DE1571825C3 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken von Unter lagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken von Unterlagen, insbesondere solchen mit unebener oder rauher Oberfläche, bei dem eine Tiefdruckform, auf der das abzubildende Muster durch Vertiefungen oder Ausnehmungen wiedergegeben ist, mit Pigmentteilchen so behandelt wird, daß in den Vertiefungen die Pigmentteilchen verbleiben, worauf diese auf elektrostatischem Wege auf die Unterlage übertragen und dort festgelegt werden.

Es ist ein Verfahren zum Drucken mit Staubfarben bekannt (deutsche Patentschrift 208 642), bei dem Tiefdruckformen mit geeigneter Staubfarbe eingerieben, mit der zu bedruckenden Fläche belegt und unter einem mit einem Metallbelag versehenen Nichtleiter so angebracht werden, daß nach Anwendung einer Hochspannung und nach Auseinandernehmen der Vorrichtung im geladenen Zustande die in den Vertiefungen befindlichen Staubteilchen an der Unterlage festhaften und das Bild ergeben, das in entsprechender Weise fixiert wird. Hiernach ist es also bekannt, eine Tiefdruckform zu verwenden, die als Träger für eine geeignete Staubfarbe dient. Die Schwierigkeiten liegen dabei darin, diesen allgemeinen, seit langem bekannten Vorschlag in eine für die Praxis geeignete Form umzuwandeln und eine dafür geeignete Vorrichtung zu entwickeln, welche es gestattet, diesen Verfahrensgedanken mit ökonomischen Mitteln und in kontinuierlicher Arbeitsweise und ausreichender Leistung in die Praxis umzusetzen. Man hat daher bisher vornehmlich nur solche elektrostatischen Druckverfahren angewendet,, bei denen Drucksiebe oder dgl. vorgesehen sind, welche das zu bedruckende Muster in Form von Durchlässen aufweisen. Hierbei werden die Pigmentteilchen unter entsprechender elektrischer Aufladung durch die Durchlässe des Gitters oder Siebes hindurchbewegt und mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes in Richtung auf die Unterlage beschleunigt.

Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß diese für andere Zwecke bewährten Druckverfahren für das Bedrukken von rauhen oder unebenen Oberflächen wenig geeignet sind und daß häufig auch nicht alle Wünsche bezüglich der Halbtonwiedergabe und hinsichtlich

der Druckgeschwindigkeit mit diesem bekannten Verfahren erfüllt werden können. Bekanntlich bieten unregelmäßige oder rauhe Oberflächen, z. B. gewellte Pappen oder dgl., erhebliche Schwierigkeiten bezüglich der Aufbringung eines ausreichend scharfen und differenzierten Druckbildes.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs näher bezeichnete elektrostatische Druckverfahren so weiterzubilden, daß bei großer Druckgeschwindigkeit eine wesentliche Verbesserung der Halbtonwiedergabe und auch das elektrostatische Bedrucken von rauhen und unebenen Oberflächen mit zufriedenstellender Druckgenauigkeit in rationeller Weise möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pigmentteilchen vor dem Aufbringen auf die kontinuierlich bewegte Tiefdruckform fortlaufend elektrostatisch aufgeladen und mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes auf die Oberfläche der Tiefdruckform aufgebracht werden, worauf nach Entfernen der Pigmentteilchen von den erhabenen Flächenbereichen der Form die in den Vertiefungen oder Ausnehmungen verbleibenden Pigmentteilchen vor der Übertragung auf die kontinuierlich bewegte Unterlage erneut elektrostatisch aufgeladen werden.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich eine. Tiefdruckform mit besonderem Vorteil zum Bedrucken von rauhen und unebenen Flächen anwenden läßt. Allerdings sind besondere Maßnahmen notwendig, um die Anwendung einer solchen Tiefdruckform für die Praxis zu ermöglichen. Insbesondere bereitet das Aufbringen der Pigmentteilchen auf die kontinuierlich bewegte Tiefdruckform erhebliche Schwierigkeiten. Diese werden bei dem neuen Verfahren dadurch beseitigt, daß die Pigmentteilchen vor dem Aufbringen fortlaufend elektrostatisch aufgeladen und mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes auf die Tiefdruckform aufgebrächt werden. Hierdurch läßt sich eine sehr gleichmäßige genaue Beladung der Tiefdruckform mit den Teilchen erreichen.

Insbesondere aber läßt sich diese Art der Beladung der Tiefdruckform mit Vorteil dazu ausnutzen, vornehmlich nur die Vertiefungen der Tief druckform zu beladen, so daß im wesentlichen der Schritt der Beseitigung der Teilchen von den erhabenen Bereichen der Tiefdruckform entfallen kann. Zu diesem Zweck wird das neue Verfahren noch so weitergebildet, daß die erhabenen Flächenbereiche der Tiefdruckform mit einem dielektrischen Material abgedeckt und vor dem Aufbringen der Pigmentteilchen auf die Druckform im gleichen Sinne wie die - Pigmentteilchen elektrostatisch aufgeladen werden. Hierdurch,werden die Pigmentteilchen von den erhabenen Flächenbereichen zurückgestoßen, so daß diese im wesentlichen frei von Pigmenten verbleiben. Hierdurch wird weiter erreicht, daß das Beladen der Tiefdruckform mit großer Geschwindigkeit und Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Zum Herausbringen der Teilchen aus den Vertiefungen der Tiefdruckform auf die zu bedruckende Unterlage werden die Pigmentteilchen erneut aufgeladen, so daß ihre Überführung bzw. Haftung auf elektrostatischem Wege ermöglicht wird. Diese erneute elektrostatische Aufladung der Pigmentteilchen vor der Überführung von der Tiefdruckform auf die zu bedruckende Unterlage ist von großer Bedeutung, um die Pigmentteilchen sicher und gleichmäßig auf die zu bedruckende Oberfläche zu überführen. Hierdurch läßt sich auch die Genauigkeit des Druckbildes und der Wiedergabe der Halbtonbereiche wesentlich verbessern. " '

Zum Ausführen des neuen Verfahrens geht die Erfindung von feiner Vorrichtung mit einer Tiefdruckform aus, der eine Einrichtung zum Einbringen der Pigmentteilchen in die Vertiefungen oder Ausnehmungen der Form und eine elektrische Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Übertragungsfeldes zwischen der Tiefdruckforniund der auf einer an die elektrische Einrichtung angeschlossene Halterung angeordneten zu bedruckenden Unterlage zugeordnet sind. Diese Vorrichtung wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß die Tiefdruckform kontinuierlich entlang einer vorbestimmten Bahn bewegbar ist, der als Einrichtung zum Aufbringen der Pigmentteilchen ein Pigriientwolkenerzeuger und eine elektrostatische Aufladeeinrichtung . und zwischen dieser und der Halterung für die Unterlage wenigstens eine Vorrichtung zum mechanischen Säubern der erhabenen Formbereiche von Pigmentteilchen und dahinter eine zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung zugeordnet sind.

Vorteilhafterweise sind der Pigmentwolkenerzeuger und die Aufladeeinrichtung in einer durch die Druckfläche begrenzten Kammer angeordnet, deren Ausgang durch eine auf den erhabenen Formbereichen aufliegende. Abstreifkinge gebildet ist. . , / . Weiterhin kann als Vorrichtung zum mechanischen Säubern der erhabenen Formbereiche wenigstens ein mit der Oberfläche der Tiefdruckform zusammenwirkender rotierender und im wesentlichen glatter Zylinder dienen, dessen Oberfläche eine rotierende Säuberungseinrichtung, wie Bürste, zugeordnet ist.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die erhabenen Bereiche der Tiefdruckform mittels einer dielektrischen Schicht abgedeckt sind und in Bewegungsrichtung der Tiefdruckform vor der Einrichtung zum Aufbringen der Pigmentteilchen eine ah die elektrir sehe Einrichtung angeschlossene elektrostatische Aufladeeinrichtung der Bahn der Tiefdruckform zugeordnet ist., ;...'..·..'

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel

näher erläutert. . ,

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Maschinenrahmen fortgelassen ist und bestimmte Teile weggebrochen dargestellt sind,

damit die Darstellung an Klarheit gewinnt. -

F i g. 2 zeigt in einem Ausschnitt einen Querschnitt ähnlich dem nachFig.-l, von einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung.

; Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken verwendet hauptsächlich ein Pigmentteilchen, das durch Heißschmelzen bei einer Temperatur in der Nähe von 100 bis 120° C oder durch ein geeignetes Lösungsmittel auf der Unterlage festgeschmolzen oder festgelegt werden kann.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung gem. der Erfindung ist als Druckfläche ein Zylinder 10 vorgesehen, der mit Hilfe einer Antriebswelle 11 in Richtung des eingezeichneten Pfeils antreibbar ist. Der Zylinder 10 besteht aus einer elektrisch leitenden Grundelektrode 12 und einer leitenden Tiefdruckform 14, auf der nicht wiederzuge-

bende erhabene Formbereiche. 16 und Vertiefungen 18 vorgesehen sind. Es wird deutlich, daß statt eines Zylinders auch eine Platte als Tiefdruckform verwendet werden kan.

Im dargestellten Falle ist der Zylinder 10 so ausgebildet, daß er im Gegenuhrzeigersinne gedreht werden kann. Ein Abschnitt der Trommel liegt angrenzend an die offene Seite einer Einrichtung 20 zum Aufbringen der Pigmentteilchen. Diese ist in Form eines Pigmentwolkenerzeugers 23, 24 ausgebildet, der ein Gehäuse 21 mit einem Vorrat an Pigmentteilchen 22 aufweist. Der Pigmentwolkenerzeuger kann aus einem Vibrator 23 und/oder einer Belüftungsleitung 24 bestehen. Eine elektrostatische Aufladeeinrichtung 26, ζ. B. in Form einer Korona-Entladungsquelle 26 mit Entladungsstiften 27 ist mit der negativen Seite einer Stromquelle 20 verbunden, die zwischen den Stiften 27 und dem Zylinder 10 eine entsprechende Potentialdifferenz aufrechterhält.

Durch die Aufladeeinrichtung 26 wird die Pigmentwolke aufgeladen, so daß die erhabenen Formbereiche 16 und die Vertiefungen 18 mit einer dünnen Schicht von Pigmentteilchen 22 bedeckt werden. Wenn der Zylinder 10 weitergedreht wird, sorgt eine Abstreifklinge 30 dafür, daß die erhabenen Formbereiche 16 annähernd vollständig gereinigt werden. Die Abstreifklirige 30 kann einstellbar auf einem oberen Abschnitt des Gehäuses 21 montiert sein.

Das Säubern der erhabenen Formbereiche 16 kann vervollständigt werden durch Zylinder 32, die eine im wesentlichen glatte Oberfläche haben und z. B. mit Wildleder, Gummi oder einem ähnlichen Material bedeckt sein können. Die Zylinder 32 können kontinuierlich durch umlaufende Bürsten 34 gereinigt werden. Die Zylinder 32 und die Bürsten 34 können in einem Gehäuse 36 montiert sein, dessen offene Seite zur Aufnahme eines Abschnittes des Zylinders 10 dient

Ein nennenswerter Teil der Ladung der Pigmentteilchen, welche in den Vertiefungen 18 angeordnet sind, geht während des Säuberns und des Abstreifens verloren. Durch eine zweite Aufladeeinrichtung in Form einer Korona-Entladungsquelle 38, welche — ähnlich wie die Korona-Entladungseinrichtung 26 — mit der negativen Seite einer entsprechenden Stromquelle 40 verbunden ist, werden die Pigmentteilchen in den Vertiefungen 18 wieder aufgeladen. Danach wird die Tiefdruckform 14 in genaue Fluchtung mit einer zu bedruckenden Unterlage 42 gebracht. Die Unterlage 42 wird entlang des Zylinders 10 in tangen-. tialer Richtung durch eine Fördereinrichtung 44 transportiert, die als Halterung 46 mehrere leitende Stangen oder Stäbe umfaßt, die als Elektrode wirken.

Die Halterung 46 ^;st durch einen Leiter 50 und durch flexible Finger 52 mit der positiven Seite einer Stromquelle 48 verbunden. Die leitende Tiefdruckform 14 kann durch den Leiter 54 und über den Zylinder 10 auf Erdpotential gehalten werden. Folglich wird ein elektrostatisches Feld in der Druckzone erzeugt und die Pigmentteilchen 22 werden von den Vertiefungen 18 auf die Unterlage 42 übertragen. Nachdem die Unterlage 42 mit den Pigmentteilchen bedruckt worden ist, werden diese auf der Unterlage durch Anwendung von Hitze von 100 bis 120° C oder unter Verwendung von Lösungsmitteln zum Schmelzen oder Lösen gebracht und damit auf der Unterlage 42 festgelegt.

Die Vorrichtung ist besonders geeignet zum Bedrucken von Unterlagen mit rauher oder unebener Oberfläche, die keinem Druck durch einen üblichen Druckzylinder oder eine Druckplatte ausgesetzt werden kann. Bestimmte Unterlagen, z. B. trockene, gewellte Papiere oder Kartons bildeten bezüglich des Bedrückens seit langem ein erhebliches Problem, da die Trockenheit im wesentlichen die elektrische Leitfähigkeit verringert. Solche Unterlagen mußten bisher ς vor der Verwendung in Feuchtigkeitskammern aufbewahrt werden. Diese Schwierigkeit kann noch dadurch weiter beseitigt werden, daß ein Ionenerzeuger 60 vorgesehen ist, der mit der positiven Seite einer Stromquelle 62 verbunden ist. Der Ionenerzeuger ist der Förderbahn der Unterlage 42 so zugeordnet, daß die Oberfläche der Unterlage, die bedruckt werden soll, der Einwirkung von positiven Ionen ausgesetzt wird und damit eine Anziehungsfläche für die negativ aufgeladenen Pigmentteilchen 22 aus den Vertiefungen 18 der Tiefdruckform 14 bildet

Ein abgewandeltes Beispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung ist in F i g. 2 wiedergegeben, in welcher gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnen. In dieser Ausführungsform der Vorrichtung sind die erhabenen Formbereiche 16 der Tiefdruckform 14 mit einem dielektrischen Material 70 beschichtet. Die Schicht 70 wird durch die Stifte 27 negativ aufgeladen. Diese Ladung kann durch eine gesonderte elektrostatische Aufladeeinrichtung 72 verstärkt werden, die mit der Stromquelle 28 verbunden sein kann. In der bevorzugten Ausbildung ist jedoch eine geson- ^v derte Stromquelle 74 vorgesehen, die einstellbar sein kann. Mit dieser abgewandelten Vorrichtung werden negativ geladene Pigmentteilchen 22 im Bereich der Pigmentwolke von den erhabenen Formbereichen 16 , zurückgestoßen, so daß nur ein sehr geringer Teil der Pigmentteilchen sich auf diesen Bereichen ablagert und mit Hilfe der Abstreifklinge 30 und den Säuberungsrollen 32 beseitigt werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrostatischen Bedrucken von Unterlagen, insbesondere solchen mit unebener oder rauher Oberfläche, bei dem eine Tiefdruckform, auf der das abzubildende Muster durch Vertiefungen oder Ausnehmungen wiedergegeben ist, mit Pigmentteilchen so behandelt wird, daß in den Vertiefungen die Pigmentteilchen verbleiben, worauf diese auf elektrostatischem Wege auf die Unterlage übertragen und dort festgelegt werden, dadurch gek en η zeichnet, daß die Pigmentteilchen vor dem Aufbringen auf die kontinuierlich bewegte Tiefdruckform fortlaufend elektrostatisch aufgeladen und mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes auf die Oberfläche der Tiefdruckform aufgebracht werden, worauf nach Entfernen der Pigmentteilchen von den erhabenen Flächenbereichen der Form die in den Vertiefungen oder Ausnehmungen verbleibenden Pigmentteilchen vor der Übertragung auf die kontinuierlich bewegte Unterlage erneut elektrostatisch aufgeladen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Flächenbereiche der Tief druckform mit einem dielektrischen Material abgedeckt und vor dem Aufbringen der Pigmentteilchen auf die Druckform im gleichen Sinne wie die Pigmentteilchen elektrostatisch aufgeladen werden.

3. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Tiefdruckform, einer Einrichtung zum Einbringen der Pigmentteilchen in die Vertiefungen oder Ausnehmungen der Form und einer elektrischen Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Übertragungsfeldes zwischen der Tiefdruckform und der auf einer an die elektrische Einrichtung angeschlossene Halterung angeordneten zu bedruckenden Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefdruckform (14) kontinuierlich entlang einer vorbestimmten Bahn bewegbar ist, der als Einrichtung (20) zum Aufbringen der Pigmentteilchen ein Pigmentwolkenerzeuger (23, 24) und eine elektrostatische Aufladeeinrichtung (26, 27) und zwischen dieser und der Halterung (46) für die Unterlage (42) wenigstens eine Vorrichtung (30, 32, 34) zum mechanischen Säubern der erhabenen Fonnbereiche (16) von Pigmentteilchen und dahinter eine zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung ' (38) zugeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pigmentwolkenerzeuger (24) und die Aufladeeinrichtung (26, 27) in einer durch die Druckfläche (10) begrenzten Kammer (21) angeordnet sind, deren Ausgang durch eine auf den erhabenen Formbereichen (16) aufliegende Abstreifklinge (30) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zum mechanischen Säubern der erhabenen Formbereiche (16) wenigstens ein mit der Oberfläche der Tiefdruckform (14) zusammenwirkender rotierender und im wesentlichen glatter Zylinder (32) dient, dessen Oberfläche eine rotierende Säuberungseinrichtung, wie Bürste (34), zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterung (46) für die Unterlage (42) im Abstand vor der Tiefdruckform (14) ein Ionenerzeuger (60) zugeordnet ist, der in einem geringen Abstand über der durch die Halterung bestimmten Führungsbahn angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Bereiche (16) der Tiefdruckform (14) mittels einer dielektrischen Schicht (70) abgedeckt sind und in Bewegungsrichtung der Tief druckform vor der Einrichtung (20) zum Aufbringen der Pigmentteilchen eine an die elektrische Einrichtung angeschlossene elektrostatische Aufladeeinrichtung (72) der Bahn der Tiefdruckform zugeordnet ist.