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Dokumentenidentifikation DE10113163A1 31.10.2001
Titel Dosiereinrichtung für eine Flüssigkeit in einer Druckvorrichtung
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Gutfleisch, Martin, 69221 Dossenheim, DE;
Schmitt-Lewen, Martin, 69118 Heidelberg, DE;
Schönberger, Wolfgang, 69198 Schriesheim, DE
DE-Anmeldedatum 19.03.2001
DE-Aktenzeichen 10113163
Offenlegungstag 31.10.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2001
IPC-Hauptklasse B41F 31/08
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für eine Flüssigkeit, insbesondere für Druckfarbe, Lack, Feuchtmittel oder Flüssigtoner, in einer Druckvorrichtung.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Dosiereinrichtung für eine Flüssigkeit in einer Druckvorrichtung, bei der unter Verwendung eines elektrischen Feldes die Abgabemenge bei der Übertragung von einem ersten Gegenstand mit einer abgebenden Oberfläche zu einem zweiten Gegenstand mit einer aufnehmenden Oberfläche gesteuert wird, eine der Oberflächen (7, 20) elektrisch isolierend ausgebildet ist und zur Steuerung der Benetzung der als elektrischer Isolator ausgebildeten Oberfläche (7, 20) zwischen dem ersten und zweiten Gegenstand (1, 2, 18, 21) eine auf die Abgabemenge eingestellte elektrische Spannung (u) besteht.
Die Erfindung ist bei Druckvorrichtungen anwendbar, die flüssige Medien verarbeiten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für eine Flüssigkeit, insbesondere für Druckfarbe, Lack, Feuchtmittel oder Flüssigtoner, in einer Druckvorrichtung.

Aus der Patentschrift DD 244 726 ist eine Einrichtung zur Steuerung der Farbdosierung und/oder des Feuchtmittels in Druckmaschinen bekannt, bei der die Steuerung durch die Veränderung der Größe des Magnetflusses eines in unmittelbarer Umgebung der Berührungslinie zweier Übertragungswalzen erzeugten inhomogenen Magnetfeldes erfolgt. Durch die diamagnetischen Eigenschaften der Flüssigkeitsmoleküle werden diese in dem inhomogenen Magnetfeld in Richtung der geringeren Feldstärke getrieben. Die vom Magnetfeld erzeugten Kräfte bewirken ein Überwinden der Adhäsionskräfte zwischen den Flüssigkeitsmolekülen und der die Flüssigkeit abgebenden Walze. Die Übertragungswalzen sind aus unterschiedlichem Material gefertigt und besitzen verschiedene Suszeptibilitäten.

Wegen dem hohen Aufwand für die Erzeugung des inhomogenen Magnetfeldes wurde in DE 44 16 822 A1 ein Verfahren zur Steuerung der Übertragung von Beschichtungsstoffen in Maschinen beschrieben, bei dem die Steuerung der Übertragung unter Ausnutzung des elektrorheologischen Effektes mittels elektrischer Felder erfolgt. Die Viskosität eines flüssigen Mediums, wie z. B. Druckfarbe, wird im Wirkungsbereich eines elektrischen Feldes in Abhängigkeit von der Feldstärke verändert. Das elektrische Feld wirkt senkrecht zur Fließ- und Bewegungsrichtung des Mediums. Das Verfahren soll eine vollständige Übertragung eines Beschichtungsstoffes von einer Oberfläche auf die andere ermöglichen.

In der französischen Publikation Comptes Rendus de L'Academie des Sciences (Mechanique, Physique, Chimie Sciences de la Terre et de l'Univers) (22 July 1993) vol. 317, no. 2, p 157-63, (ISSN: 0764-4450) ist unter dem Begriff Electro-Wetting oder Elektrokapillarität ein Effekt beschrieben, bei dem unter Einwirkung eines elektrischen Feldes die Benetzbarkeit eines festen Isolators durch Wasser beeinflusst werden kann. Ein auf dem hydrophoben Isolator aufgebrachter Wassertropfen wird beim Anlegen des elektrischen Feldes gespreitet. In WO 99/18 456 A1 ist die Anwendung des Effektes bei einer Flüssigkeitslinse mit variabler Brennweite gezeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung für eine Flüssigkeit in einer Druckvorrichtung zu entwickeln, die unter Ausnutzung des Electro-Wetting-Effektes mit geringem mechanischem und verfahrungstechnischem Aufwand eine Dosierung in weiten Grenzen ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dosiereinrichtung gelöst, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch Anlegen einer elektrischen Gleich- oder Wechselspannung zwischen dem Flüssigkeit abgebenden und Flüssigkeit aufnehmendem Gegenstand wird die Benetzung des mit isolierender Oberfläche versehenen Gegenstandes gesteuert. Die Stromzuführung zu den Gegenständen kann durch einfache Elektroden realisiert werden. Zwischen den Gegenständen besteht ein Potentialunterschied, der zum Verstärken oder zum Abschwächen des Übertragens der Flüssigkeit dienen kann.

In einer ersten Variante ist der die Flüssigkeit abgebende Gegenstand mit der elektrisch isolierenden Oberfläche versehen. Durch Vergrößerung des Potentialunterschiedes zum zweiten Gegenstand mit leitender Oberfläche wird die Adhäsion der Flüssigkeit zum ersten Gegenstand vergrößert, d. h., die übertragene Flüssigkeitsmenge verringert.

Bei einer zweiten Variante ist die Fließrichtung umgekehrt, indem die Flüssigkeit von einem ersten Gegenstand mit leitender Oberfläche zu einem zweiten Gegenstand mit isolierender Oberfläche übertragen wird. Bei Vergrößerung des Potentialunterschiedes wird die übertragene Flüssigkeitsmenge vergrößert. Durch Anpassung der Oberfläche des Gegenstandes, insbesondere durch Segmentierung, ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

Eine erste Anwendung ergibt sich im Farbwerk einer Offsetdruckmaschine für den Nassoffsetdruck und für den wasserlosen Offsetdruck, insbesondere mit wasserbasierenden Farben. Der Farbfluss im Farbwerk kann strangweise reguliert werden, wenn in jedem Strang mindestens eine Farbwalzenpaarung mit den in Anspruch 1 definierten Eigenschaften verwendet wird. In gleicher Weise kann die Farbspaltung zwischen Formzylinder und Übertragungszylinder bzw. Übertragungszylinder und Bedruckstoff gesteuert werden. Wenn eine der Walzen bzw. Zylinder segmentiert ist, z. B. über die Breite einzeln ansteuerbare Zonen aufweist, dann kann die Farbübertragung entsprechend dem zonalen Farbbedarf im Druckbild gesteuert werden.

Eine weitere Anwendung ist die in einem Farbwerk einer Offset- oder Flexodruckmaschine, in denen eine Rasterwalze eingesetzt wird. Wenn der Rasterwalze eine Walze mit isolierender Schicht zugeordnet ist, dann kann durch Steuerung des Potentialunterschiedes die Menge der aus den Vertiefungen der Rasterwalze entnommenen Druckfarbe oder Feuchtmittel eingestellt werden.

Durch entsprechende Ausgestaltung von Walzen in einem Feuchtwerk einer Offsetdruckmaschine kann die Feuchtmittelzufuhr zu einer Druckform reguliert werden. Z. B. kann eine Tauchwalze isolierend beschichtet und mit einem elektrisch leitenden Kern ausgeführt sein. Eine an die Tauchwalze angestellte weitere Walze kann als Electro- Wetting-Elektrode ausgeführt sein. Die Höhe der an die Tauchwalze und die Electro- Wetting-Elektrode angelegten Spannung steuert das Benetzungsverhalten auf der Tauchwalze, d. h., den Grenzwinkel des Feuchtmittels.

Eine weitere Anwendung ergibt sich im Tiefdruck oder Hochdruck und im Lackierwerk einer Offsetdruckmaschine, wenn durch den Electro-Wetting-Effekt die Oberflächenspannung der Druckfarbe bzw. die Oberfläche einer Auftragswalze verändert wird und gezielte Wechselwirkungen der Oberflächen mit der Druckfarbe durch elektrische Felder mehr oder weniger Farbe übertragen werden kann.

Schließlich ist die Erfindung bei Ink-Jet-Drucksystemen und elektrofotografischen Drucksystemen anwendbar. Bei Ink-Jet-Drucksystemen, bei denen die Druckfarbe aus einer Kammer ausgestoßen wird, kann durch Änderung der Oberflächenspannung der Druckfarbe die Tropfenbildung beim Austritt aus der Kammer beeinflusst werden. Bei düsenlosen Ink-Jet-Systemen kann beim Herauslösen eines Farbtropfens aus einer geschlossenen Oberfläche mittels des Electro-Wetting-Effektes dessen Ablöseverhalten gesteuert werden. Bei elektrofotografischen Drucksystemen, bei denen Flüssigtoner zum Einsatz kommt, kann mittels des Electro-Wetting-Effektes die zu übertragende Tonermenge dosiert werden.

Zur Dosierung der Flüssigkeit zwischen den Gegenständen kann Gleich- oder Wechselspannung verwendet werden. Es lassen sich alle flüssigen oder flüssigkeitsähnlichen Stoffe und deren Modifikationen dosieren, wie z. B. Druckfarbe, insbesondere wasserbasierende Druckfarbe, Feuchtmittel für den Offsetdruck, Lack, Flüssigtoner oder Wasser.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden, es zeigen

Fig. 1 ein Schema einer Dosiereinrichtung für eine Rasterwalze,

Fig. 2 ein Schema einer Dosiereinrichtung in einem Feuchtwerk,

Fig. 3 ein Schema einer Dosiereinrichtung für eine Rasterwalze,

Fig. 4 ein Schema einer Dosiereinrichtung für ein Feuchtwerk.

Das Schema einer Dosiereinrichtung nach Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus der Oberfläche einer Rasterwalze 1, an die eine Walze 2 zum Nachdosieren der Befüllung der Näpfchen 3 angestellt ist. Bei Rotation der Rasterwalze 1 in Richtung 4 rotiert die Walze 2 um ihre eigene Achse 5 in Richtung 6. Die Walze 2 besitzt einen isolierenden Mantel 7 und darunter einen leitenden Kern 8. An die Walze 2 ist zur Reinigung eine Rakelwalze 9 angestellt. Der Kern 8 ist über eine Leitung 10 mit einem ersten Pol 11 einer Spannungsquelle u verbunden, während die Rasterwalze 1 aus einem leitenden Material besteht und über eine Leitung 12 mit dem zweiten Pol 13 der Spannungsquelle u in Verbindung steht.

Mit dieser Anordnung kann die Menge von Druckfarbe 14 in den Näpfchen 3 dosiert werden. Die Dosierung erfolgt in einem Dosierspalt 15 mit Hilfe des Electro-Wetting- Effektes. Die Höhe der Spannung U, die zwischen dem Kern 8 der Walze 2 und der Rasterwalze 1 besteht, bewirkt eine mehr oder weniger große Teilentleerung der vor dem Dosierspalt 15 mit einem Rakel randvoll befüllten Näpfchen 3. Die dem Näpfchen 3 durch den Electro-Wetting-Effekt entnommenen Teile der Druckfarbe 14 bleiben an der Oberfläche des Mantels 7 haften und werden mittels der Rakelwalze 9 von der Oberfläche entfernt.

In Fig. 2 ist die Anwendung des Electro-Wetting-Effektes in einem Feuchtwerk einer Offsetdruckmaschine gezeigt. Dargestellt ist ein Vorratsbehälter 16 mit Feuchtmittel 17, in das eine Tauchwalze 18 eintaucht, die einen elektrisch leitenden Kern 19 und eine isolierende Deckschicht 20 aufweist. An die Tauchwalze 18 ist eine Dosierwalze 21 mit einer elektrisch leitenden, metallischen Oberfläche angestellt. Zum Weitertransport von Feuchtmittel 17 von der Dosierwalze 21 in das Farbwerk bzw. auf eine Druckform der Offsetdruckmaschine dient eine Feuchtmittelübertragungswalze 22, die an die Dosierwalze 21 angestellt ist. Über Leitungen 23, 24 stehen die metallische Oberfläche der Dosierwalze 21 und der Kern 19 mit einer Spannungsquelle 25 in Verbindung. Die Höhe der Spannung zwischen der metallischen Oberfläche der Dosierwalze 21 und dem Kern 19 beeinflusst direkt die Benetzung der Tauchwalze 18 mit Feuchtmittel 17 an der Berührungslinie 26 zwischen der Deckschicht 20 und der Dosierwalze 21. Je höher die Spannung ist, desto weniger Feuchtmittel 17 wird an die Dosierwalze 21 bzw. die Feuchtmittelübertragungswalze 22 übertragen.

In Fig. 3 ist ein Ausführbeispiel mit einer Rasterwalze 27 gezeigt, die einen leitenden Kern 28 und eine Isolationsschicht 29 besitzt. In der Isolationsschicht 29 sind rasterförmig Näpfchen 30 eingearbeitet. An die Rasterwalze 27 ist eine Dosierwalze 31 angestellt, die aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Die Dosierwalze 31 und der Kern 28 stehen über Leitungen 32, 33 mit einer Spannungsquelle 33 in Verbindung. Zum Dosieren der Menge Druckfarbe 34 in den Näpfchen 30 wird die Spannung u der Spannungsquelle 33 variiert. Bei Erhöhung der Spannung wird durch den Elektro-Wetting- Effekt den Näpfchen 30 mehr Druckfarbe 34 zugeführt, sobald die Rasterwalze 27 und die Dosierwalze 31 in den angegebenen Richtungen rotieren. Eine Farbwalze 35 dient zum Erneuern verbrauchter Druckfarbe 34 auf der Dosierwalze 31.

Bei dem in Fig. 4 gezeigtem Feuchtwerk einer Offsetdruckmaschine taucht in einem Vorratsbehälter 36 für Feuchtmittel 37 eine Tauchwalze 38 ein die aus einem leitenden Material besteht. An die Tauchwalze 38 ist eine Walze 39 angestellt, die eine isolierende Mantelschicht 40 und einen leitenden Kern 41 besitzt. Der Kern 41 und die Tauchwalze 38 stehen über Leitungen 42, 43 mit einer Spannungsquelle 44 in Verbindung. Die Übertragung des Feuchtmittels 37 von der Walze 39 in das Farbwerk der Offsetdruckmaschine geschieht mittels einer Übertragungswalze 45. Bei Rotation der Tauchwalze 38, der Walze 39 und der Übertragungswalze 45 in den angegebenen Richtungen kann durch Einstellung der Höhe der Spannung der Spannungsquelle 44 die in das Farbwerk transportierte Menge an Feuchtmittel 37 eingestellt werden. Bei Erhöhung der Spannung ergibt sich eine Vergrößerung der übertragenen Feuchtmittelmenge. Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Rasterwalze

2 Walze

3 Näpfchen

4 Richtung

5 Achse

6 Richtung

7 Mantel

8 Kern

9 Rakelwalze

10 Leitung

11 Pol

12 Leitung

13 Pol

14 Druckfarbe

15 Dosierspalt

16 Vorratsbehälter

17 Feuchtmittel

18 Tauchwalze

19 Kern

20 Deckschicht

21 Dosierwalze

22 Feuchtmittelübertragungswalze

23, 24 Leitungen

25 Spannungsquelle

26 Berührungslinie

27 Rasterwalze

28 Kern

29 Isolationsschicht

30 Näpfchen

31 Dosierwalze

32, 33 Leitung

33 Spannungsquelle

34 Druckfarbe

35 Farbwalze

36 Vorratsbehälter

37 Feuchtmittel

38 Tauchwalze

39 Walze

40 Mantelschicht

41 Kern

42, 43 Leitungen

44 Spannungsquelle

45 Übertragungswalze


Anspruch[de]
  1. 1. Dosiereinrichtung für eine Flüssigkeit in einer Druckvorrichtung, bei der unter Verwendung eines elektrischen Feldes die Abgabemenge bei der Übertragung von einem ersten Gegenstand mit einer abgebenden Oberfläche zu einem zweiten Gegenstand mit einer aufnehmenden Oberfläche gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Oberflächen (7, 20) elektrisch isolierend ausgebildet ist und dass zur Steuerung der Benetzung der als elektrischer Isolator ausgebildeten Oberfläche (7, 20) zwischen dem ersten und zweiten Gegenstand (1, 2, 18, 21) eine auf die Abgabemenge eingestellte elektrische Spannung (u) besteht.
  2. 2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände als rotierbare Walzen (1, 2, 18, 21) ausgebildet sind, die zur Übertragung der Flüssigkeit (14, 17) aufeinander abrollen.
  3. 3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur zonenweise Übertragung von Druckfarbe (14) die Walze (1, 18) mit der abgebenden Oberfläche in axialer Richtung segmentiert ist, wobei jedes Segment einzeln mit einer elektrischen Spannungsquelle (25) verbindbar ist.
  4. 4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (18) mit der abgebenden Oberfläche als Feuchtwerkwalze mit einer isolierenden Beschichtung (20) ihrer Mantelfläche und einem leitenden Kern (19) ausgebildet ist, der in paralleler Anordnung eine Dosierwalze (21) mit einer elektrisch leitenden Beschichtung ihrer Mantelfläche zugeordnet ist.
  5. 5. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (38) mit der abgebenden Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Mantelfläche versehen ist, der in paralleler Anordnung eine Walze (39) mit einer isolierenden Beschichtung (40) ihrer Mantelfläche und einem leitenden Kern (41) zugeordnet ist.
  6. 6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (2) mit der abgebenden Oberfläche als Dosierwalze mit einer isolierenden Beschichtung (7) ihrer Mantelfläche ausgebildet ist, der in paralleler Anordnung eine Rasterwalze (1) mit einer elektrisch leitenden Beschichtung der in der Mantelfläche eingebrachten Vertiefungen (3) zugeordnet ist.
  7. 7. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (31) mit der abgebenden Oberfläche als Dosierwalze mit einer elektrisch leitenden Mantelfläche ausgebildet ist, der in paralleler Anordnung eine Rasterwalze (27) mit in ein isolierendes Material (29) eingebrachten Vertiefungen (30) und einem leitenden Kern (28) zugeordnet ist.






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