genügt es häufig, die
Motore 32; 33 zu steuern. Sofern eine Rückkopplung
von den Motoren 32; 33 zur Steuereinrichtung 28 besteht, können die
Motore 32; 33 insbesondere zum Ausgleich von Störeinflüssen auch
geregelt werden. Die genannte Steuereinrichtung 28 kann
bei Bedarf auch für
die Funktion des Regelns geeignet sein. Vorzugsweise sind alle Farbträger 01; 21 der
Druckmaschine jeweils als ein rotierender Zylinder 01; 21 ausgebildet,
wobei z. B. alle Zylinder 01; 21 steuerbare oder regelbare
Motore 32; 33 aufweisen. Die Antriebe 32; 33 sind
z. B. koaxial zur Achse der Zylinder 01; 21 angeordnet
und vorzugsweise mit der Achse der Zylinder 01; 21 steif
verbunden.
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Überdies
kann in oder an der Druckmaschine auch ein Bildverarbeitungssystem
vorgesehen sein, wobei das Bildverarbeitungssystem zumindest einen Teil
zumindest eines gedruckten oder zu druckenden Farbauszugs als ein
Bild erfasst, wobei die Steuereinrichtung 28 in Abhängigkeit
von dem von dem Bildverarbeitungssystem erfassten Bild die in die Farbträger 01; 21 einzuleitende
Strahlungsenergie in ihrer Intensität steuert und damit die Rastertondichte zumindest
eines Farbauszugs beeinflusst.
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Es
ist vorteilhaft vorzusehen, dass die Steuereinrichtung 28 zur
Synchronisation der von den Farbträgern 01; 21 sequentiell
gedruckten Farbauszüge
desselben Druckbildes Daten aus einer dem Druckprozess vorgelagerten
Druckvorstufe erhält.
In diesem Fall definieren die Daten aus der Druckvorstufe eine Sollposition
hinsichtlich aller, zumindest aber eines der gedruckten oder zu
druckenden Farbauszüge.
Wenn aus der Druckvorstufe Daten bezüglich der Farbauszüge nicht
zur Verfügung stehen,
können
diese als eine Referenz benötigten Daten
auch aus einem Bild oder mehreren Bildern gewonnen werden, wobei
das Bild oder die Bilder von einem mit dem zu druckenden Druckbild
korrelierenden Referenzdruckbild aufgenommen worden sind.
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Die
Istposition eines gedruckten oder zu druckenden Farbauszugs wird
z. B. mit dem zumindest einen Teil des Druckbildes erfassenden Bildverarbeitungssystem
ermittelt. Dazu weist das Bildverarbeitungssystem einen in Transportrichtung
des Bedruckstoffes 08 vor dem Farbträger 01; 21 des
zu druckenden Farbauszugs und/oder hinter dem Farbträger 01; 21 des
gedruckten Farbauszugs angeordneten Bildsensor 34 auf,
wobei der Bildsensor 34 z. B. als ein CCD-Chip in einer
Kamera, z. B. einer Zeilenkamera oder Flächenkamera, insbesondere einer Farbkamera,
ausgebildet ist. In der 1 sind beide genannten Positionen
für den
Bildsensor 34 dargestellt, wobei es in der Praxis in der
Regel ausreicht, sich für
eine dieser beiden Positionen zu entscheiden. Das Bildverarbeitungssystem
kann z. B. in der Steuereinrichtung 28 integriert sein,
wobei der Bildsensor 34 sein Ausgangssignal zur Steuereinrichtung 28 leitet.
Das Bildverarbeitungssystem steuert mit der Steuereinrichtung 28 in
Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des Bildsensors 34 z. B. die Intensität der in
die Farbträger 01; 21 eingeleiteten
Strahlungsenergie. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 28 die
Intensität
der in die Farbträger 01; 21 eingeleiteten Strahlungsenergie
durch eine Veränderung
der Dauer der Einleitung und/oder einer Amplitude der Strahlungsenergie
steuert.
-
Aus
den von der Druckvorstufe bereitgestellten Daten oder aus den Daten
des Referenzdruckbildes werden vorzugsweise charakteristische und
geeignete Ausschnitte ausgewählt,
anhand derer die Position der einzelnen aktuell aufgenommenen Farbauszüge zum jeweiligen
als Referenz dienenden Teilfarbauszug bestimmt wird. Dieses ist
die Sollposition für
einen Vergleich mit einem im laufenden Druckprozess aufgenommenen
Bild eines zum Druckbild gehörenden
Farbauszugs. Die Auswahl der geeigneten Druckbildausschnitte kann
manuell durch den Bediener oder automatisch z. B. durch die Steuereinrichtung 28,
z. B. für
eine Voreinstellung der Sollposition, erfolgen. Geeignete Druckbildausschnitte
hinsichtlich des Farbregisters sind Bereiche innerhalb des Druckbildes,
in denen die zu vermessende sowie registerhaltig einzustellende
Druckfarbe dominiert oder ausschließlich vorkommt.
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Im
laufenden Druckprozess, d. h. im Fortdruck, wird mittels des Bildverarbeitungssystems
vorzugsweise jedes produzierte Druckbild erfasst und in seine Farbauszüge zerlegt
oder im Laufe der Erzeugung eines Druckbildes werden dessen einzelne
bereits gedruckte Farbauszüge
erfasst. Innerhalb der zuvor festgelegten, geeigneten Druckbildausschnitte wird
die Position der einzelnen Farbauszüge bestimmt. Dies geschieht
durch Vergleich mit den Farbauszügen
aus dem Referenzdruckbild z. B. durch ein Korrelationsverfahren,
insbesondere ein Kreuzkorrelationsverfahren. Mittels des Korrelationsverfahrens
kann die Position der Farbauszüge
sehr genau bestimmt werden. Dieser Vergleich kann für jedes
Druckbild zur Erhöhung
der Messgenauigkeit auch mehrfach wiederholt werden.
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Die
Bestimmung der Position der einzelnen Farbauszüge erfolgt in Transportrichtung
des Bedruckstoffes 08 und/oder in Querrichtung zur Transportrichtung.
Die so erhaltenen Positionsdifferenzen werden von der Steuereinrichtung 28 in
Stellbefehle umgewandelt und als Korrektursignale z. B. an die Strahlungsquellen 11; 14 oder
an die Antriebe 32; 33 für ihre jeweilige Synchronisation
gesendet.
-
Die
Steuereinrichtung 28 leitet insbesondere dann die in den
zweiten Farbträger 21 einzuleitende Strahlungsenergie
zeitlich versetzt zu der in den ersten Farbträger 01 eingeleiteten
Strahlungsenergie ein, wenn die z. B. mit dem Bildverarbeitungssystem ermittelte
Istposition eines gedruckten oder zu druckenden Farbauszugs von
seiner Sollposition um mehr als einen zulässigen Toleranzwert abweicht. Gleichfalls
steuert die Steuereinrichtung 28 die Zylinder 01; 21 hinsichtlich
ihrer Winkellage dann derart, dass die mit der in den zweiten Farbträger 21 einzuleitenden
Strahlungsenergie korrespondierenden Winkellage des zweiten Zylinders 21 zu
der mit der in den ersten Farbträger 01 eingeleiteten
Strahlungsenergie korrespondierenden Winkellage des ersten Zylinders 01 um
einen Winkel versetzt ist, wenn die z. B. mit dem Bildverarbeitungssystem
ermittelte Istposition eines gedruckten oder zu druckenden Farbauszugs
von seiner Sollposition um mehr als einen zulässigen Toleranzwert abweicht.
Die im Bereich von höchstens
wenigen 1/100 mm liegenden zulässigen
Toleranzwerte für
die Lagegenauigkeit können
z. B. an der Steuereinrichtung 28 voreingestellt und bei
Bedarf verändert
werden.
-
- 01
- Farbträger, erster;
Zylinder
- 02
- Mantelfläche
- 03
- Absorptionsschicht
- 04
- Farbwerk,
erstes
- 05
- Farbwerk,
erstes
- 06
- Farbauftragswalze
- 07
- Drucksubstanz,
erste
- 08
- Bedruckstoff;
Bogen; Materialbahn; Papierbahn
- 09
- Umlenkrolle,
erste; Umlenkwalze
- 10
- Umlenkrolle,
erste; Umlenkwalze
- 11
- Strahlungsquelle,
erste; Laser; Festkörperlaser
- 12
- Energiestrahl,
erster
- 13
- Normale
- 14
- Strahlungsquelle,
zweite; Laser; Festkörperlaser
- 15
- Strahlungsquelle,
zweite; Laser; Festkörperlaser
- 16
- Energiestrahl,
zweiter
- 17
- Auftreffstelle
- 18
- Teil
der Drucksubstanz; Tropfen
- 19
- Oberfläche der
Drucksubstanz
- 20
- Oberfläche der
Drucksubstanz
- 21
- Farbträger, zweiter;
Zylinder
- 22
- Absorptionsschicht
- 23
- Farbwerk,
zweites
- 24
- Farbauftragswalze,
Walze
- 25
- Farbauftragswalze,
Walze
- 26
- Drucksubstanz,
zweite
- 27
- Normale
- 28
- Steuereinrichtung
- 29
- Umlenkrolle,
zweite; Umlenkwalze
- 30
- Umlenkrolle,
zweite; Umlenkwalze
- 31
- Umlenkrolle,
dritte; Umlenkwalze
- 32
- Antrieb,
Motor
- 33
- Antrieb,
Motor
- 34
- Bildsensor
- a
- Abstand
- b
- Abstand
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- v01
- Rotationsgeschwindigkeit
(01)
- v81
- Transportgeschwindigkeit
- v21
- Rotationsgeschwindigkeit
(21)
- v82
- Transportgeschwindigkeit