DE2917519C2

DE2917519C2 - Vorrichtung an Druckmaschinen zur Bestimmung des Trockengrades der Bedruckstoffe

Info

Publication number: DE2917519C2
Application number: DE19792917519
Authority: DE
Inventors: Dr.rer.nat. Jorge 6101 Seeheim Rodriguez-Giles
Original assignee: Forschungsgesellschaft Druckmaschinen Ev 6000 Frankfurt De
Current assignee: Forschungsgesellschaft Druckmaschinen Ev 6000 Frankfurt De
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1979-04-30
Publication date: 1981-03-12
Also published as: DE2917519B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Trockengrades des Druckfarbenauftrages auf Bedruckstoffen, nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere als indirekt wirkende, z. B. durch Messen der Verdunstung der Lösungsmittel, bereits bekannt Diese indirekt wirkenden Meßmethoden sind von der Art des Trockenmechanismus abhängig, d. h. der verwendeten Farbe. Ebenso sind diese Meßmethoden nicht für Messungen während oder kurz nach dem Drucken geeignet

Bekannt ist außerdem ein Gerät des IGT, bei dem durch statische Belastung ein bedruckter Versuchsstreifen mit einem Abschmierstreifen in Berührung gehalten wird. Die Zeitdauer zwischen dem Bedrucken des Versuchsstreifens und dem Augenblick, in dem keine Druckfarbe mehr von dem Versuchsstreifen auf den Abschmierstreifen abschmiert, ist als Trockenzeit definiert worden. Damit wird also ein ganz anderes Kriterium, nämlich die Abschmiertrocknung zugrunde gelegt. Die in neuerer Zeit verwendeten Farben bilden beim Trockenvorgang schnell eine geschlossene Oberfläche, sind also abschmiertrocken, dies bedeutet aber nicht, daß die Farboberfläche auch gegenüber mechanischer Beanspruchung fest ist und eine sofortige Weiterverarbeitung z. B. auf Falz- oder Verpackungsmaschinen gegeben ist.

Zur Beurteilung der Abriebtrockenheit wird deshalb häufig noch die altbewährte »Fingermethode« verwendet. Diese besteht darin, den Druckfarbenauftrag mit dem Finger in einer Fahne in das Papierweiß zu streichen und diese optisch sichtbare Verwichung als Maß für den Trockengrad anzusehen.

Weiterhin ist ein sogenanntes IGT-Abriebtrockendauermeßgerät bekannt, durch welches der Druckfarbenauftrag nicht nur auf Abschmiertrocknung, sondern auf Abriebtrocknung geprüft wird. Dazu werden bedruckte Prüf- bzw. Versuchsstreifen bestimmter Länge und Breite angefertigt und unter Zwischenschal-

tung eines Abriebpapiers und einer Kunststoffolie gegenüber einem Andruckbalken in Relativbewegung versetzt

Die Beurteilung des Trockengrades erfolgt dadurch, daß die Versuchsstreifen auf eine sichtbare Beschädigung des Druckfarbenauftrags geprüft werden. Damit ist aber eine Verwendung im on-line Betrieb ausgeschlossen, denn diese Betriebsweise setzt voraus, daß das Druckerzeugnis durch die Prüfung nicht beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Trockengrades bzw. der Festigkeit des Druckfarbenauftrags auf einem Bedruckstoff zu schaffen, deren Meßempfindlichkeit groß genug ist daß eine Prüfung ohne Beeinträchtigung oder sichtbare Verschmierung des Druckfarbenauftrags möglich ist, so daß die Vorrichtung auch im on-line Betrieb z. B. an einer Rollenrotationsdruckmaschine betrieben werden kann. Weiterhin soll die beabsichtigte Prüfung bei allen Druckverfahren, d. h. allen Druckfar- 2η ben, durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Abschmierer vorgesehen ist der mit definieaer Kraft ■uf den durch eine Gegenkraft gestützten Bedruckstoff aufpreßbar ist daß der Abschmierer aus einem optisch durchsichtigen Material besteht und weiterhin entweder ein stationärer Körper, auf den ein zusätzliches Kraftelement zur Erzeugung periodisch erhöhter Anpreßdrücke an farbfreien Stellen des Bedruckstoffs einwirkt, oder ein um eine Achse verdrehbare·· Körper jo Bt der sich fortlaufend weiterbewegt, und daß eine elektro-optische Meßeinrichtung vorgesehen ist mit einer den Abschmierer von der dem Bedruckstoff abgewandten Seite (Oberseite) beleuchtenden Lichtquelle und einem lichtelektrischen Detektor zum r> Empfang des von der Unterseite des Abschmierers an solchen Kontaktstellen zwischen dem Abschmierer und dem Bedruckstoff reflektierten Lichts, an denen der Bedruckstoff nicht bedruckt ist.

Eine andere Lösung der Aufgabe besteht darin, daß ein Abschr..ierer vorgesehen ist der mit definierter Kraft auf den durch eine Gegenkraft gestützten Bedruckstoff aufpreßbar ist, daß der Abschmierer aus Licht remittierendem Stoff besteht und als verdrehbar gelagerter Körper mit Zylindersymmetrie ausgebildet ist. der periodisch von dem Bedruckstoff zu einer Reinigungsvorrichtung abhebbar t„», und daß eine elektro-optische Meßeinrichtung vorgesehen ist mit einer den Abschmierer von außen beleuchtenden Lichtquelle und einem lichtelektrischen Detektor zum Empfang des vom Abvjhmierer an solchen Stellen reflektierten Lichts, die um einen festgelegten Drehwinkel von der Kontaktstelle zwischen dem Abschmierer und dem Bedruckstoff entfernt sind.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen den Vorteil eines hohen Signal· Rausch Verhältnisses auf, da die abgenommene Farbe sich nicht über 20 mm Länge in Form eines Abschmierschweifes, sondern innerhalb einer Breite von nur 2 mm uuf dem Abschmierer darstellt. Damit kann aber der Anpreßdruck entspre- t>o chend bis auf einen Schwellwert verringert werden, so daß mit dem bloßen Äuge keinerlei Beschädigung des Druckfarbenauftrags erkennbar ist. Die Gegenkraft kann durch einen Körper oder einen Luftstrahl ausgeübt werden.

In besonders vorteilhafter Weise ist ein optisch durchsichtiger Abschmierer entsprechend der Kontur des Gegenkörpers e^:pgeschliffen. Die Optik der elektrooptischen Msßeinrichtung wird auf die Kontaktlinie zwischen dem durchsichtigen Abschmierer und dem Bedruckstoff fokussiert. Dadurch mißt man direkt die auf dem Abstreifer gespeicherte Farbe mit dem weißen Papier als Hintergrund.

Bei der verwendeten elektro-optischen Meßeinrichtung wird vorteilhafter Weise das Referenzstrahlprinzip benutzt Änderungen in der Lichtquelle oder z. B. der optischen Eigenschaften des Papiers beeinflussen nicht mehr das Meßergebnis. Durch eine geeignete Speicherschaltung werden zweckmäßigerweise einige Meßwerte gespeichert und in bestimmten Abständen als gemittelte Meßwerte ausgegeben. Diese Auswertung bzw. Mittelwertbildung kann sowohl mit Digital- als auch mit Analogschaltungen erfolgen. Damit ist berücksichtigt, daß der Abschmiervorgang selbst stochastischer Natur ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung werden Störeinflüsse aufgrund unterschiedlicher Papiersorten und -qualitäten, wie Verschmutzungen durch Papierstaub, eliminiert

Zweckmäßigerweise ist der Absr^L:nierer an einem Arm eines in seiner Mitte gelagerte: doppelarmigen Hebels angeordnet. Er kann quer und längs der Bewegungsricntung des Bedruckstoffes bewegt und arretiert werdeti, um in der Trocknung empfindliche Stellen -uif dem Bedruckstoff erfassen zu können. Ein Gegengewicht am anderen Ende des Hebels ermöglicht einen Gewichtsausgleich und damit ein feinfühliges Anstellen des Abschmierers an den Bedruckstoff.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von ichematischen Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung mit einer Glasplatte als Abschmierer im Zusammenwirken mit einer bedruckten Papierbahn,

Fig. 2 eine andere Austuhrungsform mit rundem Abschmieren

Der mit einem Druckfarbenauftrag 1 versehene Bedruckstoff 2, eine Papierbahn, läuft in Richtung des Pfeiles 3 gesehen von einer Druckmaschine, bzw. einer dieser Druckmaschine nachgeschalteten Trockeneinrid tung kommend (nicht dargestellt) über eine Rolle 4, die als Gegenkörper 4 für den aus einer Glasplatte bestehenden Abschmierer 5 dient. Dieser ist in einem ca. 2 mm breiten Bereich entsprechend der Kontur der Rolle 4 eingeschliffen und ist an einem Ende eines zweiarmigen Hebels 6 angeordnet.

Der Hebel 6 ist ungefähr in der Mitte über fine Lasche 7 an einem Lagerbolzen 8 befestigt, der in nicht dargestellten Lagern verdrehbar gelagert ist. Durch ein Gewicht 9 wird der Hebel 6 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und in Kontakt mit der Papierbahn 2 bzw. der Rolle 4 gehalten, während ein am anderen Ende des Hebels 6 angeordnetes und längs des Hebels, 6 verscniebbares Gegengewicht 10 auf den Hebel 6 ein entgegengerichtetes Drehmoment ausübt, also die Andrückung des Abschmierers 5 an die Papierbahn 2 verringert. Ein Kraftelement 25, hier ein Hubmagnet, greift weiterhin am Hebel 6 an. um periodisch erhöhte Anpreßdrücke de' Abschmierers 5 gegen die Papierbahn 2 zwecks Reinigung des Abschmierers 5 zu erzeugen.

Die elektro-optische Meßeinrichtung 11 besteht aus einer einzigen Lichtquelle 12, einer Xe-Höchstdrucklampe, die durch eine Zylinderoptik 13 auf die Kontaktstelle Absc'vnierer 5/Bedruckstoff 2 fokussiert wird. Der Abschmierer 5 enthält zwei optisch gleiche Felder 14, 15, von denen aber nur eines mit dem

Druckfarbenauftrag 1 in Berührung kommt. Dieses Feld 14 ist das Meßfeld und wird durch den Fotoempfänger M, das Feld 15 ist das Referenzfeld und wird durch den Fotoempfänger R meßtechnisch ausgewertet.

Es wird also an zwei Stellen oder Feldern 14, 15 der Papierbahn bzw. des Abschmierers 5 gemessen. Da beide Felder auf derselben Papierbahn 2 bzw. auf demselben Abschmierer 5 liegen, sind in beiden Feldern Oberflächen mit denselben optischen Eigenschaften vorhanden. Die Papier- bzw. Abschmieroberfläche an einem von den Feldern 14. im folgenden »Meßfeld« genannt, wird bei unzureichencer Festigkeit des Farbfilmes Druckfarbe empfangen. Das andere Fe'd, im folgenden »Referenzfeld« genannt, bleibt frei von Farbe und dient als Vergleich. Es ist erwünscht, die von der Druckfarbe verursachte Abnahme des Weißgrades bzw. der Leuchtdichte — wenn beleuchtet — im Meßfeld zu bestimmen. Diese Abnahme ist ein Maß für die verschmierte Farbmenge.

Da·! Inci ger>criiiuei ie 'vleiiver fain en veiiitiigi eine einzige Lichtquelle 12 und einen op ischen Meßkopf 16. Die Lichtquelle 12 muß beide Felder 14, 15 mit Licht beleuchten. Im optischen Meßkopf mittels eines Objektivs wird das Licht aus beiden Feldern je zu einem Foioempfänger M. R projektiert. Die Signale aus beiden Fotoempfängern, im folgenden mit M für das Meßfeld und R für das Referenzfeld bezeichnet, sind zu den Leuchtdichten des jeweiligen Feldes proportional. Der Quotient Qu.

ist nun von der Leuchtdichte im Meßfeld abhängig. Änderungen in der Beleuchtung oder z. B. den optischen Eigenschaften des Papiers lassen den Quotient Qu unverändert.

Um Fehler durch Driften der Fotoempfänger bzw. Verstärker sow ie einen genauen Abgleich zu vermeiden, wird vor jeder Messung eines Quotienten Qu eine Vergleichsmessung durchgeführt. Diese liefert auch einen Quotient Q,. wobei hier sowohl das Referenzfeld als auch das Meßfeld frei von Farbe sind.

Der normierte Quotient:

Die Differenz

Qm

I 00° η

ist ein Maß für die im Meßfeld — und zwar bei der Messung von Qm — vorhandene flächenspezifische Farbmenge. Q ist für eine harttrockene Farbe 100%.

Γ = KX)",, - *■" 1(X)¹V_n

ist die von der verschmierten Farbe verursachte Abnahme der Leuchtdichte im Meßfeld.

Da die Messung von Q und Q_n rasch nacheinander folgt, können thermischer Drift und ähnliche Effekte als völlig vernachlässigbar angesehen werden.

Die Messung von M und R erstreckt sich auf ausgedehnte Flächen, was eine Mittelwertbildung gewährleistet.

Die Berechnung von Qubzw. Q„\.\na ζ)erfolgt mittels digitalarbeitender oder analogarbeitender Schaltungen.

Damit Qu bzw. C? tatsächlich von Schwankungen der Lichtquelle unbeeinflußt bleiben, ist es notwendig, daß Licht aus jedem Punkt der Lichtquelle über die gesamte Ausdehnung beider Felder verteilt wird. Wenn die beiden Feiuer imieiiiörmig neutMiemanuei aiigeutunei sind, kann man dies durch Anwendung einer Zylinderlinsenoptik 13 in der Beleuchtungseinheit erreichen. Mit Zylinderlinsen wird jeder Punkt der Lichtquelle 12 als eine Linie auf dem Abschmierer 5 bzw. auf der Papierbahn 2 abgebildet, die sich über die gesamte Länge von Meß- und Referenzfeld erstreckt.

Als Lichtquelle eignen sich insbesondere X_c-Höchst druckiampen mit Lichtleiteranschluß zur Beleuchtungsoptik. ^r/n Querschnittwandler am Ende des Lichtleiters ist vorteilhaft. Als Lichtquelle können Halogen-Wolfram-Glühlampen und X_c-Höchstdrucklampen eingesetzt werden.

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 ein runden weißer Abschmierer 17 aus Aluminiumkeramik vorgesehen. Er dreht sich langsam. Die Achse 18 ist in einem Gestell 19 gelagert, in dem auch eine elektro-optische Meßeinrichtung Il montiert wird. Das gesamte Gestell 19 kann sich um eine weitere Achse 20 drehen. Dreimal in jeder Umdrehung des Abschmierers 17 schwenkt das Gestell 19 nach oben, wobei der Abschmierer 17 von einem Reinigungsband 21 gereinigt wird. Die Messung erfolgt auf dem Abschmierer 17 elektro-optisch, genau wie im Falle der Anordnung nach Fig. 1. Diese Messung findet zwangsläufig mit einigen Sekunden Verzögerung statt. Wenn der Schmierer 17 eine Umfangsgeschwindigkeit von I cm/s und einen Durchmesser von 5 cm hätte, wäre die Verzögerung etwa 5 see.

Wie schon erwähnt, hebt sich der Abschmierer 17 dreimal pro Umdrehung von der Papierbahn 2 ab. Da in dem entsprechenden Teil des Umfanges zwangsläufig die gesamte Breite der Kontaktfläche frei vor ^parbe bleibt, erfolgt an diesen Stellen die Messung des Vergleichsquotienten Q₀.

Als Gegenkörper 4 ist eine Gummiwalze 22 vorgesehen. Zu Dämpfungszwecken können weitere Gummiwalzen 23 an die Papierbahn 2 gebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des Trockengrades des Druckfarbenauftrags auf Bedruckstoffen, die der Vorrichtung bahn- oder bogenförmig von einer Druckmaschine zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschmierer (5, 17) vorgesehen ist, der mit definierter Kraft auf den durch eine Gegenkraft gestützten Bedruckstoff (2) ig aufpreßbar ist, daß der Abschmierer (5, 17) aus einem optisch durchsichtigen Material besteht und weiterhin entweder ein stationärer Körper (5), auf den ein zusätzliches Kraftelement (25) zur Erzeugung periodisch erhöhter Anpreßdrücke an färb- i; freien Stellen des Bedruckstoffs (2) einwirkt, oder ein um eine Achse (18) verdrehbarer Körper (17) ist, der sich fortlaufend weiterbewegt, und daß eine elektro-optische Meßeinrichtung (11) vorgesehen ist tnit einer den Abschmierer (5, 17) von der dem Bedruckstotf (2) abgewandten Seite (Oberseite) beleuchtenden Lichtquelle (12) und einem iichteiek-Irischen Detektor (16) zum Empfang des von der Unterseite des Abschmierers (5, 17) an solchen Kontaktstellen zwischen dem Abschmierer (5, 17) end dem Bedruckstoff (2) reflektierten Lichts, an denen der Bedruckstoff (2) nicht bedruckt ist

2. Vorrichtung zur Messung des Trockengrades des Dmckfarbenauftrags auf Bedruckstoffen, die der Vorrichtung bahn- oder bogenförmig von einer Druckmaschine zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, d-3 ein Abschmierer (17) vorgesehen ist, der mit definierter Kraft Huf den durch eine Gegenkraft gestützten Bedruckstoff (2) aufpreßbar ist, daß der Abschmierer (17) ?-is Licht remittierendem Stoff besteht und als verdrehbar gelagerter Körper mit Zylindersymmetrie ausgebildet ist, der periodisch von dem Bedruckstoff (2) zu einer Reinigungsvorrichtung (21) abhebbar ist, und daß tine elektro-optische Meßeinrichtung (11) vorgeselien ist mit einer den Abschmierer (17) von außen beleuchtenden Lichtquelle (12) und einem lichtelektrischer! Detektor (16) zum Empfang des vci Abschmierer (17) an solchen Stellen reflektierten Lichts, die um einen festgelegten Drehwinkel von der Kontaktstelle zwischen dem Abschmierer (17) Und dem Bedruckstoff (2) entfernt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschmierer (5, 17) rnindestens zwei Felder (14, 15) optisch gleicher Eigenschaft aufweist, von denen nur eines mit dem Druckfarbenauftrag (1) in Kontakt verbringbar ist. daß der Lichtquelle (12) der elektro-optischen Meßeinrichtung (11) eine Zylinderlinsenoptik (13) liachgeordnet ist und der lichtelektrische Detektor (16) zwei Fotoempfänger (M, /?,/aufweist, von denen der eine Fotoempfänger (M) das von dem farbverichmierten Feld (14), dem Meßfeld, abgestrahlte Licht aufnimmt und ein Signal 5m abgibt, während der zweite Fotoempfänger (R) das von dem farbfreien Feld (16), dem Referenzfeld, abgestrahlte Licht aufnimmt und ein Signal Sr abgibt, wobei der Quotient dieser Signale (Sm.r) als Maß für den Trockengrad anzeigbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, b^r> dadurch gekennzeichnet, daß der Abschmierer (5) an einem Ende eines in der Mitte schwenkbar gelagerten, doppelarmigen Hebels (6) angeordnet ist und zur genauen Justierung des Anpreßdruckes des Abschmierers (5) an den Bedruckstoff (2) mindestens an einem der Hebelarme ein Gewicht (7, 10) längsverschiebbar und feststellbar angeordnet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, bei der der Abschmierer ein um eine Achse verdrehbarer Körper ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Körper (17) ein Auf-, Abwickelband zugeordnet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, be· der der Abschmierer ein um eine Achse verdrehbarer Körper ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Körper (17) ein endloses Band und eine Reinigungsvorrichtung (21) zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Gegenkörper (4) eine drehbar gelagerte Gummiwalze (22) ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet daß weitere Gummiwalzen (23) gegen den Bedruckstoff (2) anstellbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, durch welche die Meßdaten speicherbar und aufgrund dieser Meßdaten ein Durchschnittswert errechen- und ausgebbar ist.