DE2709254B2

DE2709254B2 - RoUen-Rotations-Tiefdruckmaschinen mit elektrostatisch unterstützter Druckfarbubertragung auf eine Bahn aus dielektrischem Material

Info

Publication number: DE2709254B2
Application number: DE19772709254
Authority: DE
Inventors: Walter Biel-Benken Spengler (Schweiz)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1980-06-26
Also published as: IT1083277B; FR2350962B1; JPS52139513A; CH607624A5; BE854422A; SE426219B; AT352761B; DE2709254A1; NL7702709A; SE7705563L; DK210877A; DK143256C; DK143256B; FR2350962A1; JPS6143038U; CA1087916A; ATA223877A; GB1548098A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollen-Rotations-Tiefdruckmaschine mit elektrisch unterstützter Druckfarbübertragung auf eine Bahn aus dielektrischem Material, mit einem Druckzylinder, einer -'<npreßwalze, die eine geerdete Achse und eine elektrisch schwach leitende Beschichtung aufweist, und mil mindestens einer Induktoreinrichtung mit Elektrodenanordnung zum elektrostatischen Aufladen der Oberfläche der Anpreßwalze.

Es ist bekannt, daß eine elektrostatisch aufgeladene Folie aus elektrisch isolierendem Material so lange gegen eine Fläche mit entgegengesetzt polarisierter Ladung gezogen wird, bis ein Ladungsausgleich stattgefunden hat Dieser physikalische Effekt ist bereit! vielfach praktisch genutzt worden.

Es ist auch bekannt daß die Unterseite eines Papierbogen, auf dessen Oberseite ein durch Gleichstrom erzeugtes elektrostatisches Feld einwirkt, umso stärker gegen eine geerdete metallische Auflage gedrückt wird, je stärker das elektrische Feld bzw. je höher die angelegte Spannung ist Es wird angenommen, daß die sich im Bereich des elektrostatischen Feldes im Papierbogen ausbildenden elektrischen Dipole für die Anziehungskraft zwischen Papierbogen und Auflage verantwortlich sind. Weiterhin ist es bekannt daß beim Anlegen eines elektrostatischen Feldes an einen Tropfen einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, der sich auf einer geerdeten metallischen Auflage befindet, eine lebhafte Bewegung auf der Oberfläche des Tropfens entsteht, wobei anzunehmen ist, daß sich dabei die ganze Flüssigkeitsmenge des Tropfens in Bewegung befindet. Dabei ist beobachtet worden, daß die sich auf der Auflage befindende Flüssigkeit rascher in einen aufgelegten Papierbogen eindringt, wenn über dem Papierbogen eine elektrostatische Ladung angebracht ist, als wenn die Flüssigkeit durch reinen Oberflächenkontakt vom Papier aufgenommen wird. Ist die verwendete Flüssigkeit eine Druckfarbe und wird anstelle des Papierbogen ein elektrisch isolierendes Substrat mit nicht allzu hoher Dielektrizitätskonstante verwendet, kann man die beschriebenen Beobachtungen in einer Vorrichtung ausnutzen, welche beispielsweise Papier- oder Textilbahnen mit großer Geschwindigkeitbedruckt

Versuche zeigten, daß es für die Übertragung der Druckfarbe von einem Druckzylinder auf ein Substrat eine optimale Feldstärke gibt, deren Werte von

ίο verschiedenen Parametern der Farbe und aucL von der Menge der auf das Substrat aufzutragenden Farbe, um für Halbtöne oder Farbmischungen den gewünschten Farbauftrag zu erhalten, abhängt Hierzu wird zweckmäßig eine Einrichtung zum Steuern der Ladespannung

is verwendet, welche in weiten Grenzen dem jeweils erforderlichen Wert angepaßt wird. Es hat sich gezeigt daß eine gleichmäßige Verteilung der Feldstärke über den ganzen Berührungsbereich zwischen Druckwalze und Substrat erforderlich ist Berücksichtigt man, daß

die Einrichtungen zum Obertragen der Ladespannung auf das Substrat aus praktischen Gründen nicht unmittelbar an der Berührungsstelle zwischen Druckzylinder und Substrat angeordnet werden können und daher eine Ladungstreuung auftritt, ergibt sich die Notwendigkeit, zum Erzielen einer guten Druckqualität die Ladungsstreuung beeinflussen zu können.

Bei einer bekannten Rollen-Rotations-Tiefdruckmaschine der eingangs genannter Gattung (CH-PS 4 70 259) ist eine Steuerung der Ladungsstreuung über die Breite von Druckzylinder und Anpreßwalze nicht möglich, so daß sich außerhalb der Seitenkanten der zu bedruckenden Substratbahn Färb- und Staubablagerungen auf Druckzylinder und Anpreßwalze einstellen, wenn die Breite der Substratbahn geringer als die der Walzen ist

Bei einer weiterhin bekannten, für elektrostatisch schreibende und druckende Maschinen bestimmten Vorrichtung zum Aufbringen von Ladungen auf einen Ladungsträger läßt sich mit Hilfe einer größere oder kleiner Bereiche der Elektrode freigebenden Abdekkung die Elektronenaustrittsöffnung in ihrer Größe verändern, um größere oder kleinere Bereiche des Ladungsträgers aufladen zu können (DE-OS 15 49 826). Die Abdeckung hat dabei die Aufgabe, den von einer einzigen Sprühelektrode ausgehenden Strahl elektrischer Ladungen zu bündeln und auf einen bestimmten Bereich des Ladungsträgers zu richten. Die Veränderung der Größe der Elektronenaustrittsöffnung ist vorgesehen, um Schriftzeichen verschiedener Größe

so schreiben zu können.

Schließlich ist es bei einer Vorrichtung zum Ausdrucken von Informationen bekannt einen die Aufladungsbreite einer Unterlage bestimmenden Sprühschutz in Form einer einen Schlitz enthaltenden Platte zwischen dieser Unterlage und einer Koronaentladungselektrode vorzusehen (DE-OS 21 56 136). Der Schlitz begrenzt die Breite des aufzuladenden Flächenabschnittes, ist jedoch in seiner Weite nicht veränderbar und daher zum Begrenzen des elektrostatisch aufzula-

M) denden Teiles der Oberfläche einer Walze in variabler Breite nicht geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rollen-Rotations-Tiefdruckmaschine der eingangs genannten Gattung die Induktoreinrichtung und die

f>5 Anpreßwalze so auszubilden, daß die Oberfläche der Anpreßwalze in einstellbarer Breite aufgeladen werden kann und eine gleichmäßige Ladungsverteilung im aufgeladenen Bereich erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaB bei einer Rollen-Rotations-Tiedruckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den Merkmalen des Kennzeichens dieses Anspruches gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Erfindung ist es möglich, den für die Übertragung der Druckfarbe elektrostatisch aufzuladenden Bereich der Druckwalze und der Anpreßwalze der Druckmaschine mit einfachen Mitteln genau auf die Breite der zu bedruckenden Substratbahn bzw. die Breite des auf die Substratbahn zu übertragenden Druckbildes abzustimmen, so daß außerhalb des Randes der Substratbahn liegende Bereiche der Walzen keine Ladung erhalten und dahtr auch nicht durch Druckfarbe, Staub und ähnlichen Verunreinigungen verschmutzt werden können. Die an den Stirnseiten der Anpreßwalze befindliche Isolierabdeckung verhindert ein Abfließen der auf dem Mantel der Anpreßwalze befindlichen elektrostatischen Ladung zur geerdeten Welle der Anpreßwalze, so daß sich zu den Stirnseiten der Anpreßwalze kein Ladungsabfall ergibt sondern die Ladung über den aufgeladenen Bereich der Avpreßwalze gleichmäßig verteilt ist

Befindet sich auf jedem Ende der Induktoreinrichtung je ein Abdeckglied, läßt sich der aufzuladende Bereich der Walzen an beliebiger Stelle über deren Länge einstellen, ebenso wie seine Breite beliebig zu wählen ist

Die Menge der jeweils zu übertragenden Druckfarbe läßt sich durch die Intensität der Aufladung steuern, wenn die Induktoreinrichtung sowohl radial gegenüber der Oberfläche der Anpreßwalze als auch gegenüber der Oberfläche der Materialbahn verstellbar ist

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht des Druckwerkes einer erfindungsgemäß ausgestalteten Rollen-Rotations-Tiefdruckmaschine,

F i g. 2 eine Teilansicht der Induktoreinrichtung dieser Druckmaschine von vorne,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie HI-III in F i g. 2, wobei auch die Stellung der Induktoreinrichtung gegenüber der Anpreßwalze der Druckmaschine gezeigt ist und

F i g. 4 eine Stirnansicht von Teilen des Druckwerkes der Druckmaschine aus F i g. 1.

Die Rollen-Rotalions-Tiefdruckmischine hat einen Druckzylinder 1, der in ein Farbbad 2 eintaucht und mit einem aus Erhöhungen und Vertiefungen bestehenden Druckbild versehen ist Eine Rakel 3 entfernt überschüssige Farbe 4 von der Oberfläche des Druckzylinders 1, der mittels einer Welle 5 beispielsweise in Pfeilrichtung A drehbar ist Eine Anprcßwalze 6 ist mittels einer Welle 7 in Pfeilrichtung ßdrehbar gelagert.

Zwischen Druckzylinder 1 und Anpreßwalze 6 läuft eine aus einem Isoliermaterial bestehende Materialbahn 8 in Pfeilrichtung Cvon einer ersten Umlenkwalze 9 und einer zweiten Umlenkwalze 10 geleitet hindurch.

Die Anpreßwalze 6 enthält einen metallischen Kern 11, auf dessen Oberfläche ein Mantel 12 aus elektrisch isolierendem Material hoher Dielektrizitätskonstante angebracht ist. Auf dem Mantel 12 befindet sich eine gestrichelt dargestellte Schicht 13 aus elektrisch schwach leitendem Material wie Gummi oder Metallstaub mit Rußzusatz, da<> mit der Oberfläche des Mantels 12 gut haftend verbunden ist. Über der Schicht 13 ist, wenn diese keine ausreichende Abriebfestigkeit aufweist, eine Deckschicht 14 aus abriebfestem elastisch verformbarem Material angebracht, dessen elektrische Leitfähigkeit geringer als diejenige der Schicht 13 sein kann, das aber kein eigentliches Isoliermaterial Sfiin muß. Die Schichten 13 und 14 sind vorzugsweise einstückig miteinander verbunden, um ein Abiösen während des Betriebes zu vermeiden.

Zum Erzeugen eines zwischen dem Druckzylinder 1 und der Anpreßwalze 6 wirksamen elektrostatischen Feldes ist wenigstens eine Induktoreinrichtung 15, 16

ίο vorgesehen, deren Elektrodenanordnung Fig.2 und 3 zeigt Jede Induktoreinrichtung ist in den Pfeilrichtungen D, E konzentrisch zur Oberfläche der Anpreßwalze 6 schwenkbar, d.h. in mehr oder weniger große Annäherung an die Materialbahn 8 zu bringen und außerdem in radialer Richtung verstellbar, um den optimalen Abstand sowohl zwischen der Walzenoberfläche als auch der Materialbahn 8 und den Elektroden einzustellen. Dieser beträgt bei einer praktischen Ausführung etwa 15 mm.

Die Anordnung von zwei Induktoreinrichtungen 15 und 16 an einer Druckmaschine empfiehlt sich aus zwei Gründen: erstens kann dadurch die rturchlaufrichtung der Materialbahn 8 beliebig gewählt werden und zweitens läßt sich der erwünschte Steuereffekt auf die Ladungsverteilung je nach Art und Dielektrizitätskonstante des zu bedruckenden Materials, der Arbeitsgeschwindigkeit des gewünschten Farbauftrages etc. besser erzielen, wenn die eine oder die andere Induktor-Elektrode oder beide zusammen in Betrieb sind. Ist nur eine Induktoreinrichtung 15 bzw. 16 vorgesehen, so befindet sich diese auf der Ablaufseite der Materialbahn 8 hinter dem Druckspalt

In Fig.2 und 3 sind die wichtigsten Teile der Induktoreinrichtungen 15 und 16 dargestellt Auf einem

J5 Träger 21, der in F i g. 3 als Vierkantrohr gezeigt ist sitzt eine mit diesem fest verbundene Schiene 22 aus Isoliermaterial, die eine Nut 23 enthält In diese Nut ist eine Elektrodenanordnung eingebettet die im wesentlichen aus einer Sammelschiene 24 und einer Anzahl

■«ο darauf angeordneter Spitzenelektroden 25 bestefit Die Spitzenelektroden 25 sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt entlang der Längsachse der Sammelschiene 24 angeordnet und ihre Spitzen befinden sich innerhalb der Nut 23, wie aus F i g. 3 hervorgeht Im Betrieb liegt die Elektrodenanordnung am isolierten Pol (Plus oder Minus) einer in der Zeichnung nicht gezeigten Gleichstrom-Hochspannungsquelle.

Der Träger 21 ist an seinen Enden mit einer nicht gezeigten Verstellvorrichtung versehen, um die für den

so Betrieb optimale Lage der Induktoreinrichtung 15 bzw. 16 gegenüber der Anpreßwalze 6 bzw. deren Oberfläche und der Materialbaim 8 bequem einstellen zu können.

Die Länge der Elektrodenanordnung richtet sich nach der maximal nutzbaren Breite des Druckzylinders 1 b^w. der Anpreßwalze 6, damit auf letzterer eine im Andruckbereich der Materialbahn 8 gleichmäßig verteilte elektrostatische Ladung erzeugt werden kann. Durch diese elektrostatische Ladung wird der wesentliche Effekt erzielt, auf dem zu bedruckenden Material einen möglichst gleichmäßigen Farbauftrag gewünschter Dichte erzeugen zu können. Eine gleichmäßige Aufnahme der Druckfarbe durch die Mäterialöberfläehe erzielt man, wenn die Ladung an allen Punkten längs des Berührungsbereiches zwischen Druckzylinder 1 und

¹^ Materialbahn 8 im wesentlichen gleich stark ist. Der Grund hierfür dürft' vor allem sein, daß dabei sowohl der Andruck der Materialbahnoberfläche an die Druckzylinderfläche als auch die Tendenz der Druckfar-

der Zylinderoberfläche ganzen Kontaktbereich

bc, aus den Vertiefungen
herauszuwandern, über den
praktisch gleich groß ist.

Für eine präzise Steuerung der Ladungsstärke im Berührungsbereich sind zwei Hauptelemente vorgesehen, nämlich in F i g. 2, 3 und 4 gezeigte Abdeckglieder 26 und 27, die seitlich auf jede Induktoreinrichtung 15, !6 bzw. deren Träger 22 aufgesetzt sind, und an jeder der beiden Stirnseiten der Anpreßwalze 6 aufgesetzte Isolierabdeckungen 28 bzw. 29, welche, wie F i g. 4 zeigt, die Anpreßwalze 6 beidseitig um das Maß ihrer Dicke überragen können. Die Isolierabdeckungen 28 und 29 bewirken, daß auch bei hohen Ladungsspannungen kein Spannungsüberschlag gegen die geerdete Welle 7 der Anspreßwalze 6 stattfinden kann. Diese Maßnahme erlaubt, die Druckmaschine auch bei voller Ausnutzung der Walzenbreite mit relativ hohen Ladespannungen und sehr gleichmäßiger Ladungsverteilung zu betreiben. Die Isolierabdeckungen 28 und 29 können die Stirnseiten der Anpreßwalze 6 vollständig oder nur in einem angemessen breiten ringförmigen Bereich abdekken, der radial nach außen bis zur Peripherie der Anpreßwalze 6 reicht

Die Wirkungsweise der Abdeckgüeder 26, 27 wird nachstehend anhand von F i g. 4 beschrieben. Soll eine Materialbahn 8 mit der Breite B\ bedruckt werden, welche geringer als die gesamte Breite des Druckzylinders 1 ist, würden unter dem Einfluß des elektrostatischen Feldes Druckfarbe und mögliche Verunreinigungen wie Staub usw. von den nicht von der Materialbahn bedeckten Partien a und b des Druckzylinders 1 auf die diesen Partien gegenüberliegenden Partien cund dder Anpreßwalze 6 wandern und sich dort fortwährend anlagern. Mit wachsender Färb- und Staubansammlung würde in diesen nicht von der elektrisch isolierenden Materialbahn 8 abgedeckten Bereichen ein zunehmender Ladungsabfluß gegen den geerdeten Druckzylinder 11 stattfinden und dadurch der Betrieb der Maschine erheblich gestört.

Diesem Nachteil wird abgeholfen, indem die Anpreßwalze 6 nur auf einem Teil ihrer Breite mit elektrostatischer Ladung versehen wird. Der mit Ladung zu versehene Oberflächenbereich der Anpreßwalze 6 richtet sich nach Lage und Breite der Materialbahn 8 im Spalt zwischen Druckzylinder 1 und Andruckwalze 6. Zu diesem Zweck werden ladungsfrei oder wenigstens ladungsarm zu haltende Bereiche a\ -, und 6i der Oberfläche der Anpreßwalze 6 gegenüber der Induktorelektrode isoliert. Dies erfolgt mittels der Abdeckglieder 26 und 27, die seitlich auf jede Induktoreinrichtung 15, 16 aufgesetzt sind und gemäß F i g. 4 einen F.lektrodenbereich der Breite B₇ frei lassen.

κι Diese Breite Bi ist etwas kleiner als die Breite B\ der zu bedruckenden Materialbahn 8, die zwischen dem Druckzylinder 1 der Anpreßwalze 6 durchläuft, weil das Ladungsfeld die Tendenz zum seitlichen Streuen hat, wie in Fig.4 durch die abwärtslaufenden gestrichelten Linien angedeutet ist. Durch seitliches Verschieben der Abdeckgüeder 26 und 27 auf die Bereiche a\ und b\ kann der mit elektrostatischer Ladung zu versehende Bereich der Anpreßwalze 6 so festgelegt werden, daß außerhalb der Materialbahnränder praktisch keine Ladung mehr vorhanden ist. Die aus Isoliermaterial bestehenden

Abdeckglieder 26 und 27 bilden somit Schilde, die

gegenüber der Oberfläche der Anpreßwalze 6 und der

Oberfläche der Materialbahn 8 optimal einstellbar sind. Um einen unerwünschten vorzeitigen Ladungsabfluß

von der Anpreßwalze 6 zur Materialbahn 8 zu verhindern, ist zwischen der Induktoreinrichtung 15,16 und 6er Materialbahn 8 ein Ionisator 17 eingebaut, wie Fig. 1 zeigt. Dieser Ionisator 17 kann in die Ladungssteuerung integriert sein, um zur Verbesserung

}o der Ladungsverteilung beizutragen.

Zum Erzielen einer gleichmäßigen Ladungsdichte an der Berührungsstelle zwischen Druckzylinder 1 und Materialbahn 8 werden vor dem Eintritt der Materialbahn 8 in den Wirkungsbereich des durch die

J5 Induktoreinrichtungen 15 und 16 erzeugten elektrostatischen Feldes auf der Materialbahn vorhandene »wilde« elektrostatische Ladungen abgeleitet, und zwar mittels eines zweiten Ionisators 18, der zwischen der Umlenkwalze 9 und der Anpreßwalze 6 angeordnet ist. Bei dem Pfeil C entgegengesetzter Durchlaufrichtung der Materialbahn 8 wäre der Ionisator 18 zwischen der Umlenkwalze 10 und der Anpreßwalze 6 anzuordnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Rollen-Rotations-Tiefdruckmaschine mit elektrostatisch unterstützter Druckfarbiibertragung auf eine Bahn aus dielektrischem Material, mit einem Druckzylinder, einer Anpreßwalze, die eine geerdete Achse und eine elektrisch schwachleitende Beschichtung aufweist, und mindestens einer Induktoreinrichtung mit Elektrodenanordnung zum elektrostatischen Aufladen der Oberfläche der Anpreßwalze, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoreinrichtung (15; 16) längs dieser verschiebbar angeordnete elektrisch isolierende Abdeckglieder (26; 27) aufweist und daß beide Stirnseiten der Anpreßwalze (6) wenigstens in ihrem peripheren Bereich mit einer Isolierabdeckung (28; 29) gegenüber der geerdeten Achse (7) versehen sind.

2. Tiefdruckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Ende der Induktoreinrichtung (15, 16) je ein Abdeckglied (26 bzw. 27) angeordnet ist

3. Tiefärackmaschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoreinrichtung (15; 16) sowohl radial gegenüber der Oberfläche der Anpreßwalze (6) !ils auch gegenüber der Oberfläche der Materialbahn (8) verstellbar ist