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Dokumentenidentifikation DE102004039732A1 23.02.2006
Titel Farbdosierung durch Magnetkraft
Anmelder MAN Roland Druckmaschinen AG, 63075 Offenbach, DE
Erfinder Walther, Thomas, Dipl.-Ing., 65719 Hofheim, DE
DE-Anmeldedatum 17.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004039732
Offenlegungstag 23.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.2006
IPC-Hauptklasse B41F 31/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Ziel der Erfindung ist es, ein kurzes Farbwerk zu schaffen, das eine Farbregelung über einen weiten Stellbereich erlaubt und weitgehend auf den Einsatz von Sondermaterialien, wie spezielle Druckfarben, verzichtet und damit die Einschränkungen eines Anilox-Farbwerkes aufhebt. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem die Dosierung durch die Beistellung zweier Druckwalzen und gegebenenfalls einer Differenzgeschwindigkeit zwischen den beiden Walze erfolgt.
Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass die Beistellung zwischen den beiden Walzen durch Magnetkraft erfolgt und so eine Durchbiegung vermieden wird, die die Gleichmäßigkeit der Farbgebung über die Breite beeinflussen könnte. Als besondere Ausprägung ist eine Zweiwalzendosiereinrichtung oder eine Rollrakeldosiereinrichtung beschrieben. Diese Art von Dosiereinrichtungen kann Anwendung finden in Offsetfarbwerken oder in Flexofarbwerken.
Außerdem beschreibt die Erfindung Verfahren zur Steuerung und Regelung der Farbgebung unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtungen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 29.

In Farbwerken für den konventionellen Offsetdruck, wie sie mehrheitlich von allen Offsetmaschinenherstellern eingesetzt werden, erfolgt die Farbzufuhr aus einem Farbreservoir, z.B. dem Farbkasten, durch eine oszillierende Farbheberwalze in das Farbwerk. Im Bogen- und Rollenoffset werden diese Farbheberwerke mehrheitlich eingesetzt. Bei diesem Typ Farbwerk empfängt die Farbheberwalze durch den Farbduktor eine relativ dicke Farbschicht, die über die Breite zonal unterschiedlich sein kann, und überträgt durch Abrollen einen Teil des Streifens auf die erste Walze des Farbwerks. Die Dosierung der eingespeisten Farbmenge erfolgt bei einem Farbwerk, das mit einem oszillierenden Farbheber arbeitet, durch die Winkelgeschwindigkeit (entspricht der Streifenbreite) und der Taktzeit des Hebers (Heberfrequenz). Zonal kann die Farbmenge durch ein zonal unterschiedliches Abrakeln auf dem Farbduktor, für das z.B. Farbschieber eingesetzt werden können, differenziert werden. Diese Art von Farbwerken wird in Abgrenzung zu den so genannten Kurzfarbwerken als Langfarbwerke oder lange Farbwerke bezeichnet.

Bekannt als lange Farbwerke sind beispielsweise sogenannte Filmfarbwerke. Filmfarbwerke stellen eine besondere Ausprägung der langen Farbwerke dar. Filmfarbwerke transportieren die Farbe nicht von der Farbkastenwalze über einen oszillierenden Farbheber in das Farbwerk, sondern zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen der meistens langsamer drehenden Farbkastenwalze oder Farbduktor mit dieser zusammenwirkende Farbdosiereinrichtungen (z.B. Farbschieber) und mit der ersten, schneller laufenden Farbwerkswalze ein vorbestimmter Spalt herrscht, über den die Farbe in das Farbwerk dosiert wird. Die Dosierung erfolgt typischerweise kontinuierlich.

Ein kombiniertes Film- und Farbheberfarbwerk ist unter anderem aus der EP-PS 0036103 und anderen Druckschriften bekannt. In der DE 3804204 ist ein weiteres Filmfarbwerk offenbart, dass eine Rückführung überschüssiger Druckfarbe in ein Farbreservoir ermöglicht.

Lange Farbwerke weisen eine Reihe von Vor- und Nachteilen auf. Der Vorteil solcher Film- und Farbheberfarbwerke liegt in der hohen Dosierbandbreite, verbunden meistens mit einer über die Breite der Farbduktorwalze zonal differenzierbaren Farbschichtdicke, und der Möglichkeit das optische Erscheinungsbild des Druckes (Farbschichtdicke, Farbton) während des Druckes anzupassen. Die Vielzahl von Dosiermöglichkeiten bedingen aber auch lange Einrichtezeiten und Makulaturanfall (Fehldrucke aufgrund von Farbtonabweichungen), die durch moderne Farbregelsysteme zwar deutlich minimiert, aber letztendlich immer noch zu hoch sind. Es ist ein klarer Trend zu kleineren Auflagen (Losgrößen) in der Druckindustrie deutlich zu erkennen und damit steigt die prozentuale Kostenbelastung des Gesamtauftrags durch die unvermeidlichen Makulaturen (Ausschuss) deutlich an, wodurch die Wirtschaftlichkeit gegenüber anderen Druckverfahren, wie zum Beispiel die Fotokopie, gefährdet ist. Bei kleinen Auflagen gefährdet der durch den Justagevorgang (Farbprofileinstellung) verursachte Makulatur die Wirtschaftlichkeit auch deswegen deutlich, denn bei vielen Druckprodukten liegt der Materialanteil (Bedruckstoff und Farbkosten) deutlich über 50% der Gesamtproduktionskosten.

Ein weiterer Nachteil der Farbdosiereinheit mit Farbduktor, zonale Dosierung mittels Schieberöffnungen ist, dass eine Automatisierung des Dosiervorgangs nur eingeschränkt möglich ist, da die einzelnen Stellgrößen nicht voneinander unabhängig sind und die Zusammenhänge sich nicht mit einfachen linearen Gleichungen beschreiben lassen. Eine Vergrößerung der Schieberöffnung führt z.B. auch zu einer Verlängerung des Farbheberstreifens (Abnahmestreifen auf dem Farbduktor), da der Farbheber in den dickeren Farbfilm früher eintaucht und später auftaucht. Andererseits kann ein dickerer Farbfilm auch zu einem „Aufschwimmen" des Farbhebers bei dem Eintauchen in den Farbfilm auf dem Farbduktor führen, wodurch nicht mehr die maximal mögliche Farbmenge abgenommen wird. Aufgrund der miteinander korrespondierenden Stellgrößen (Farbschieberöffnung, Farbduktordrehzahl, Farbheberstreifen, Hebertakt, Farbviskosität) und den damit verbundenen nicht linearen Zusammenhangsgleichungen ist auch einem nicht fachkundigen Betrachter erkennbar, dass eine Automatisierung nur schwer zur realisieren ist.

Ein weiterer Nachteil von Farbwerken, die mit Farbheber arbeiten, ist, dass der von dem Farbheber an den Walzenzug des Farbwerkes abgegebene, dicke Farbheberstreifen in einem Walzenfarbwerk mehrfach gespalten und umgelagert werden muss, so dass die Farbauftragswalzen auf den druckenden Stellen der Druckform einen konstanten Farbfilm geringer Dicke anbieten können. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass kein kontinuierlicher Farbfluss vorliegt. Grund hierfür ist die diskontinuierliche Farbzufuhr (System Heber- und Duktorwalze) sowie die diskontinuierliche Farbübertragung an den Bedruckstoff (nicht druckende und druckende Elemente auf der Druckplatte). Diese beiden Faktoren bedingen eine hohe Speicherkapazität des Farbwerks, um die unterschiedlichen Farbbedarfe abfedern zu können, und eine große Anzahl von Spaltstellen, die es ermöglichen den dicken, vom Farbheber in den Walzenzug eingespeisten Farbstreifen zu vergleichmäßigen und herunter zu spalten. Durch die große Anzahl von Spaltstellen wird ein Farbwerk aber auch träge, da eine Verstellung an den Stellgliedern für die Farbwerksdosierung sich erst mit einer zeitlichen Verzögerung, die durch den langen Walzenzug bedingt sind, auf dem Bogen bemerkbar machen. Da normalerweise während der Korrekturvorgänge der Farbdosierung die Produktion weiterläuft, werden Makulaturen (Ausschussbögen) erzeugt, da die Druckerzeugnisse noch nicht die endgültige Zielfärbung haben.

Bei den langen Walzenfarbwerken, die bei Einsatz eines Farbhebers zur Erzielung einer gleichmäßigen Einfärbung erforderlich sind, stellt sich während des Fortdrucks ein so genanntes Farbgefälle ein, d.h. im oberen Bereich des Walzenzugs liegt eine hohe Schichtdicke vor, die mit der Anzahl der Spaltstellen in Richtung Farbauftragswalzen kontinuierlich abnimmt. Dieses Farbgefälle egalisiert sich während einer Fortdruckunterbrechung vollständig, so dass auf allen Walzen am Produktionsbeginn eine gleichmäßige Schichtdicke vorliegt. Dies führt bei einem erneuten Start einer Produktion zu deutlichen Färbungsabweichungen, zuerst sind die Druckbögen in der Regel überfärbt, dann unterfärbt, bevor sich dann die Sollfärbung einpegelt. Durch diesen Umstand fallen bei den langen Walzenfarbwerken auch eine große Anzahl Makulaturen an, die gerade bei geringen Auflagen und kostspieligen Bedruckstoffen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gefährden.

Ein gattungsbildendes Filmfarbwerk ist zum Beispiel aus der DE 29 42 734 bekannt. Kennzeichnend für Filmfarbwerke ist, dass zwischen dem Farbduktor, oftmals auch Filmwalze genannt, und der ersten Walze des Farbwerks ein minimaler Spalt vorliegt, über den die Farbe übertragen wird. Bei den Filmfarbwerken findet zwar eine kontinuierliche Farbzuführung statt, aber es entstehen Probleme dadurch, dass keine Rückführung von überschüssiger Farbe in das Farbreservoir (kann) erfolgen kann, d.h. ohne eine Abrakelvorrichtung kann zuviel in das Farbwerk eingespeiste Druckfarbe nur über den Bedruckstoff aus dem Farbwerk entladen werden. Dies kann bei sehr geringen Flächendeckungen des Druckmotives unter Umständen sehr lange dauern, wodurch eine entsprechend hohe Anzahl von Makulaturen (Ausschuss) entstehen. Dieser Umstand führt dazu, dass für solche Farbwerkstypen entsprechend aufwendige Abrakelvorrichtungen vorzusehen sind, wie sie z.B. in der DE 38 04 204 vorgesehen sind. Das Abrakeln von pastöser Farbe, wie sie unter anderem im Bogenoffsetdruck eingesetzt werden, gestaltet sich sehr schwierig und die Rakelvorrichtungen unterliegen einem ständigen Verschleiss, so dass eine gleichmäßige Dosierung über lange Strecken nicht immer gewährleistet ist.

Bekannt sind auch sogenannte Anilox-Farbwerke. Ein alternatives Farbwerkskonzept stellen die Anilox-Druckwerke dar, wie sie zum Beispiel in der DE 38 38546 und der DE 42 11 379 offenbart wurden. Anilox-Offset-Kurzfarbwerke der gattungsbildenden Art weisen keine Zonenschrauben oder Farbschieber auf, sondern eine fest eingebaute, abrakelbare Rasterwalze, wie sie zum Beispiel in der DE 38 22 692 aufgezeigt wurde, auf, so dass die zu übertragende Farbmenge nicht mehr direkt beeinflussbar ist. Die übertragene Farbmenge ist in der ersten Linie von der Rasterung der Raster-(Anilox-)walze, sowie von den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Druckfarbe abhängig. Die ständige Wiederbefüllung der Näpfchen unterbindet eine sujetbedingte Reliefbildung, und der zum Ausgleich solcher Unregelmäßigkeiten nötige, maschinenbedingte Aufwand in konventionellen Farbwerken entfällt. Ein kurzes und reaktionsschnelles Farbwerk ist das Resultat. Idealerweise wirkt die harte Raster-(Anilox-)walze gegen eine einzige, weiche Farbauftragswalze, die annähernd genauso groß ist wie der Plattenzylinder. Diese Anordnung ermöglicht einen schablonierfreien Druck. Die Vorteile dieser Verfahrenskombination liegen in der gleichmäßigen Einfärbung und in dem geringen Makuiaturanfall dieser Farbwerkskombination.

Der Nachteil dieser Farbwerkskonfiguration liegt darin, dass es sich um ein deterministisches Farbgebungsverfahren handelt, d.h. die Einfärbung der Druckform wird von dem Füllvolumen der Rasternäpfchen und Rastergeometrie der Raster-(Anilox-)walze bestimmt. Eine Anpassung der Einfärbung an den Anforderungen des Druckjobs ist nur in einem sehr geringen Maße durch eine Veränderung der Temperatur der beteiligten Aggregate und der Veränderung der Walzenbeistellungen zueinander möglich, da eine Temperaturveränderung das Entleerverhalten der Rasternäpfchen und das Farbübertragungsverhalten zwischen den beteiligten Walzengruppen beeinflusst. Die Temperierung ist jedoch sehr aufwendig und nur in sehr begrenztem Maße möglich und wird unter anderem auch durch die Umfeldbedingungen der Druckmaschine (Raumtemperatur) beeinflusst.

Eine solche Temperierung eines Kurzfarbwerkes ist in der DE 197 36 339 beschrieben. Gemäß der Erfindung wird eine Temperatur in einem Druckwerk, insbesondere an der Rasterwalze oder an der Farbauftragswalze oder an einem Druckwerkszylinder, d.h. insbesondere dem Formzylinder oder dem Übertragszylinder (Gummizylinder) oder in der Druckfarbe so verändert, dass sich für den Farbauftrag der gewünschte Sollwert, beispielsweise eine bestimmte densitometrisch erfasste Dichte, ergibt, da ein Zusammenhang zwischen den Temperaturbedingungen im Druckwerk und der übertragenen Farbmenge im Druckwerk vom Farbwerk bis auf den Bedruckstoff besteht. Durch die veränderten Druckbedingungen, die auf die Druckfarbe einwirken, werden deren rheologischen Eigenschaften beeinflusst, was wiederum die Farbspaltungs- und damit das Farbübertragungsverhalten verändert.

Nachteilige ist bei Anilox-Offsetdruckwerken auch, dass aufgrund der deterministischen Farbgebung und dem schwierigen Entleervorgangs der Rasternäpfchen bei Einsatz der pastösen Offsetfarben, die Bandbreite der einsetzbaren Druckfarben sehr gering ist. Jede Druckfarbe für dieses Verfahren muss genauen rheologischen Vorgaben entsprechen. Die Pigmentierung mit Farbpigmenten der Offsetdruckfarbe darf nur sehr geringen Schwankungen unterliegen um Farbabweichungen zu vermeiden, so dass es nötig ist, jede Produktionscharge separat zu kontrollieren und anzudrucken. Dadurch können nur Sonderfarbtypen für dieses Verfahren eingesetzt werden.

Die Druckfarben im Anilox-Offset sind auch niederviskoser als im Offsetdruck mit langen Farbwerken, um ein stabiles Entieerverhalten der Näpfchen der Anilox-(Raster-)walze zu gewährleisten. Dies hat den weiteren Nachteil, dass niederviskose Offset-Druckfarben in der Regel einen höheren Anteil von Feuchtmittel aufnehmen können. Dies ist nicht unbedingt nachteilhaft, so lange das Feuchtmittel in die Druckfarbe fein einemulgiert ist. Dennoch gestaltet sich der Anilox-Prozess unter Einsatz von Offsetfarbe und Feuchtmittel, auch Nassoffsetprozess, als sehr schwierig zu beherrschen. Feuchtmittelansammlungen an der Rastenrwalze können den Farbübertragungsprozess stören und die Farbe kann im Farbwerk leicht umkippen, wenn sie eine zu hohe Sättigung an einemulgierten Feuchtmittel aufweist. Hier erweist sich die geringe Oberfläche des Kurzfarbwerkes, und damit verbundene Verdunstungsfläche, und die geringe Anzahl an Spaltstellen als nachteilhaft. In langen Farbwerken wird dagegen an jeder Spaltstelle die Emulsion von Druckfarbe und Feuchtmittel neu aufbereitet. Diese Problematik führte dazu, dass die Mehrzahl der heute auf dem Markt befindlichen Anilox-Kurzfarbwerke im so genannten Wasserlos-Verfahren, ohne Feuchtwerk, arbeiten. Dabei werden die Nassoffsetplatten durch die bekannten Toraydruckplatten für den wasserlosen Offsetdruck ersetzt, die ein Drucken ohne Feuchtmittel erlauben. Dieser Druckplattentyp ist jedoch teuerer als Nassoffsetplatten und weist eine deutliche geringere Verbreitung auf.

Der mechanische Konstruktionsaufwand eines kurzen Anilox-Offsetfarbwerkes lässt ein kostengünstiges Druckwerk erwarten, das Gegenteil ist jedoch der Fall. In der Regel sind Anliox- Offsetdruckwerke mindestens genauso teuer wie lange Offsetdruckwerke. Die Gründe hierfür sind die kostspielige Anilox-(Raster-)walze und der hohe Aufwand, der für die Farbwerktemperierung betrieben werden muss.

Die benötigten Sondermaterialien, die eingeschränkte Regelungsmöglichkeiten der Farbgebung und die hohen Kosten des Aniloxdruckwerkes lassen dieses nur als Alternative zu den langen Walzenfarbwerken für einen eingeschränkten Bereich des Druckmarktes erscheinen. Für den breiten Einsatz ist es nicht geeignet.

Schließlich sind auch Dosiersysteme unter Verwendung von Rakeln bekannt. In der DE 30 49 009 wird eine Konstruktion eines Kurzfarbwerkes offenbart, bei denen die Druckfarbe durch ein feststehendes Rakel von einer Walze abgerakelt wird und der abgerakelte Farbfilm danach durch eine Walzengruppe geglättet wird. Ein Abrakeln mit einem festen Rakel weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, dass die Rakelspitzen sehr schnell verschleißen und sich dadurch das Dosierverhalten ändert. Außerdem hängt das Abrakelverhalten, je nach dem ob es sich um negative oder positive Rakelzustellung zur Walze handelt, durch die Farbmenge, die sich vor dem Rakel befindet, durch hydrodynamische Effekte und den unterschiedlichen Druck auf die Rakelspitze beeinflusst.

Weiterhin werden auch Dosiersysteme unter Verwendung der Verstellung zweier Walzen zueinander vorgeschlagen.

In der DE 2 323 025 wird eine Form von Kurzfarbwerken offenbart, bei denen die Druckfarbe in Überschuss auf die Farbauftragswalze aufgebracht wird und die überschüssige Menge an Druckfarbe, vor dem Kontakt mit der Druckplatte, durch eine Dosierwalze abgerakelt wird, die gegen die Farbauftragswalze angestellt ist und sich in gegenläufiger Drehrichtung zur Drehrichtung der Farbauftragswalze bewegt.

In dieser Patenschrift ist beispielhaft die Dosierung über die Beistellung zweier Walzen zueinander und durch eine Differenzgeschwindigkeit und damit verbunden Scherung der Druckfarbe im Dosierspalt offenbart. Die Kombination von weicher und harter Walze hat jedoch den Nachteil, dass die dosierte Menge stark von dem hydrodynamischen Druck und der Druckgeschwindigkeit abhängig ist. Das Dosierverhalten ist stark nicht linear und eine Automatisierung dieses Dosierverfahrens ist damit nur unter hohem Aufwand realisierbar.

Auch in den bekannten Zweiwalzenlackwerken, wie sie unter anderem früher bei den MAN Roland Bogendruckmaschinen eingesetzt wurden, erfolgte die Dosierung über die Kombination einer harten mit einer weicheren Walze.

Eine weitere Dosiermöglichkeit besteht in der Walzenpaarung zweier harter Walzen, die zueinander beigestellt werden. Diese Paarung bietet eine sehr gut beschreibbares und definiertes Dosierverhalten, stellt aber hohe Anforderungen an die Oberflächengüte der Walzenoberflächen. Die Dosierung von Druckfarbe mittels einer stählernen Filmwalze und einer stählernen Dosierwalze ist in der DE 39 23 037 offenbart. Die Dosierung erfolgt hierbei durch die Beistellung der Walzen zueinander und durch die Differenzgeschwindigkeit der Walzen zueinander. Die Walzen müssen extrem stabil ausgeführt sein, da sie ansonsten zu starken Durchbiegungen aufzeigen würden, wodurch eine stabile Färbung über die Breite nicht möglich wäre. Dies ist neben den hohen Anforderungen an die Oberflächengüte ein kostentreibender Faktor.

Eine besondere Ausprägung der Walzenkombination sind die so genannten Rollrakeldosiereinrichtung. Gattungsbildenden ist, dass eine harte Walze mit deutlichen kleinerem Durchmesser gegen eine Glattwalze mit größerem Durchmesser beigestellt wird. Die Rollrakel kann glatt sein, weist aber in der Regel eine Rasterung oder anders geartete Strukturierung auf und ersetzt somit die Raster-(Anilox)walze des Aniloxverfahrens. Die Anwendung dieses Dosierverfahrens ist beispielhaft in der EP 0 546 454 und US 3 559 572 offenbart.

Die Dosiergenauigkeit dieses Dosierverfahrens ist sehr genau und erfüllt alle Anforderungen des Offsetverfahrens. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in dem geringen Durchmesser der Rollrakel, die, abhängig von der Beistellung der Walzenpaare, sehr leicht zur Durchbiegung des Walzenkörpers neigt. Ohne entsprechende Abstützelemente, die über die Breite der Rollrakel angeordnet sind, würde sich aufgrund der Durchbiegung ein wannenförmiger Schichtdickenverlauf über die Breite ergeben. Eine wesentliche Anforderung an ein Dosiersystem für Druckfarben ist jedoch, dass das Querprofil nur sehr geringe Abweichungen aufweist, da in den nachfolgenden Walzengruppen kaum eine Möglichkeit zu einer Kompensation eines ungleichmäßigen Schichtdickenverlaufs besteht. Die Anforderungen im Offsetdruck sind besonders hoch, da auf der Auftragswalze, die gegen den Plattenzylinder gestellt ist, eine Schichtdicke von 2-10 &mgr;m exakt eingehalten werden muss. Deswegen müssen Rollrakel zu mindestens an mehreren Stellen über die Länge abgestützt werden. Üblicherweise werden Rollrakel in so genannten Rakelbetten, oftmals aus einem elastischen Material, gelagert, die sich in der Regel über die gesamte Länge der Rollrakel erstrecken. Eine solche Rollrakelbaugruppe mit einer entsprechenden Lagerung ist unter anderem in der DE 295104, DE 196 02 483, DE 30 22 955 und der DE 100 45 515 offenbart. Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, dass die Lagerbetten mit der Zeit verschleißen und daher regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Auch die Reinigung solcher Rollrakelbaugruppen ist sehr schwierig und nur in einem geringen Maße automatisierbar, da der Beschichtungsstoff gleichzeitig als Schmierstoff zwischen Rollrakel und Lagerbett dient. Deswegen müssen die Rollrakelgruppen regelmäßig gereinigt und gewartet werden und führen somit zu höheren Rüstzeiten.

Eine Möglichkeit bestände darin, die Rollrakel durch eine weiche, auf der Rollrakel aufliegende Gegenwalze über die Breite abzustützen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass die Möglichkeit zur Dosierung mittels Differenzgeschwindigkeiten zwischen den Walzenpaaren sehr eingeschränkt wäre, da ansonsten bei hohen Differenzgeschwindigkeiten die weichen Walze einem sehr hohen Verschleiß unterliegen würden. Das partielle Abstützen der Rollrakel durch Stützräder, die das Rollrakel gegen die Glattwalze drücken, ist bekannt, führt aber dazu, dass die Farbgebung an den Stützstellen fehlt und die Ungleichmäßigkeit des Farbfilms nach dem Dosiervorgang durch weitere Glättwalzen, die vorzugsweise changieren, geglättet wird. Es ist aber bekannt, dass Changiervorgang abhängig von der Relativgeschwindigkeit der Walzen zueinander, die Farbgebung beeinflusst.

Wünschenswert wäre folglich eine Rollrakel gegen eine Gegenwalze oder zwei harte Walzen gegeneinander oder eine Walzenpaarung harte Walze-weiche Walze so zu fixieren, dass die Anpresskraft zwischen den Walzen über die Breite gleichmäßig ist. Bei einer Rollrakel-Gegenwalzenpaarung wäre es wünschenswert ohne berührende Stützelemente zu Fixierung der Rollrakel auszukommen. Eine weitere Forderung an ein ideales Dosiersystem für Druckfarben wäre, dass keine oder eine nur sehr geringe Durchbiegung der Rollrakel oder der Walzen über die Breite auftritt und somit die dosierte Schichtdicke extrem gleichmäßig ist.

Eine realistische Lösung dieser Aufgabenstellung könnte sein, dass das Rollrakel wenigstens teilweise aus einem magnetisierbaren Material besteht und die Gegenwalze als Hohlwalze ausgebildet ist, die im inneren einen Magnet, vorzugsweise einen Elektromagneten, enthält, der die Rollrakel auf der Gegenwalze fixiert. Die Rollrakel ist in diesem Fall idealerweise schwimmend und / oder achslagerlos oder weitgehend kraftfrei gelagert, so dass durch eine äußere Krafteinwirkung keine Durchbiegung der Walze auftritt.

Eine ähnliche Lösung könnte auch bei der Paarung zweier Walzen zueinander gewählt werden. Eine Walze wäre als Hohlwalze ausgebildet, die einen Magneten enthält, und die andere Walze bestände zu mindestens zu einem Teil aus einem magnetisierbaren Material. Auch hier könnte die Lagerung der Walzen weitgehend kraftfrei erfolgen, damit keine durch Krafteinwirkung erzeugte Durchbiegung auftritt.

Die Beistellung zwischen den Walzenpaaren würde über die gesamte Breite durch die Magnetkraft erfolgen, die im Falle des Einsatzes eines Elektromagneten, auch veränderbar wäre.

Solche Lösungen werden in der Papierveredelung schon erfolgreich eingesetzt. In der DE 36 18 935 wurde eine Vorrichtung offenbart, die aus einer magnetisierbaren Rasterwalze und einer Hohlwalze als Gegendruckwalze besteht, die einen Magnet enthält. Die zu beschichtende Papierbahn läuft zwischen Rasterwalze und Gegendruckwalze hindurch und die Rasterwalze wird durch Magnetkraft, ausgeübt durch den in der Gegendruckwalze befindlichen Magneten, gegen die Papierbahn gepresst.

In der DE 37 41 630 ist eine weitere Vorrichtung offenbart, gekennzeichnet dadurch, dass eine Auftragswalze oberhalb, unterhalb oder seitlich zu einer das Magnetfeld erzeugenden Einrichtung angeordnet und taucht gleichzeitig in einen Vorrat des fließfähigen Mediums ein (Streichfarbe). Diese Vorrichtung ist für den direkten Auftrag des Mediums auf einen flächenförmigen Träger (Papierbahn) bestimmt. Die Auftragswalze ist achslagerlos gelagert.

In der DE 8706186 ist eine weitere Ausprägung einer solchen Dosiervorrichtung offenbart, gekennzeichnet dadurch, dass die magnetische Auftragswalze in vertikaler Richtung schräg angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist auch für die direkte Beschichtung einer flächenförmigen Materialbahn bestimmt.

In der DE 92 14 884 ist eine weitere Ausprägung einer magnetisch fixierten Rakelleiste zur direkten oder indirekten Beschichten von Papierbahnen offenbart.

In der DE 200 10 388 ist eine indirekte Beschichtungseinrichtung beschrieben, gekennzeichnet dadurch, dass die Auftragswalze eine Hohlwalze ist und einen Magnet beinhaltet, der die Beistellung einer Dosier- / Schöpfwalze zu der Auftragswalze steuert. Das Streichmittel wird über die Auftragswalze indirekt auf die Papierbahn aufgetragen.

In der DE 295 17 095 ist eine weitere Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer Papierbahn offenbart. Auch hier wird die Beistellung der Walzen, zu mindestens für die untere Walzengruppe per Magnetkraft verstärkt und reguliert.

Vorrichtungen, zum direkten oder indirekten Beschichten einer Papierbahn, bei denen die Beistellung zwischen zwei Walzen durch Magnetkraft gesteuert werden, sind folglich Stand der Technik.

Eine solche Lösung für die Dosierung in einem Farbwerk, das mindestens einen Platten- oder Formzylinder, mit einer darauf befindlichen Druckform, enthält, sind nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kurzes Farbwerk zu schaffen, das eine Farbregelung über einen weiten Stellbereich erlaubt und weitgehend auf den Einsatz von Sondermaterialien, wie spezielle Druckfarben, verzichtet und damit die Einschränkungen eines Anilox-Farbwerkes aufhebt. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem die Dosierung durch die Beistellung zweier Druckwalzen und gegebenenfalls einer Differenzgeschwindigkeit zwischen den beiden Walzen erfolgt.

Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass die Beistellung zwischen den beiden Walzen durch Magnetkraft erfolgt und so eine Durchbiegung vermieden wird, die die Gleichmäßigkeit der Farbgebung über die Breite beeinflussen könnte. Als besondere Ausprägung sind eine Zweiwalzendosiereinrichtung oder ein Rollrakeldosiereinrichtung beschrieben. Diese Art von Dosiervorrichtungen können Anwendung finden in Offsetfarbwerken oder in Flexofarbwerken.

Eine andere Möglichkeit wäre, die Rollrakel oder eine Walze aus einem dauermagnetischen Material und die Gegenwalze aus einem metallischen oder einem anderen magnetisierbaren Material auszugestalten. Auch die Ausgestaltung der Gegenwalze aus dauermagnetischen Material und eine metallische oder aus einem anderen magnetisierbaren Material beschaffene Rollrakel dagegenzusetzen. Auch die Ausgestaltung beider Walzen aus einem dauermagnetischen Material wäre denkbar, wobei auf die Polarität geachtet werden müsste. Mit diesen Vorrichtungen könnte eine gleichmäßige Anpressung der Rollrakel erzielt werden, wobei jedoch auf eine Steuerung der Beistellung zwischen Rollrakel und Gegenwalze verzichtet werden müsste. Eine Differenzierung könnte nur erzielt werden, wenn die Rollrakel angetrieben und die Differenzgeschwindigkeit zwischen Rollrakel und Gegenwalze einstellbar wäre.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Druckfarbendosierung in einem Druckwerk geschaffen, dass mindestens einen Form- oder Plattenzylinder, der eine Druckform trägt oder selber Träger der Bildinformation ist, beinhaltet. Kennzeichnend für die Dosierung der Farbe ist, dass die Beistellung zweier Walzen oder zueinander zur Dosierung der Druckfarbe weitgehend durch Magnetkraft erfolgt.

Dabei sind die Walzenpaarungen harte Walze-harte Walze, harte Walze-weichere Walze oder Walze-Rollrakel mögliche Kombinationen im Sinne der Erfindung. Kennzeichnend ist, dass mindestens eine Walze der benannten Walzenpaarungen eine Hohlwalze ist, die im Inneren der Walze einen oder mehrere Magnete beinhaltet und die Gegenwalze zu mindestens teilweise aus einem magnetisierbaren Material besteht oder diese selber als eine Hohlwalze mit einem innen liegenden Magneten ausgebildet ist. Jede der Walzen kann einen eigenen Antrieb aufweisen, der zum Erzeugen einer Differenzgeschwindigkeit zwischen den Walzen oder gegebenenfalls zum Erzeugen einer Differenzgeschwindigkeit zwischen der Walze, die im Kontakt mit dem Druckwerk steht, und dem Druckwerk dient. Als Magneten im Sinne dieser Erfindung sind alle Arten von Dauermagneten und / oder Elektromagneten denkbar. Elektromagneten haben den Vorteil, dass die Beistellung veränderbar wäre.

Die Dosierwalze ist vorzugsweise ein Rollrakel oder eine Rollrakelbaugruppe, da eine Rollrakel eine sehr exakte Dosierung erlaubt und kostengünstiger als eine Aniloxwalze ist. Die Rollrakel kann entweder eine glatte oder strukturierte Oberfläche aufweisen. Die Struktur kann eine Gravur, eine definierte Rauhtiefe eines Schliffes oder jede anders geartete Strukturierung sein.

Dem Rollrakel kann eine Glättwalze in Drehrichtung der Gegenwalze nachgeordnet sein, wobei diese Glättwalze eine geringere Beistellung gegenüber der Gegenwalze als die Rollrakel hat.

Als eine weitere Ausprägung kann eine zonenweise über die Druckbreite unterteilte Rollrakel dienen, der in der Hohlwalze zonenweise ansteuerbare Elektromagnete gegenüber stehen. Dadurch wäre eine zonenweise Dosierung durchaus denkbar.

Als einer weitere Ausprägung der Erfindung ist, dass eine Walze zu mindestens zu einem Teil aus einem magnetischen Material gefertigt ist und die Gegenwalze zu mindestens aus einem magnetischen Material mit einer anderen Polarität gebildet ist oder aus einem magnetisierbaren Material besteht.

Außerdem beschreibt die Erfindung Verfahren zur Steuerung der Farbgebung mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Dosierung eines definierten Farbfilms in ein Druckwerk einer Rotationsdruckmaschine, das mindestens zwei Walzen zur Dosierung der Druckfarbe und einen Plattenzylinder oder Formzylinder enthält, der die Druckform trägt, gekennzeichnet dadurch, dass eine Walze der Dosierwalzengruppe als eine Hohlwalze ausgebildet ist und im Hohlraum mindestens eine Magneten enthält und die andere Walze der Dosierwalzegruppe als Rollrakel oder Rollrakelgruppe ausgebildet ist und mindestens eine Rollrakel zu mindestens teilweise aus einem magnetisierbaren Material besteht,
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass beide Walzen der Dosierwalzengruppe ähnliche Dimensionen aufweisen und eine Walze der Dosierwalzengruppe als eine Hohlwalze ausgebildet ist und im Hohlraum mindestens eine Magneten enthält und die andere Walze der Dosierwalzegruppe eine Walze aus einem zu mindestens teilweise magnetisierbaren Material besteht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass beide Walzen der Dosierwalzengruppe als Hohlwalze ausgebildet sind, die in ihren Hohlräumen mindestens eine Magneten aufweisen, wobei die Polarität der Magneten in beiden Walzen unterschiedlich ist,
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem oder den Magneten in dem Hohlraum oder in den Hohlräumen der Hohlwalze um Dauermagneten handelt,
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem oder den Magneten in dem Hohlraum oder in den Hohlräumen der Hohlwalze um Elektromagneten handelt,
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Elektromagnet elektrisch ansteuerbar ist,
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Drehgeschwindigkeit der Walzen der Dosierwalzengruppe innerhalb enger Toleranzgrenzen gleich ist,
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen den Walzen der Dosierwalzengruppe eine Differenzgeschwindigkeit herrscht,
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Drehrichtung der Walzen der Dosierwalzengruppe gleichsinnig ist,
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Drehrichtung der Walzen der Dosierwalzengruppe gegensinnig ist,
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Walze der Dosierwalzengruppe, die mit dem nachfolgenden Farbwerk oder Druckform in Kontakt steht, eine in engen Toleranzen identische Umfangsgeschwindigkeit wie das Druckwerk oder der Plattenzylinder aufweist,
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Walze der Dosierwalzengruppe, die mit dem nachfolgenden Farbwerk oder Druckform in Kontakt steht, eine Differenzgeschwindigkeit zur der Umfangsgeschwindigkeit des Farbwerks oder des Plattenzylinders aufweist,
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass beide Walzen der Dosierwalzengruppe eine glatte Oberfläche aufweisen,
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine der Walzen in der Dosierwalzengruppe eine Strukturierung aufweist, wobei die Struktur eine Gravur, eine definierte Rauhtiefe eines Schliffes oder jede andere Art von Strukturierungen sein kann,
  15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass durch die Magnetkraft gegen die Hohlwalze gezogene Walze weitgehend kraftfrei gelagert ist,
  16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass durch die Magnetkraft gegen die Hohlwalze gezogene Walze weitgehend schwimmend gelagert ist,
  17. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass durch die Magnetkraft gegen die Hohlwalze gezogene Walze so gelagert ist, dass auch ohne Einwirkung der Magnetkraft eine geringe Beistellung der Walzen zueinander vorhanden ist,
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Rollrakel zonenweise geteilt ist und mit gleicher Zonenbreite geteilte, ansteuerbare Elektromagnete in der Hohlwalze zusammenwirken.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Farbschichtdicke über die Breite nach der Dosierstelle innerhalb enger Toleranzen identisch ist,
  20. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 18, gekennzeichnet dadurch, dass die Farbschichtdicke über die Breite nach den Dosierstellen unterschiedlich sein kann,
  21. Vorrichtung nach 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass nach der Dosierstelle eine oder mehrere Glättwalzen folgen, die mit mindestens einer Walze der Dosierwalzengruppe zusammenwirken,
  22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass eine Walze der Dosierwalzengruppe zu mindestens zu einem Teil aus einem dauermagnetischen Material und die Gegenwalze aus einem magnetisierbaren Material besteht,
  23. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass beide Walzen zu mindestens zu einem Teil aus einem dauermagnetischen Material bestehen, wobei die Polarität des Magnetfeldes bei beiden Walzen unterschiedlich ist,
  24. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, 21 oder 22, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Walze der Dosierwalzengruppe in Kontakt mit dem Farbwerk einer Offsetdruckmaschine steht,
  25. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, 21 oder 22, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen einer Walze der Dosierwalzengruppe ein definierter Spaltabstand und der ersten Walze des Farbwerk herrscht und die Farbe über diesen Spalt in das Farbwerk dosiert wird,
  26. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem Farbwerk um ein Mehrwalzenfarbwerk handelt,
  27. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet dadurch, dass das Farbwerk eine in engen Toleranzen plattenzylinderumfangsgroße Farbauftragswalze aufweist,
  28. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, 21 oder 22, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Walze der Dosierwalzengruppe in Kontakt der Druckform eines Flexodruckwerkes steht.
  29. Verfahren zur Dosierung eines definierten Farbfilms in ein Druckwerk einer Rotationsdruckmaschine, das mindestens zwei Walzen zur Dosierung der Druckfarbe und einen Plattenzylinder oder Formzylinder enthält, der die Druckform trägt, gekennzeichnet dadurch, dass die Dosierung des Farbfilms durch die Beistellung zweier, vorzugsweise harter, Walzen zueinander erfolgt und die Beistellung der Walzen zueinander zumindest teilweise durch Magnetkraft erzeugt wird.
  30. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung mittels einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass die Beistellung der Walzen der Dosierwalzengruppe zueinander abhängig von der Maschinengeschwindigkeit der Druckmaschine verändert wird,
  31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet dadurch, dass die Beistellungsänderung der Walzen der Dosierwalzengruppe zueinander anhand einer Kennlinie zur Zuordnung der Maschinengeschwindigkeit und Leistung des Elektromagneten bei Maschinengeschwindigkeitsänderungen verändert wird.
  32. Verfahren zur Regelung der Farbgebung mittels einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass ein oder mehrere Sensoren die Schichtdicke des Farbfilms nach der Dosierstelle auf einer oder beide Walzen der Dosierwalzengruppe messen und die gemessene Schichtdicke in einer Regeleinrichtung mit einer Sollschichtdicke abgeglichen wird und bei Abweichungen vom Sollwert die Beistellung der Walzen der Dosierwalzengruppe so lange durch Ansteuerung der oder des Elektromagneten verändert wird bis die gewünschte Farbschichtdicke bestmöglich erzielt ist,
  33. Verfahren zur Regelung der Farbgebung mittels einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass inline in der Druckmaschine oder offline außerhalb der Druckmaschine die Farbdichte densitometrisch auf einem oder mehreren Einzelfarben- oder Zusammendruckfeldern gemessen werden und die gemessenen Farbdichte oder die Farbdichten in einer Regeleinrichtung mit einer Solldichte oder mit Solldichten abgeglichen werden und bei Abweichungen vom Sollwert die Beistellung der Walzen der Dosierwalzengruppe so lange durch Ansteuerung der Elektromagneten verändert wird bis der jeweils gewünschte Farbdichte bestmöglich erzielt ist.
  34. Verfahren zur Regelung der Farbgebung mittels einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass inline in der Druckmaschine oder offline außerhalb der Druckmaschine der Farbort spektralfotometrisch auf einem oder mehreren Einzelfarben- oder Zusammendruckfeldern gemessen werden und der gemessene Farbort oder die Farborte in einer Regeleinrichtung mit einem Sollfarbort oder mit Sollfarborten abgeglichen werden und bei Abweichungen vom Sollwert die Beistellung der Walzen der Dosierwalzengruppe so lange durch Ansteuerung der Elektromagneten verändert wird bis der jeweils gewünschte Farbort bestmöglich erzielt ist.
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