Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine
Drucktechnik aufzuzeigen, die digital, schnell, qualitativ hochwertig,
preiswert und robust ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren der eingangs genannten Gattung gelöst, das sich dadurch auszeichnet,
daß die
Druckformoberfläche
und eine rakelartige Bebilderungsleiste relativ zueinander bewegt
werden, derart, daß die
Bebilderungsleiste auf der Druckformoberfläche entlang streift und daß die Bebilderungsflüssigkeit, die
an der Bebilderungsleiste ansteht, die Bebilderungsleiste passiert
und an der Druckformoberfläche anhaftet,
indem zwischen der Bebilderungsleiste und der Druckformoberfläche Flüssigkeitspassagen
freigegeben werden, die bezüglich
ihres Öffnungsausmaßes, ihres
Ortes und/oder ihrer Öffnungsdauer vorbestimmt
und gesteuert werden.
Die Druckformoberfläche könnte beispielsweise
die Oberfläche
eines drehbaren Druckformzylinders aus Edelstahl sein, die in das
Reservoir der Bebilderungsflüssigkeit
eintaucht. Die an der Oberfläche
dabei anhaftende Bebilderungsflüssigkeit,
insbesondere eine Farbe mit einer vorzugsweise niedrigeren Viskosität als beim
Offsetdruck, wird von der Bebilderungsleiste abgestrichen bzw. zurückgehalten,
die den Reservoiraustritt blockiert, bis auf diejenigen Bereiche
in denen die Bebilderungsleiste jeweils gerade zur Ausbildung von
Passagen angehoben oder geöffnet
wird. Die Bebilderungsleiste kann dabei beispielsweise aus Gummi
bestehen. Damit kann die Druckformoberfläche beispielsweise gerastert
mit Bildpunkten bebildert werden, deren Ausmaß sich in ihrer Fläche aus
der Öffnungsbreite
der Passage und der Öffnungsdauer
unter Berücksichtigung der
Relativgeschwindigkeit zwischen Druckformoberfläche und Bebilderungsleiste
ergibt. Diese Fläche kann
beispielsweise 42 μm mal 42 μm betragen. Durch
die Öffnungshöhe der Passage
von beispielsweise 2 μm ergibt
sich ein Volumen des Farbpunktes, ähnlich wie beim Tiefdruck,
jedoch nicht in einem Näpfchen
in der Druckformoberfläche,
sondern auf der Druckformoberfläche.
Das Volumen der Farbe eines jeden Punktes kann also Punktes kann
also insbesondere durch Änderung
der Öffnungszeit und/oder Öffnungshöhe zur Wiedergabe
von Halbtönen
variiert werden.
Zum Öffnen und Schließen der
Passagen kann vorzugsweise ein piezoelektrischer Effekt durch Verwendung
entsprechender Kristalle als Aktivatoren ausgenutzt werden. Dabei
ist ohne weiteres zum Beispiel eine Anordnung dieser Kristalle in
einer Dichte denkbar, durch die sich mit der Bebilderungsleiste eine
Auflösung
von 600 dots per inch erzielen läßt. Insbesondere
für eine
verbesserte Auflösung
wäre es
auch denkbar zum Beispiel zwei Bebilderungsleisten hintereinander
zu verwenden, bei denen jeweils auf Lücke zueinander angeordnete
Aktivatoren angeordnet sind.
Eine Vorrichtung, insbesondere zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
für die auch
selbständiger
Schutz beansprucht wird, und vorteilhafte Weiterbildungen dazu,
ergeben sich aus den Ansprüchen
7 bis 10.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren und die dazu
verwendbare Vorrichtung werden im nachfolgenden noch eingehender
und beispielhaft erläutert.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren
ist im Grundsatz recht simpel. Tinte bzw. Farbe aus einem Reservoir
und vorzugsweise mit niedrigerer Viskosität als die Farbe beim Offsetdruck
ist in Kontakt mit einem Bildzylinder bzw. Druckformzylinder, der
zum Beispiel aus Edelstahl besteht oder eine Edelstahloberfläche hat.
Die Bebilderungsleiste besteht bevorzugt aus einen einzigen Blatt,
z. B. aus Gummi, und mehreren Aktuatoren,
die das Blatt bereichsweise öffnen
oder anheben können,
beispielsweise mit einer Auflösung
von 600 dpi. Wenn das Blatt gar nicht aktiviert ist, ist es gegen
den Druckformzylinder gepreßt,
so daß keine
Farbe zwischen dem Blatt und dem Druckformzylinder passieren kann.
Ein einzelner Aktivator kann eine Passage zwischen dem Blatt und
dem Druckformzylinder öffnen,
die beispielsweise eine Breite von 42 μm und eine
Höhe von
2 μm hat.
In diesem Bereich kann dann also entsprechend Farbe zwischen dem
Blatt und dem Druckformzylinder passieren und an der Oberfläche des
Druckformzylinders anhaften. Die Länge des dadurch auf der Druckformzylinderoberfläche entstehenden
Farbpunktes richtet sich nach der Zeitdauer, während der die Passage geöffnet ist
bis sie durch Schließen
den Farbdurchtritt wieder unterbricht, im Verhältnis zur Rela tivgeschwindigkeit
zwischen der Druckformzylinderoberfläche und dem Blatt, wobei der
Druckformzylinder bevorzugt rotieren wird und das demgegenüber ruhende
Blatt auf seiner Oberfläche
entlangstreift. Die Zeitdauer des Öffnungszustandes einer Passage
kann beispielsweise so gewählt
werden, daß auch
die Länge
des Farbpunktes 42 μm beträgt und also ein näherungsweise
quadratischer Punkt entsteht.
Durch die Rotation des Druckformzylinders wird
der Farbpunkt nachfolgend auf den Bedruckstoff, der im Rollendruck
oder Bogenddruck bedruckt werden kann, übertragen. Dies kann unmittelbar
geschehen oder auch mittelbar, z. B. über ein
Gummituch, insbesondere einen Gummituchzylinder. Der Vollständigkeit
halber sei angemerkt, daß das
erfindungsgemäße Druckverfahren
beispielsweise auch im Flachdruckverfahren angewendet werden kann.
Nicht die gesamte Farbe des Punktes
wird auf den Bedruckstoff übertragen,
da beispielsweise Farbe an der Druckformoberfläche haften bleibt. Dies ist
bei der Ausbildung des Farbvolumens des Farbpunktes zu berücksichtigen.
Beim Druckvorgang wird natürlich
ein Widerlager zum Druckformzylinder oder Gummituchzylinder verwendet
werden, vorzugsweise in Form eines Druckzylinders. Durch den Druck und
die Beschaffenheit des Bedruckstoffes kann es auch zu einem Punktzuwachs
kommen, der ebenfalls zu berücksichtigen
wäre.
Eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung der
Druckformoberfläche
ist nicht unbedingt nötig,
da die Bebilderungsleiste nur Farbe entsprechend der nächsten Bebilderung
passieren läßt und im übrigen die
Druckformoberfläche
sauber wischt, jedoch kann eine Reinigungseinrichtung dem Druckvorgang nachgeschaltet
sein, beispielsweise in Form eines Tuches, einer Rakel eines Wischers
oder dergleichen. Es sei an diese Stelle noch einmal betont, daß jede Bebilderung
durch die Bebilderungsleiste personalisiert erfolgen kann, also
jeder Bebilderungsvorgang, anders als beim Auflagendruck, sich von
der vorhergehenden Bebilderung unterscheiden kann.
Die Verhältnisse und Parameter der Farbe, insbesondere
deren Viskosität
und Oberflächenspannung,
müssen
optimiert werden. Die Menge der eine Passage passierenden Farbe
wird bestimmt durch die Farbparameter, die Druckformoberflächenparameter
die Parameter der Passage und den Farbdruck. Bevorzugt wird der
Farbinhalt im Reservoir für gleichbleibende
Druckqualität
auf einem konstanten Niveau gehalten. Die Farbe kann im Reservoir
auch zusätzlich
mit Druck beaufschlagt werden. Dann muß eine besonders sichere Dichtigkeit
gegenüber
der Druckformoberfläche
gewährleistet
werden und ein zusätzliche
Reinigungseinrichtung zur Entfernung nicht auf den Bedruckstoff übertragener
Farbe ist empfehlenswert. Auch für
einen eventuellen Gummituchzylinder, der die Druckqualität insbesondere
auf rauhen Bedruckstoff verbessert, kann eine eigene Reinigungseinrichtung
vorgesehen sein.
Die Bebilderungsleiste sollte etwas
länger sein
als der aktive Bereich der Druckformoberfläche bzw. der Bebilderungsleiste,
damit diese mit dem Druckformzylinder an ihren Enden auch dann Kontakt
hat, wenn sämtliche
Aktivatoren öffnen.
Selbstverständlich können für einen Farbdruck auch bei
dem erfindungsgemäßen Druckverfahren
mehrere Druckwerke hintereinander vorgesehen sein, z. B.
mit den CMYK-Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb (Yellow) und Schwarz
(Key).
Ein Vergleich des erfindungsgemäßen Druckverfahrens
mit herkömmlichen
Druckverfahren zeigt dessen Vorteile.
Zunächst ist es ein digitales Druckverfahren, im
Gegensatz zum Offsetdruck, und jede Druckseite kann unterschiedlich
sein, wie zum Beispiel bei der Elektrophotographie oder dem Inkjetdruck.
Die Bebilderungsleiste ist schnell
schaltbar und es wird mit einer flüssigen Farbe gearbeitet, anders
als zum Beispiel trockener Pulvertoner bei der Elektrophotografie,
so daß eine
relativ hohe Druckgeschwindigkeit erzielt werden kann.
Die Druckvorrichtung benötigt nur
relativ wenige und einfache Bauteile, so daß kostengünstig und wartungsarm eine
hohe Qualität
mit Zuverlässigkeit
und Robustheit erreicht werden kann.
Es gibt gewisse Ähnlichkeiten zwischen dem erfindungsgemäßen Druckverfahren
und dem Inkjetdruck, jedoch hat das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich gewisse
Vorteile.
Beim Inkjet gibt es häufig Düsenprobleme und
Farbtrocknungsprobleme. Demgegenüber
können
die Passagen beim erfindungsgemäßen Verfahren
leicht gereinigt werden. Es gibt also weniger notwendige Zugeständnisse
an die Farbformel und die Hardware als beim Inkjetdruck. Die Passagen
beim erfindungsgemäßen Verfahren
sind bei abgehobener Bebilderungsleiste einseitig offen, anders
als die ständig
ringsherum geschlossenen Düsen
beim Inkjet, so daß die
Bebilderungsleiste gesäubert,
die Druckformoberfläche
gereinigt, z. B. abgewischt, und das
Farbreservoir entleert werden kann. Außerdem werden beim Inkjetdruck
Farbtropfen auf den Bedruckstoff geschossen, die sich dort undefiniert
ausbreiten, während
beim erfindungsgemäßen Verfahren
eine dünne,
definierte Farbschicht, ähnlich
wie beim Offsetdruck, auf den Bedruckstoff übertragen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt im Hinblick
auf eine Grauskala bzw. die Wiedergabe von Halbtönen die Variation der Farbmenge
pro Farbpunkt in zweifacher Weise. Die Öffnungsdauer der Passage kann
variiert werden und die Passagenhöhe kann verändert werden. Es gibt also
einen weiten Bereich der Änderung
des Farbvolumens, beispielsweise von 42 μm mal 2 μm mal 2 μm bis 42 μm mal 42 μm mal 4 μm, was einem
Volumenfaktor von immerhin 42 entspricht.
Die Bebilderungsleiste ist der wichtigste
Bereich beim erfindungsgemäßen Druckverfahren. Durch
die Fortschritte in der Mikromechanik ist es jedoch möglich, eine
solche Bebilderungsleiste mit den notwendigen Merkmalen zu bauen.
Es sind verschiedene Ausführungsformen denkbar.
Die Bebilderungsleiste könnte einen
piezoelektrischen Kristall mit einer inerten Struktur aufweisen,
der sich über
die gesamte Länge
des Druckbereiches erstreckt und in ausreichender Dichte, zum Beispiel
für eine
Auflösung
von 600 dpi, an seiner der Druckformoberfläche abgewandten
Seite mit Elektroden bestückt
ist, die ein Hochbiegen des Kristalls in ihrem jeweiligen Bereich
zur Öffnung
einer entsprechenden Passage, bewirken können, zum Beispiel eine Durchbiegung
von 2 μm lichter Weite gegenüber der
Druckformoberfläche.
Bei dieser Ausführungsform
kann der piezoelektrische Kristall selbst Kontakt mit der Druckformoberfläche haben.
In dieser Beziehung wäre
daher die Ausbildung der Vorrichtung recht einfach, jedoch mit dem
Nachteil, daß alle Funktionen
in einem Material verwirklicht werden müssen. In dieser Ausführungsform
besteht eine besonders vorteilhafte Variante darin, den Druckformzylinder
mit einer elastomeren Oberfläche,
wie beispielsweise Gummi, zu beschichten. Dadurch wird der Verschleiß der Bebilderungsleiste
minimiert.
Es ist aber auch eine zusammengesetzte Struktur
denkbar. Dabei kann sich ein gesondertes Blatt zwischen dem piezoelektrischen
Kristall und der Druckformoberfläche
befinden. Dies hat den Vorteil, daß das Blatt, z. B.
aus Gummi, die Funktionen übernehmen
kann, die durch einen Kristall nur schwer verwirklicht werden können.
Das Blatt könnte für eine geringe Reibung und
eine große
Lebensdauer auch aus Edelstahl oder aus einer Polytetrafluorethylen-Folie
bestehen. Diese Folie kann einstückig
gefertigt werden oder könnte
separiert oder geschlitzt ausgebildet sein, um ein möglichst
ungehindertes Öffnen
von benachbarten Passagen zu ermöglichen.
Es kann auch weiteres Material zwischen dem piezoelektrischen Kristall und
dem Blatt vorgesehen sein.
Eine sehr effektive Ausbildung kann
auch vorsehen, daß auf
einer Folie, beispielsweise aus 10 μm dickem,
elektrisch geerdetem Edelstahl, piezoelektrisches Material, als
durchgängiger
Streifen oder fleckweise pro Passage aufgebracht wird, in einer
Orientierung die ein leichtes Durchbiegen des Kristallmaterials
zum Abheben der Folie von der Druckformoberfläche bei elektrischer Ansteuerung er gibt.
Die dazu notwendigen Elektroden können in einfacher Weise auf
das Kristallmaterial aufgebracht werden.
Es könnte auch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitender Drucker mit relativ geringer Auflösung von bspw. nur 50 dpi
gewünscht
und sachgerecht sein, beispielsweise für einen großformatigen Druck von 2 Meter
Breite oder mehr, also in Plakatgröße.
Wie bereits weiter oben erwähnt, könnten auch
zwei hintereinander geschaltete Bebilderungsleisten verwendet werden,
die jeweils nur jede zweite Passage bereitstellen und quasi gestreifte
Halbbilder erzeugen, die zu dem gewünschten Gesamtbild überlagert
werden.
Der Druckformzylinder kann zum Beispiel aus
Edelstahl, Glas, Aluminium oder Keramik gefertigt sein. Er kann
auf seiner Oberfläche
auch eine spezielle Beschichtung oder einen Überzug aufweisen. Die Oberfläche muß stabil
sein und abriebsfest. Die Oberflächenenergie
sollte in einem mittleren Bereich liegen. Wäre sie zu niedrig, würde die
Farbe schlecht haften, wäre
sie zu hoch wäre
die Übertragung
der Farbe auf den Bedruckstoff schwierig. Die Oberfläche sollte
möglichst
glatt sein. Sie könnte
in den jeweiligen Bereichen der Passagen auch leichte Näpfchenform
wie beim Tiefdruck haben, um eine bessere Farbaufnahme zu gewährleisten,
jedoch müßten die
Näpfchen
dann flach genug sein, daß ein Farbeintritt
oder durchtritt bei geschlossener Passage sicher unterbunden ist.
In einer anderen Ausführungsform
hat der Druckformzylinder eine elastomere Oberfläche.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Druckverfahrens
bzw. des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand
der einzigen Figur illustriert. Dazu sei angemerkt, daß diese
Zeichnung vereinfacht und nicht maßstabsgerecht ist und nur das
Druckprinzip erläutern
soll, ohne die Erfindung in ihrem Umfange einzuschränken. Sie
ist nur als ein mögliches
Ausführungsbeispiel
anzusehen, und es sind andere Ausführungsformen im Rahmen der
Erfindung denkbar.
Die in der Figur schematisch dargestellte,
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfaßt
einen in Richtung des Pfeiles 7 rotierend antreibbaren
Druckformzylinder 1 und einen (Gegen-) Druckzylinder 2 zwischen
denen hindurch ein Bedruckstoff 3 in Richtung des Pfeiles 6 geführt wird.
Der Druckformzylinder 1 kontaktiert
mit Farbe in einem Farbreservoir 4, das mit einer Bebilderungsleiste 5 verschlossen
ist, die auf der Oberfläche des
Druckformzylinders wischerartig oder rakelartig entlangstreicht
und eine Farbmitnahme in Pfeilrichtung 7 durch den Druckformzylinder
grundsätzlich verhindert.
Die Figur zeigt die Zylinder 1 und 2 und die Bebilderungsleiste 5 in
einer Stirnansicht. Über die
Länge der
Bebilderungsleiste sind nicht näher dargestellte
Elektroden angeordnet, die es erlauben, piezoelektrische Bereiche
der Bebilderungsleiste 5 so weit zu verbiegen und von der
Oberfläche
des Druckformzylinders 1 abzuheben, daß in ihrer Ausdehnung begrenzte
Passagen entstehen, die einen Farbdurchtritt aus dem Farbreservoir 4 unter
der Bebilderungsleiste 5 hindurch und einen Weitertransport
auf der Oberfläche
des rotierenden Druckformzylinders 1 hin zum Bedruckstoff 3 für eine ebenfalls begrenzte
Zeitdauer erlauben, um einen Farbpunkt auszubilden, der auf den
Bedruckstoff übertragen werden
soll.