WO2003070481A1 - Verfahren und einrichtung zum drucken, wobei vor dem auftrag der farbabstossenden oder farbanziehenden schicht eine benetzungsfördernde substanz aufgetragen wird - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum drucken, wobei vor dem auftrag der farbabstossenden oder farbanziehenden schicht eine benetzungsfördernde substanz aufgetragen wird Download PDF

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WO2003070481A1
WO2003070481A1 PCT/EP2003/001496 EP0301496W WO03070481A1 WO 2003070481 A1 WO2003070481 A1 WO 2003070481A1 EP 0301496 W EP0301496 W EP 0301496W WO 03070481 A1 WO03070481 A1 WO 03070481A1
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ink
repellent
layer
areas
print carrier
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PCT/EP2003/001496
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Martin Berg
Erich Kattner
Robert Link
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OCé PRINTING SYSTEMS GMBH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N3/00—Preparing for use and conserving printing surfaces
    • B41N3/006—Cleaning, washing, rinsing or reclaiming of printing formes other than intaglio formes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/10—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J29/00—Details of, or accessories for, typewriters or selective printing mechanisms not otherwise provided for
    • B41J29/17—Cleaning arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for generating a print image on a substrate, in which ink-attracting and ink-repellent areas are produced on the surface of the print substrate in accordance with the structure of the print image to be printed, the 0 ink-repellent areas having a layer of an ink-repellent Medium are provided, on the surface of the printing medium, ink is applied, which adheres to the ink-attracting areas and which is not accepted by the ink-repelling areas, and in which the color distributed on the surface is printed on the substrate.
  • multilayer processless thermal printing plates can be used as the printing medium, cf. e.g. WO00 / 16,988th
  • a hydrophobic layer on the surface of the print carrier is removed by partial burning away and a hydrophilic layer is exposed.
  • the hydrophilic layer can be wetted with an ink-repellent dampening solution.
  • the hydrophobic areas are ink-accepting and can absorb ink during the printing process.
  • a new printing plate must be used to create a new print image.
  • a method is known from US-A- ⁇ , 016,750, in which a dye-accepting substance is deposited from a film by means of a thermal transfer process, transferred to the hydrophilic surface of the print carrier and solidified in a fixing process.
  • the remaining hydrophilic areas are wetted with ink-repellent dampening solution.
  • the ink is then applied to the surface of the print carrier, which, however, only adheres to the areas provided with the ink-attracting substance.
  • the colored print image is then transferred to the carrier material. For creating a new print is a new film with the color. attracting substance necessary.
  • the surface of a print carrier is coated with an ink-repellent or ink-attracting layer.
  • ink-attracting areas and ink-repellent areas are correspondingly
  • a wetting-promoting substance with a molecular layer thickness is applied to the surface of the printing medium before the dampening solution layer is applied and structured. Accordingly, the function loading wetting and coating separated from each other, so that the dampening solution does not have to be loaded with wetting agents.
  • the method according to the invention allows the use of a very smooth surface of the print carrier, as a result of which the subsequent process steps are simplified, in particular the cleaning before a new structuring in digital printing. The wear on the printing surface is also reduced.
  • a printing device is specified by means of which the method can be implemented.
  • Advantageous exemplary embodiments are specified in the dependent claims relating to the method and to the printing device.
  • ink-repellent or ink-absorbing layer often occurs in the further description. This layer is adapted to the color to be applied.
  • the dampening solution layer is ink-repellent.
  • this dampening solution layer is ink-absorbing. In practice, predominantly oil-based inks are used, so that a water-containing dampening solution layer is ink-repellent.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a printing device in which a surfactant layer is applied
  • Figure 2 schematically shows a cross section through the print carrier before and after
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which a hydrophilized layer is structured
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which an applied hydrophilic layer is structured
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through the print carrier before and after the structuring of the hydrophilic layer
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the
  • FIG. 7 shows a cross section through an insulated electrode
  • FIG. 8 shows an arrangement with a plastic
  • Figure 9 shows an example of an indirect corona discharge
  • a printing medium 10 in the present case an endless belt, is guided through a pretreatment device 12, which has a scoop roller 14 and an application roller 16 contains.
  • the scoop roller 14 is immersed in a liquid contained in a container 13 which contains a wetting-promoting substance.
  • This substance which contains surfactant, is applied to the surface of the print carrier 10 via the application roller 16 in a molecular layer thickness.
  • the layer thickness is typically less than 0.1 ⁇ m.
  • the surface of the print carrier 10 is then guided in the direction of the arrow P1 to a dampening unit 18 which, via a scoop roller 20 and an application roller 22, applies an ink-repellent or ink-absorbing fountain solution, for example water, from a fountain solution reservoir 24 to the surface of the print carrier 10.
  • dampening solutions other than water can also be used.
  • the dampening solution layer can also be applied by other methods, for example by steaming or spraying.
  • the pressure-active surface of the print carrier 10 is completely provided with this dampening solution layer.
  • the dampening solution layer typically has a layer thickness of less than 1 ⁇ m.
  • the generally ink-repellent dampening solution layer is then structured by an image forming device 26.
  • laser radiation 28 is used for this.
  • FAR banteilde areas and ink-repelling areas corresponding to the structure of the generated to 'print image.
  • the structured dampening solution layer then arrives at an inking unit 30, which uses the rollers 32, 34, 36 to transfer ink from a storage container 38 onto the surface of the print carrier 10.
  • the oil-based ink adheres to areas without water-based dampening solution. It is pointed out that the ink can also be transferred to the surface of the print carrier 10 by spraying, knife coating or condensing.
  • the cleaning station 46 contains a brush 48 and a wiper lip 50 which are brought into contact with the surface of the print carrier 10. Cleaning can also be supported by using ultrasound, high-pressure liquid and / or steam. Cleaning can also be carried out using cleaning fluids and / or solvents.
  • a new application of the wetting-promoting substance e.g. a surfactant application, a dampening solution application and a new structuring take place.
  • a new print image can be printed each time the print carrier 10 rotates.
  • the cleaning device 46, the device 12 and the device 26 are then switched to inactive.
  • the print image that is still present in color residues is then recolored and re-printed by the inking unit 30. In this operating mode, a large number of identical print images can be printed.
  • the wetting-promoting layer 52 makes it possible to dispense with the otherwise roughened, porous printing plate surface. Instead, a smooth surface of the print carrier 10 is possible, which can be cleaned with significantly less effort. A fast and stable cleaning process is essential for such a digital flat printing process or offset printing process and is a decisive factor for its effectiveness. Accordingly, the surface of the print carrier 10 has a roughness that is smaller than the roughness used in the standard offset printing method.
  • the average roughness depth R z is typically less than 10 ⁇ m, preferably less than 5 ⁇ m. Expressed as the center roughness value R a , the roughness value is in the range less than 2 ⁇ m, preferably less than 1 ⁇ m.
  • Figures 3, 4 and 5 show a further embodiment of the invention.
  • the ink-repellent or ink-attracting agent is applied before the application
  • Layer on the usable ' surface of the print carrier a structuring of a hydrophilic layer with a molecular layer thickness.
  • a steam device 60 is used, which acts on the surface of the pressure carrier 10 with hot steam.
  • Print carrier .10 has an Si02 coating on its surface. After the steam treatment, the pressure carrier 10 is dried by a suction device 62. The hot water vapor creates a hydrophilic molecular structure, eg SiOH, on the outer surface. After the subsequent structuring by the structuring device 26 by means of laser radiation 28, hydrophilic areas and hydrophobic areas are created in accordance with the structure of the printed image to be printed.
  • the downstream dampening unit 18 Through the downstream dampening unit 18, the entire usable surface of the printing medium 10 is brought into contact with a dampening solution layer, the dampening solution accumulating only on the hydrophilic areas, so that ink-attracting areas and ink-repellent areas are formed in accordance with the structuring carried out.
  • the inking unit 30 then applies the ink, the oil-containing ink accumulating in areas without water-containing dampening solution.
  • the printed image is then reprinted onto the carrier material 40.
  • the hydrophilic layer is structured on the surface of the print carrier 10 in accordance with the print image.
  • the hydrophilic layer is extremely thin and is only a few nanometers, typically less than 4 hm. It can therefore be structured with very little energy expenditure during a printing cycle, the hydrophilic molecular layer disappearing.
  • the dampening solution is then applied, which creates a moisture film only on the non-hydrophilic areas. Inking and transfer printing takes place according to the known principles of planographic printing or offset printing described.
  • the hydrophilic layer can also be removed, but does not necessarily have to be removed, the printing cycle can begin again.
  • the hydrophilic layer is regenerated or reapplied and then the hydrophilic layer is structured according to the new image data.
  • An advantageous arrangement is the combination of the hydrophilization with the cleaning.
  • both the cleaning and the h 'ydrophil are used.
  • the cleaning and the creation of the hydrophilic layer are then carried out in a single process step.
  • a new structuring can take place per revolution of the print carrier 10, as a result of which a new print image is printed per revolution.
  • the devices for the restructuring are then switched to inactive.
  • Plastic print media or metallic print media cannot do this without further measures, such as roughening, application of surfactants, generation of micro capillaries, etc.
  • the contact angle from water to polyimide or polycarbonate is approx. 75 °.
  • metal surfaces, which in their purest form have very high surface energies and thus the smallest contact angles, show relatively hydrophobic behavior under normal ambient conditions. This is essentially due to the oxidation layer effective on metal surfaces, which always forms under normal conditions. Even the slightest contamination has a negative impact on the desired surface energy.
  • Kunststoff- angles of over 70 ° can often be found in practice.
  • a corona treatment of the surface of the print carrier 10 is carried out for hydrophilization.
  • a high voltage generator 70 generates an alternating voltage in the range from 10 to 30 kV, preferably in the range from 15 to 20 kV, at a frequency from 10 to 40 kHz, preferably in the range from 15 to 25 kHz.
  • An output terminal of the high voltage generator 70 is connected to an insulated electrode 72.
  • the other output connection is placed on a sliding contact 74 which is connected to the pressure carrier 10.
  • the cleaning effect is in the foreground, with degreasing of the surface and removal of the oxide layer increasing the surface energy and thus reactivating the hydrophilic properties of metals.
  • contact angles to water of up to less than 20 ° can be achieved with plastic surfaces and with metal surfaces.
  • Corona treatment changes the physical surface properties of the wearer beforehand, but not its mechanical properties. There are no visible changes, for example with a scanning electron microscope. weisbar.
  • the hydrophilized capitalization can be improved by supplying process gases, preferably oxygen or nitrogen..
  • a dampening solution is applied to the hydrophilized surface of the print carrier 10 in the dampening unit 18; Structuring is then carried out with the aid of laser radiation 28.
  • the structured dampening solution layer is inked by the inking unit 30 and the ink is later printed onto the carrier material 40. Color residues are removed in the cleaning station 46. Since the surface of the print carrier 10 is also very smooth, as in the previous examples, the cleaning process is simple and can be implemented with high effectiveness. The cyclical printing process can then start again. Alternatively, a restructuring can also be omitted and the previous print image is inked and reprinted.
  • FIG. 7 shows the insulated electrode 72.
  • a metallic core 76 is surrounded by a ceramic jacket 78. With such a structure, electrical flashovers are prevented. This is particularly advantageous' when 10 metal is used as a carrier. Alternatively, the insulation can also be created by a plastic jacket.
  • Figure 8 shows the structure of a print carrier 10
  • An electrode plate 80 is arranged on the side of the print carrier 10 which lies opposite the electrode 72.
  • the electrode 72 can be designed without insulation.
  • FIG. 9 shows a hydrophilization process with an indirect corona treatment.
  • the output connections of the High-voltage generator 70 are connected to two electrodes 82, -84, which are arranged above the pressure carrier 10.
  • the electrical discharges generated by the high voltage between the two electrodes 82, 84 generate ions which are directed to the surface of the pressure carrier 10 by an air stream or process gas stream and which develop the wetting-promoting effect here.
  • a blower 86 is used to generate the flow.
  • a low-pressure plasma treatment can also be used, which increases the surface energy on the surface of the print carrier 10.
  • a high-voltage discharge is generated under vacuum conditions, for example in the range from 0.3 to 20 mbar, by which process gas is ionized and brought into the plasma state.
  • This plasma comes into contact with the surface of the print carrier 10.
  • the effect of the plasma can be compared with the effect of the corona treatment.
  • the layer thickness is typically in the range of 1 ⁇ m.
  • Drophilticians Kunststoffmaschine by the method described Hy there are various advantages. There is no need for the roughened porous printing plate surface as in the standard off-printing process. Instead, a very smooth surface is possible, the roughness range of which is very low, for example in a range of the average roughness value R a ⁇ 1 ⁇ m. This enables a quick and stable cleaning process for the surface.
  • the described printing process there is neither a permanent change in the molecular or atomic structure of the material of the print carrier nor a permanent wetting promoting layer firmly anchored to the print carrier necessary.
  • the described hydrophilization process enables the print carrier to be optimized with regard to other requirements without taking the surface energy into account.
  • the described hydrophilization process also makes it possible to dispense with the additives required for wetting in offset printing. A further application of additional wetting-promoting substances is no longer necessary. This avoids a relatively complicated process control and reduces the additional expenditure on consumables. Another advantage is the cleaning effect of the hydrophilization process. It supports the cleaning process necessary for the digital printing process and thus further reduces the hardware expenditure required.
  • Figure 10 shows another embodiment.
  • the constant and precisely defined thickness of the dampening solution layer plays on the surface of the printing medium play a crucial role in the stability and efficiency of the printing process.
  • a printing device is described which allows and monitors a defined, controllable and controllable very thin application of the dampening solution.
  • the standardized offset printing process generally uses a dampening unit consisting of a number of rotating rollers to apply the dampening solution. Together with a roughened or porous printing plate with good water content, a water film is obtained which is sufficiently stable for standard offset printing.
  • the amount of dampening solution and the thickness of the dampening solution layer can be adjusted, for example, by the delivery of certain rollers to one another or the speed of the scoop roller. This leads to the storage effect of the dampening system and also the pressure plate to a strongly delayed reaction to adjustment measures.
  • the roughened, strongly water-storing pressure plates are absolutely necessary for the generation of a sufficiently stable water film. It is also known from the prior art to produce a very thin film of water by cooling the printing plate and the consequent condensation of the atmospheric moisture on the printing plate.
  • the thickness of the water film is strongly dependent on the ambient conditions, such as air humidity and temperature, and can hardly be kept constant over a long period.
  • a structure is used which is similar to the structure described in DE-A-101 32 204 mentioned at the outset and which implements a CTP method (computer-to-press method).
  • the printing device shown in FIG. 10 makes it possible to generate different print images on the same surface of the cylindrical print carrier 10.
  • the printing device contains the inking unit 30, with a plurality of rollers, through which the oil-containing ink is transferred from the reservoir 38 to the surface of the printing medium 10.
  • the colored surface of the printing medium 10 transfers the ink to a blanket cylinder 90. From there, the ink reaches the paper web 40, which is pressed against the blanket cylinder 90 by the impression cylinder 42.
  • the dampening unit 18 transfers dampening solution, for example water, from the dampening solution storage container 24 to the surface of the printing medium 10 via three rollers Plasma treatment can be brought into a more hydrophilic state, as has already been described above.
  • the dampening solution layer is supplied by means of an energy supply Laser beam 28 selectively removed and the desired image structure is created.
  • the inking 30 then takes place at the ink-attracting areas of the structure. After structuring 'is the color using a fixing solidified 92nd
  • Two operating modes are also possible in this example.
  • a first operating mode a large number of printing processes take place before the surface is structured again.
  • the print image located on the print carrier 10 is inked and re-printed once per print, i.e. the printed image is colored several times.
  • a second operating mode a new print image is applied to the surface of the print carrier.
  • This cleaning station can be pivoted towards the pressure carrier 10 according to the arrow P2 and pivoted away from it again. Further details of the construction of the printing device according to FIG. 10 are described in the aforementioned DE-A-101 32 204.
  • an energy source 94 is arranged after the dampening unit 18, which emits thermal energy to the dampening solution film on the surface of the printing medium 10. This energy reduces the thickness of the dampening solution layer.
  • the energy source is followed by a layer thickness measuring device 96.
  • This layer thickness measuring device 96 determines the current thickness of the dampening solution film and emits an electrical signal corresponding to the thickness to a control 98.
  • the controller 98 compares the measured actual thickness with a predetermined target thickness. In the event of a deviation between the target and actual values, the energy source 94 is controlled in such a way that the thickness of the dampening solution layer is reduced to the desired target thickness.
  • the layer thickness measuring device 96 can, for example, operate in a contactless manner using the triangulation method, the transmission method or the capacitive method.
  • One or more IR lamps, radiant heaters, laser systems, laser diodes or heating elements can be considered as energy source 94.
  • the interaction of the energy source 94, the layer thickness measuring device 96 and the control 98 can be such that only a monitoring function is carried out. If the layer thickness exceeds or falls below a predetermined target value, a corresponding warning signal is emitted and the energy supply for the energy source 94 is then reset.
  • the energy source 94, the layer thickness measuring device 96 and the controller 98 can, however, also be combined to form a control loop in which the energy source 94 is controlled in such a way that, in the event of a control deviation between the actual value and the target value of the layer thickness, this control deviation is minimized and preferably to zero is regulated.
  • the energy source 94 can be controlled by the control with the aid of an analog voltage regulation or digitally by a pulse modulation, as is indicated by the signal sequence 100.
  • both an endless belt and a cylinder can be used as the print carrier.
  • the transfer printing onto the carrier material can take place directly or with the interposition of a rubber blanket cylinder or further intermediate cylinders for color splitting.
  • the layer thickness control according to the example according to FIG. 10 can also be used for the other examples.
  • the applied color can be fixed using a fixing device.
  • the cleaning station 46, the dampening unit 18 and the image generation device can be switched inactive and active, for example by pivoting.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial (40), bei dem die Oberfläche eines Druckträgers (40) mit einer farbabstossenden oder farbanziehenden Schicht (54) überzogen wird. In einem Strukturierungsprozess werden farbanziehende Bereiche und farbabstossende Bereiche entsprechend der Struktur des zu druckenden Druckbildes erzeugt, wobei auf die Oberfläche Farbe aufgetragen wird, die an den farbanziehenden Bereichen anhaftet und die von den farbabstossenden Bereichen nicht angenommen wird. Vor dem Auftragen der farbabstossenden oder farbanziehenden Schicht (54) wird eine benetzungsfördernde Substanz (52) in molekularer Schichtdicke auf die Oberfläche des Druckträgers (10) aufgetragen.

Description

VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUM DRUCKEN, WOBEI VOR DEM AUFTRAG DER FARBABSTOSSENDEN ODER FARBANZIΞHENDEN SCHICHT EINE BENETZUNGSFORDERNDE SUBSTANZ AUFGETRAGEN WIRD
5 Die- Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial, bei dem auf der Oberfläche des Druckträgers farbanziehende und farbabstoßende Bereiche entsprechend der Struktur des zu bedruckenden Druckbildes erzeugt werden, wobei die 0 farbabstoßenden Bereiche mit einer Schicht aus einem farbabstoßenden Medium versehen werden, auf die Oberfläche des Druckträgers Farbe aufgetragen wird, die an den farbanziehenden Bereichen anhaftet und die von den farbabstoßenden Bereichen nicht angenommen wird, und bei dem die auf der 5 Oberfläche verteilte Farbe auf das Trägermaterial gedruckt wird.
Im Stand der Technik sind wasserlos arbeitende Offset- Druckverfahren bekannt, deren nicht druckende Bereiche 0 fettabstoßend sind und deshalb keine Druckfarbe annehmen. Die druckenden Bereiche sind dagegen fettanziehend und nehmen die fetthaltige Druckfarbe auf. Entsprechend der Struktur des zu druckenden Druckbildes sind auf der Druckplatte farbanziehende und farbabstoßende Bereiche ver- 5 teilt. Die Druckplatte kann für eine Vielzahl von Umdruckvorgängen verwendet werden. Für jedes Druckbild muß eine neue Platte mit farbanziehenden und farbabstoßenden Bereichen erzeugt werden.
0 Aus der US-A-5, 379, 698 ist ein Verfahren bekannt, das Di- rect-Imaging-Verfahren genannt wird, bei dem in der Druckeinrichtung auf einer mehrschichtigen, silikonbeschichteten Folie durch selektives Wegbrehnen der Silikondeckschicht eine Druckvorlage erstellt wird. Die silikonfreien 5 Stellen sind die farbanziehenden Bereiche, die während des Druckvorganges Druckfarbe annehmen. Für jedes neue Druckbild bedarf es einer neuen Folie. Bei dem mit Wasser arbeitenden Standard-Offset-Verfahren werden auf der Oberfläche des Druckträgers hydrophobe und hydrophile Bereiche entsprechend der Struktur des zu be- druckenden Durckbildes erzeugt. Vor dem Auftragen der
Farbe wird unter Verwendung von Auftragswalzen bzw. Sprühvorrichtungen zunächst ein dünnner Feuchtigkeitsfilm auf den Druckträger aufgebracht, der den hydrophilen Bereich des Druckträgers benetzt. Anschließend überträgt die Farbwalze Farbe auf die Oberfläche des Druckträgers, die jedoch ausschließlich die nicht mit dem Feuchtigkeitsfilm bedeckten Bereiche benetzt. Nach dem Einfärben wird schließlich die Farbe auf das Trägermaterial übertragen.
Im bekannten Offset-Druckverfahren können als Druckträger mehrschichtige prozesslose Thermodruckplatten verwendet werden, vgl. z.B. WO00/16988. Entsprechend den Strukturen des zu bedruckenden Druckbildes wird auf der Oberfläche der Druckträgers eine hydrophobe Schicht durch partielles Wegbrennen entfernt und eine hydrophile Schicht freigelegt. Die hydrophile Schicht kann mit einem farbabstoßenden Feuchtmittel benetzt werden. Die hydrophoben Bereiche sind farbannehmend und können während des Druckvorgangs Druckfarbe aufnehmen. Zum Erstellen eines neuen Druckbil- des muß eine neue Druckplatte verwendet werden.
Weiterhin ist ein Verfahren aus der US-A-β, 016,750 bekannt, bei dem aus einer Folie eine färbanziehende Substanz mittels eines Thermotransferverfahrens abgeschieden, auf die hydrophile Oberfläche des Druckträgers übertragen und in einem Fixierprozess verfestigt wird. Im Druckprozeß werden die freibleibenden hydrophilen Bereiche mit farbabstoßendem Feuchtmittel benetzt. Anschließend wird die Farbe auf die Oberfläche des Druckträgers aufgebracht, die jedoch nur an den mit der farbanziehenden Substanz versehenen Bereichen haftet. Das eingefärbte Druckbild wird dann auf das Trägermaterial übertragen. Für das Erstellen eines neuen Druckbildes ist eine neue Folie mit der far- . banziehenden Substanz notwendig.
Im Standard-Offset-Verfahren oder Flachdruckverfahren wird die Benetzung der Druckplatte mit dem farbabstoßenden
Feuchtmittel durch ein gezieltes Aufrauhen und Strukturieren der Plattenoberfläche erreicht. Die dabei entstehende Oberflächenvergrößerung und Porosität erzeugt Mikrokapillaren und führt zu einer Erhöhung der wirksamen Oberflä- chenenergie und somit zu einer guten Benetzung bzw. Spreitung des Feuchtmittels. Als weitere Maßnahmen werden beim Offsetdruck benetzungsfördernde Substanzen dem Feuchtmittel zugesetzt. Diese setzen die Oberflächenspannung des Feuchtmittels herab, was ebenso zu einer verbesserten Be- netzung der Oberfläche des Druckträgers führt. In diesem Zusammenhang wird auf die Literatur Teschner, H.: Offset- technik, 5. Auflage, Fellbach, Fachschriften-Verlag 1983, S. 193 - 202 und S. 350, verwiesen.
Aus der US-A-5, 067, 404 ist ein Druckverfahren bekannt, bei dem auf der Oberfläche des Druckformats ein Feuchtmittel aufgebracht wird. Das Feuchtmittel wird durch selektives Aufbringen von Strahlungsenergie in Bildbereichen verdampft. Die wasserfreien Bereiche bilden später die farb- tragenden Bereiche, die an einer Entwicklungseinheit vorbeigeführt werden und mittels eines Farbdampfes eingefärbt werden. Zum Erzeugen des strukturierten Feuchtmittelfilms sind energieintensive partielle Verdampfungsvorgänge erforderlich.
Weiterhin wird auf die Patentdokumente WO 97/36746 und WO 98/32608 verwiesen. Bei dem in der WO 97/36746 beschriebenen Verfahren wird das Feuchmittel durch Verdampfen eines diskreten Wasservolumens erzeugt, das auf der Oberfläche des Druckträgers kondensiert. Gemäß der WO
98/32608 und der daraus hervorgegangenen US-A-6, 295, 928 wird ein kontinuierlicher Eisfilm aufgebracht und struktu- riert. In beiden Fällen muß lokal hohe thermische Energie zur Strukturierung angewandt werden. Die vorgenannten Dokumente US-A-5,067,404, WO 98/32608 (US-A-6, 295, 928) und WO 97/36746 derselben Anmelderin werden hiermit durch Be- zugnahme in den Offenbarungsbereich der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen.
Aus der DE-A-10132204 (nicht vorveröffentlicht) derselben Anmelderin wird ein CTP-Verfahren (Computer-To-Press-Ver- fahren) beschrieben, wobei auf derselben Oberfläche des
Druckträgers mehrfach Strukturierungsprozesse durchgeführt werden können. Die Oberfläche eines Druckträgers wird mit einer farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht überzogen. In einem Strukturierungsprozess werden farbanziehende Bereiche und farbabstoßende Bereiche entsprechend- der
Struktur des zu druckenden Druckbildes erzeugt. Die farbanziehenden Bereiche werden dann mit Farbe eingefärbt. Vor einem neuen Strukturierungsprozess wird die Oberfläche des Druckträgers gereinigt und erneut mit einer farbabsto- ßenden oder farbanziehenden Schicht überzogen. Als Schicht wird eine Feuchtmittelschicht oder eine Eisschicht verwendet. Dieses Patentdokument DE-A-10 132 204 wird hiermit durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Druckverfahren und eine Druckeinrichtung anzugeben, das für den Digitaldruck mit veränderlichem Druckbild einen vereinfachten Aufbau hat und eine hohe Druckqualität sichert.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird vor dem Auftragen und Strukturie- ren der Feuchtmittelschicht eine benetzungsfördernde Substanz in molekularer Schichtdicke auf die Oberfläche des Druckträgers aufgetragen. Demgemäß wird die Funktion Be- netzung und Beschichtung voneinander getrennt, wodurch das Feuchtmittel nicht mit Benetzungsmitteln belastet werden muß. Das Verfahren nach der Erfindung gestattet die Verwendung einer sehr glatten Oberfläche des Druckträgers, wodurch die nachfolgenden Prozeßschritte vereinfacht sind, insbesondere die Reinigung vor einer erneuten Strukturierung im Digitaldruck. Außerdem wird der Verschleiß der Druckoberfläche verringert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Druckeinrichtung angegeben, durch die das Verfahren realisiert werden kann. In den abhängigen Ansprüchen zu dem Verfahren und zu der Druckeinrichtung sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele angegeben.
Es ist anzumerken, daß in der weiteren Beschreibung häufig der Begriff farbabstoßende oder farbaufnehmende Schicht vorkommt. Diese Schicht ist an die aufzubringende Farbe angepaßt. Zum Beispiel bei einer wasserhaltigen Feucht it- telschicht und einer ölhaltigen Farbe ist die Feuchtmittelschicht farbabstoßend. Ist die Farbe jedoch wasserhaltig, so ist diese Feuchtmittelschicht farbanziehend. In der Praxis kommen überwiegend ölhaltige Farben zum Einsatz, so daß eine wasserhaltige Feuchtmittelschicht farb- abstoßend ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Druckeinrichtung, bei der eine Ten- sidschicht aufgebracht wird,
Figur 2 schematisch einen Querschnitt durch den Druckträger vor und nach der
Strukturierung durch einen Laserstrahl, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine hydrophilisierte Schicht strukturiert wird,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine aufgetragene hydrophile Schicht strukturiert wird,
Figur 5 einen schematischen Querschnitt durch den Druckträger vor und nach der Strukturierung der hydrophilen Schicht,
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die
Hydrophilisierung durch eine Koronaentladung erfolgt,
Figur 7 einen Querschnitt durch eine isolierte Elektrode,
Figur 8 eine Anordnung bei einem Kunststoff-
Druckträger,
Figur 9 ein Beispiel für eine indirekte Koronaentladung, und
Figur 10 eine Druckeinrichtung mit einer Regelung der Feuchtmittel-Schichtstärke.
In Figur 1 ist in einer Prinzipdarstellung eine Druckeinrichtung dargestellt, die ähnlich aufgebaut ist, wie sie in der US-A-5, 067, 404 derselben Anmelderin beschrieben ist. Ein Druckträger 10, im vorliegenden Fall ein endloses Band, wird durch eine Vorbehandlungsvorrichtung 12 geführt, die eine Schöpfwalze 14 und eine Auftragswalze 16 enthält. Die Schöpfwalze 14 taucht in eine in einem Behälter 13 enthaltene Flüssigkeit ein, die eine benetzungsfördernde Substanz enthält. Auf die Oberfläche des Druckträgers 10 wird über die Auftragswalze 16 diese Substanz, die Tensid enthält, in einer molekularen Schichtdicke aufgetragen. Die Schichtdicke ist typischerweise kleiner als 0,1 μm. Die Oberfläche des Druckträgers 10 wird dann in Pfeilrichtung Pl zu einem Feuchtwerk 18 geführt, der über eine Schöpfwalze 20 und eine Auftragswalze 22 ein farbab- stoßendes oder farbanziehendes Feuchtmittel, zum Beispiel Wasser, aus einem Feuchtmittelvorratsbehälter 24 auf die Oberfläche des Druckträgers 10 aufträgt. Grundsätzlich können auch andere Feuchtmittel als Wasser verwendet werden. Der Auftrag der Feuchtmittelschicht kann auch durch andere Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Dampfen oder Sprühen. Die druckaktive Oberfläche des Druckträgers 10 wird vollkommen mit dieser Feuchtmittelschicht versehen. Die Feuchtmittelschicht hat typischerweise eine Schichtdicke kleiner als 1 μm.
Die im allgemeinen farbabstoßende Feuchtmittelschicht wird danach durch eine Bilderzeugungsvorrichtung 26 strukturiert. Im vorliegenden Fall wird hierzu Laserstrahlung 28 verwendet. Bei diesem Strukturierungsprozess werden far- banziehende Bereiche und farbabstoßende Bereiche entsprechend der Struktur des zu' druckenden Druckbildes erzeugt. Anschließend gelangt die strukturierte Feuchtmittelschicht zu einem Farbwerk 30, welches mit Hilfe der Walzen 32, 34, 36 Farbe aus einem Vorratsbehälter 38 auf die Oberfläche des Druckträgers 10 überträgt. Die ölhaltige Farbe lagert sich an Bereichen ohne wasserhaltiges Feuchtmittel an. Es wird darauf hingewiesen, daß die Farbe auch durch Sprühen, Rakeln oder Kondensieren auf die Oberfläche des Druckträgers 10 übertragen werden kann.
Beim Weitertransport des Druckträgers 10 erfolgt ein Umdruck auf ein Trägermaterial 40, im allgemeinen eine Pa- pierbahn. Zum Umdrucken wird das Trägermaterial 40 zwi- . sehen zwei Walzen 42, 44 hindurchgeführt. Beim Umdruckpro- zess können zwischen der Walze 42 und dem Druckträger 10 ein Gummituchzylinder (nicht dargestellt) und weitere Zwi- schenzylinder geschaltet werden, die eine Farbspaltung bewirken, wie dies aus dem Bereich der Offset-Druckverfahren an sich bekannt ist.
Beim weiteren Transport des Druckträgers 10 wird die Ober- fläche des Druckträgers 10 in einer Reinigungsstation 46 gereinigt. Hierbei werden die Farbreste sowie auch die Reste der Tensidschicht entfernt. Die Reinigungsstation 46 enthält eine Bürste 48 und eine Wischlippe 50, welche mit der Oberfläche des Druckträgers 10 in Kontakt gebracht werden. Weiterhin kann das Reinigen durch Verwendung von Ultraschall, Hochdruckflüssigkeit und/oder Dampf unterstützt werden. Die Reinigung kann auch unter Einsatz von Reinigungsflüssigkeiten und/oder Lösungsmitteln erfolgen.
Anschließend kann ein neuer Auftrag der benetzungsfördern- den Substanz, z.B. ein Tensidauftrag, und ein Feuchtmittelauftrag sowie eine erneute Strukturierung erfolgen. Auf diese Weise kann bei jedem Umlauf des Druckträgers 10 ein neues Druckbild gedruckt werden. Es ist jedoch auch mög- lieh, dasselbe Druckbild mehrfach zu drucken. Die Reinigungsvorrichtung 46, die Vorrichtung 12 und die Vorrichtung 26 werden dann inaktiv geschaltet. Das noch in Farbresten vorhandene Druckbild wird dann durch das Farbwerk 30 erneut eingefärbt und umgedruckt. Bei dieser Betriebs- art kann also eine Vielzahl gleicher Druckbilder gedruckt werden.
Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den Druckträger 10 vor und nach der Strukturierung mit Hilfe des Laserstrahls 28. Gemäß der Erfindung wird die Benetzung durch den Auftrag einer benetzungsfördernden Substanz auf die Druckträgeroberfläche 10 gefördert. Dies geschieht innerhalb des Druckzyklus vor dem Auftrag des farbabsto-- ßenden Feuchtmittels. Die benetzungsfördernde Substanz läßt sich bedingt durch ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften als extrem dünne ' Schicht von wenigen Mole- küllagen, vorzugsweise kleiner als 0,lμm, auf die Oberfläche auftragen. Diese Schicht reicht aus, um an ihrer freien Oberfläche die Benetzung mit dem farbabstoßenden Feuchtmittel zu begünstigen, so daß dieses ebenfalls als sehr dünne Schicht 54, vorzugsweise kleiner als 1 μm, auf- getragen werden kann. Der weiterführende Druckprozess wird durch die geringe Menge der benetzungsfordernden Substanz, in diesem Fall eine Tensidschicht 52, nicht beeinträchtigt. Sie kann durch den im Druckzyklus integrierten Rei- nigungsprozess leicht wieder beseitigt werden.
Vorteile ergeben sich vor allem im Bereich des digitalen Flachdrucks bzw. Offsetdrucks, d.h. einem Flachdruckverfahren bzw. Offsetdruckverfahren mit wechselnder Druckinformation von Druckzyklus zu Druckzyklus. Durch die benet- zungsfördernde Schicht 52 kann auf die sonst übliche aufgerauhte, poröse Druckplattenoberfläche verzichtet werden. Stattdessen ist eine glatte Oberfläche des Druckträgers 10 möglich, die mit deutlich geringerem Aufwand zu reinigen ist. Ein schneller und stabiler Reinigungsvorgang ist für ein derartiges digitales Flachdruckverfahren bzw. Offsetdruckverfahren unabdingbar und ein entscheidender Faktor für dessen Effektivität. Demgemäß hat die Oberfläche des Druckträgers 10 eine Rauhheit, die kleiner ist als die beim Standard-Offsetdruckverfahren verwendete Rauhheit. Typischerweise liegt die mittlere Rauhtiefe Rz kleiner als 10 μm, vorzugsweise kleiner als 5 μm. Als Mittenrauhwert Ra ausgedrückt, liegt der Rauhheitswert im Bereich kleiner als 2 μm, vorzugsweise kleiner als 1 μm.
Eine Veränderung in der molekularen bzw. atomaren Struktur des Materials des Druckträgers sowie eine permanente und fest mit der Oberfläche des Druckträgers verankerte benet- zungsfordernde Schicht ist nicht notwendig. Die hier vorgeschlagene zusätzlich aufgebrachte benetzungsfördernde Substanz, beispielsweise die Tensidschicht 52, entfaltet •bereits bei geringsten Mengen ihre benetzungsfördernde Wirkung. Demgemäß ist ihr Einfluss auf die Eigenschaften des Druckträgers 10 in vielerlei Hinsicht vernachlässigbar. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem nun möglichen Verzicht auf die beim Offsetdruck in Feuchtmitteln üblicherweise vorhandenen benetzungsfordernden Zusätze.
Gemäß der Figur 2 wird durch den Laserstrahl 28 die Feuchtmittelschicht 54 und die Tensidschicht 52 entsprechend der geforderten Bildstruktur entfernt. Diese Bereiche werden dann durch das Farbwerk 30 mit Farbe einge- färbt. Aufgrund der sehr glatten Oberfläche des Druckträgers 10 ist die Reinigung erleichtert, wobei die Tensidschicht 52 wieder vollständig entfernt wird. Weiterhin ist der Verschleiss der Oberfläche des Druckträgers 10 vermindert.
In den folgenden Figuren werden funktionsgleiche Elemente gleich bezeichnet. Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 3 erfolgt im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 vor dem Auftrag der farbabstoßenden oder farbanziehenden
Schicht auf der nutzbaren' Oberfläche des Druckträgers eine Strukturierung einer hydrophilen Schicht mit einer molekularen Schichtdicke. Beim vorliegenden Beispiel wird eine Dampf orrichtung 60 verwendet, die die Oberfläche des Druckträgers 10 mit heißem Wasserdampf beaufschlagt. Der
Druckträger .10 ist an seiner Oberfläche mit einer Si02-Be- schichtung versehen. Nach der Dampfbehandlung wird der Druckträger 10 durch eine Absaugvorrichtung 62 getrocknet. Der heiße Wasserdampf erzeugt an der äußeren Oberfläche eine hydrophile Molekülstruktur, z.B SiOH. Nach der anschließenden Strukturierung durch die Struktu- rierungsvorrichtung 26 mittels Laserstrahlung 28 entstehen hydrophile Bereiche und hydrophobe Bereiche entsprechend der Struktur des zu druckenden Druckbildes. Durch das nachgeschaltete Feuchtwerk 18 wird die gesamte nutzbare Oberfläche des Druckträgers 10 mit einer Feuchtmittelschicht in Kontakt gebracht, wobei sich das Feuchtmittel nur an den hydrophilen Bereichen anlagert, so daß farbanziehende Bereiche und farbabstoßende Bereiche entsprechend der vorgenommenen Strukturierung entstehen. Anschließend erfolgt ein Farbauftrag durch das Farbwerk 30, wobei sich die ölhaltige Farbe an Bereichen ohne wasserhaltiges Feuchtmittel anlagert. Anschließend erfolgt das Umdrucken des Druckbildes auf das Trägermaterial 40.
Nach dem Weitertransport des Druckträgers 10 wird seine Oberfläche in einer Reinigungsstation 46 gereinigt. Es werden die Farbreste sowie auch die Reste einer eventuellen benetzungsfordernden Substanz entfernt. Anschließend kann ein neuer Strukturierungsprozeß erfolgen.
Bei dem vorliegenden Beispiel nach Figur 3 wird die hydrophile Schicht auf der Oberfläche des Druckträgers 10 entsprechend dem Druckbild strukturiert. Die hydrophile Schicht ist extrem dünn und beträgt nur einige Nanometer, typischerweise kleiner 4 hm. Sie kann daher mit sehr geringem Energieaufwand während eines Druckzyklus strukturiert werden, wobei die hydrophile Molekularschicht verschwindet. Anschließend erfolgt der Feuchtmittelauftrag, der nur auf den nicht hydrophilen Bereichen einen Feuchtigkeitsfilm erzeugt. Einfärben und Umdrucken erfolgt nach den beschriebenen bekannten Prinzipien des Flachdrucks bzw. Offset-Drucks . Nach der Reinigung, bei der neben den Farbresten auch die hydrophile Schicht entfernt werden kann, jedoch nicht unbedingt entfernt werden muß, kann der Druckzyklus von neuem beginnen. Die hydrophile Schicht wird regeneriert oder neu aufgetragen und anschließend wird die hydrophile Schicht entsprechend den neuen Bilddaten strukturiert.
Beim Beispiel nach Figur 3 erfolgt das Erzeugen der hydro- philen Schicht durch Aktivieren der Oberfläche des Druckträgers und durch eine geeignete Änderung der äußeren molekularen Oberflächenstruktur. Beispielsweise kann dies durch den Einsatz chemischer Aktivatoren, reaktiver Gase und/oder einer geeigneten Energiezufuhr ermöglicht werden. Neben der Verwendung von Wasserdampf wie im Beispiel nach Figur 3 kann auch durch Einwirken von heißem Wasser und durch Laugen, wie z.B. NaOH, eine hydrophile SiOH-Struktur an der Oberfläche ausgebildet werden. Der Druckträger ist hierzu mit einer Si02-Beschichtung zu versehen. Es ist auch möglich, daß der Druckträger ein Aktivatorbad durchläuft, um eine Hydrophilisierung der Oberfläche zu erzeugen. Möglich ist auch der Auftrag eines Aktivators über ein Düsensystem. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch Beflammen der Oberfläche des Druckträgers 10 die hy- drophile Schicht zu erzeugen. Auch hierbei entstehen benetzungsfördernde Oberflächenstrukturen in einer molekularen Schichtstärke.
Eine vorteilhafte Anordnung ist die Kombination der Hydro- philisierung mit der Reinigung. So kann z.B. sowohl die reinigende als auch die h'ydrophilisierende Wirkung eines heißen Wasserstrahls bzw. eines heißen WasserdampfStrahls genutzt werden. Die Reinigung und die Erzeugung der hydrophilen Schicht werden dann in einem einzigen Prozeßschritt durchgeführt.
In Figur 4 ist eine weitere Variante dargestellt. Hierbei wird zum Erzeugen der hydrophilen Schicht eine benetzungsfördernde Substanz auf die Oberfläche des Druckträgers aufgetragen. Beispielsweise kann die bei der Ausführungsform nach Figur 1 beschriebene Vorbehandlungsvorrichtung 12 genutzt werden. Mit Hilfe der Schöpfwalze 14 und der Auftragswalze 16 kann aus dem Behälter 13 eine Flüssigkeit aufgetragen werden, die eine benetzungsfördernde Substanz, z.B. ein Tensid enthält, in- einer molekularen Schichtdicke aufgetragen werden. Auch hier ist die Schichtdicke typi- scherweise kleiner als 0,1 μm. Als weitere benetzungsfördernde Substanz kommen auch Alkohole in Betracht. Der Auftrag kann alternativ auch durch Aufrakeln, Aufsprühen und Aufdampfen erfolgen.
Aufgrund der sehr dünnen hydrophilen Schicht in molekularer Schichtstärke kann das partielle Entfernen dieser hydrophilen Schicht durch lokale thermische Energiezuführung erfolgen. Aufgrund der geringen Schichtdicke kann der Energieaufwand gering sein. Neben der in den Figuren 3 und 4 verwendeten Laserstrahlung 28 können auch Laserdioden, LEDs, LED-Kämme oder Heizelemente eingesetzt werden.
Auch bei dem Beispiel nach den Figuren 3 und 4 kann je Umlauf des Druckträgers 10 eine erneute Strukturierung er- folgen, wodurch je Umlauf ein neues Druckbild gedruckt wird. Es ist jedoch auch möglich, wie beim Beispiel nach Figur 1, dasselbe Druckbild mehrfach zu drucken, wobei das vorhandene Druckbild durch das Farbwerk 30 erneut eingefärbt und umgedruckt wird. Die Vorrichtungen für das Neustrukturieren sind dann inaktiv geschaltet.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch den Druckträger 10 vor und nach der Strukturierüng durch den Laserstrahl 28 für das Beispiel nach Figur 4. Die Oberfläche des Druck- trägers 10 ist sehr glatt, wie dies auch bei den vorherigen Beispielen der Fall ist. Die dünne Tensidschicht 52 wird durch den Laserstrahl 28 strukturiert, d.h. es werden hydrophile Bereiche 68 und hydrophobe Bereiche 64 erzeugt. Durch das Feuchtwerk 18 wird ein dünner wasserhaltiger Feuchtfilm nur auf die hydrophilen Bereiche aufgetragen. Die Bereiche 64 werden dann durch das Farbwerk 30 mit ei- ner ölhaltigen Farbe eingefärbt, die von dem Feuchtmittel 54 im Bereich der hydrophilen Bereiche 68 abgestoßen wird.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele nach den Figuren 6 bis 9 beschreiben die Hydrophilisierung der Oberfläche des Druckträgers 10 durch Beaufschlagen mit freien Ionen. Diese Ausführungsbeispiele können auch mit dem Beispiel nach Figur 3 kombiniert werden.
Um eine gute Benetzung mit dem im allgemeinen farbabstoßenden Feuchtmittelfilm zu gewährleisten, muß die Oberflächenenergie des Druckträgers 10 mindestens so hoch wie die Oberflächenspannung des Feuchtmittelfilms sein. Dies bedeutet, daß der Wert des Kontaktwinkels zwischen der Ober- fläche des Druckträgers 10 und dem Feuchtmittel einen Wert unterhalb von 90° annehmen muß. In der Praxis ist es erforderlich, daß ein Kontaktwinkel von < 25° erreicht werden muß, um den geforderten Flüssigkeitsfilm mit einer Dicke von ca. 1 um zu erzeugen. Dies stellt eine hohe An- forderung an die Oberflächenenergie des Druckträgers, der, vor allem dann, wenn man den extrem hohen Oberflächenspannungswert von Wasser, nämlich 72 mN/M, als Basis des farbabstoßenden Feuchtmittels berücksichtigt. Kunststoff- Druckträger oder metallische Druckträger können dies ohne weitere Maßnahmen, wie z.B. Aufrauhen, Aufbringen von Ten- siden, Erzeugung von Mikrbkapillaren etc., nicht leisten. Beispielsweise beträgt der Kontaktwinkel von Wasser zu Po- lyimid oder Polycarbonat ca. 75°. Selbst Metalloberflächen, die in ihrer reinsten Form sehr hohe Oberflä- chenenergien und somit kleinste Kontaktwinkel aufweisen, zeigen unter normalen Umgebungsbedingungen relativ hydrophobes Verhalten. Dies hängt wesentlich mit der an Metalloberflächen wirksamen Oxidationsschicht zusammen, die sich unter Normalbedingungen stets ausbildet. Auch geringste Verunreinigungen wirken sich in diesem Zusammenhang negativ für die gewünschte Oberflächenenergie aus. Kontaktwin- kel von über 70° sind hiermit in der Praxis häufig anzu-- treffen.
Beim Beispiel nach der Figur 6 wird zur Hydrophilisierung eine Koronabehandlung der Oberfläche des Druckträgers 10 vorgenommen. Ein Hochspannungsgenerator 70 erzeugt eine Wechselspannung im Bereich von 10 bis 30 kV, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 20 kV, bei einer Frequenz von 10 bis 40 kHz, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 25 kHz. Ein Ausgangsanschluß des Hochspannungsgenerators 70 wird mit einer isolierten Elektrode 72 verbunden. Der andere Ausgangsanschluß wird im vorliegenden Fall eines metallischen Druckträgers 10 an einen Schleifkontakt 74 gelegt, der mit dem Druckträger 10 verbunden ist.
Die relativ hohe Spannung an der Elektrode 72 führt zur Ionisation der Luft. Es entsteht eine Koronaentladung, wobei die Oberfläche des Druckträgers 10 mit freien Ionen beschossen wird. Bei einer Kunststoffoberfläche führt dies neben einer Reinigungswirkung, bei der typischerweise organische Verunreinigungen wie Fett, Öl, Wachs etc. entfernt werden, zur Entstehung freier Radikale an der Oberfläche, die im Zusammenhang mit Sauerstoff stark hydrophile Funktionsgruppen bilden. Hierbei handelt es sich vor allem um Carbonylgruppen (-C=0-) , Carboxylgruppen (HOOC-) , Hydroperoxidgruppen (HOO-*) und Hydroxylgruppen (HO-) . Bei metallischen Druckträgern steht der Reinigungseffekt im Vordergrund, wobei durch Entfettung der Oberfläche und Beseitigung der Oxidschicht eine Erhöhung der Oberflä- chenenergie und somit eine Reaktivierung der hydrophilen Eigenschaften von Metallen erreicht wird. Auf diese Weise sind Kontaktwinkel zu Wasser von bis unter 20° bei KunststoffOberflächen und bei Metalloberflächen erreichbar. Die Koronabehandlung verändert zuvor die physikalischen Ober- flächeneigenschaften des Trägers, jedoch nicht seine mechanischen Eigenschaften. Es sind keine sichtbaren Veränderungen z.B. mit einem Rasterelektronen-Mikroskop nach- weisbar. Durch Variation der Höhe der Spannung bzw. der - Frequenz des Hochspannungsgenerators läßt sich die Wirkung auf die Oberfläche des Druckträgers 10 beeinflussen und auf das jeweilige Trägermaterial "abstimmen. Die Hydrophi- lisierung kann durch Zuführung von Prozeßgasen, vorzugsweise Sauerstoff oder Stickstoff, verbessert werden.
In Figur 6 wird wie beim Beispiel nach Figur 1 auf die hy- drophilisierte Oberfläche des Druckträgers 10 im Feucht- werk 18 ein Feuchtmittel aufgetragen; anschließend erfolgt eine Strukturierung mit Hilfe von Laserstrahlung 28. Die strukturierte Feuchtmittelschicht wird durch das Farbwerk 30 eingefärbt und die Farbe später auf das Trägermaterial 40 umgedruckt. In der Reinigungsstation 46 werden Farbre- ste entfernt. Da die Oberfläche des Druckträgers 10 ebenfalls wie bei den bisherigen Beispiel sehr glatt ist, ist der Reinigungsprozeß einfach und mit hoher Effektivität zu realisieren. Im Anschluß kann der zyklische Druckprozeß von neuem starten. Alternativ kann eine Neustrukturierung auch entfallen und das bisherige Druckbild wird erneut eingefärbt und umgedruckt.
Figur 7 zeigt die isolierte Elektrode 72. Ein metallischer Kern 76 ist von einem Keramikmantel 78 umgeben. Bei einem derartigen Aufbau werden elektrische Überschläge verhindert. Dies ist vor allem 'dann vorteilhaft, wenn als Druckträger 10 Metall verwendet wird. Alternativ kann die Isolation auch durch einen Kunststoffmantel erzeugt werden.
Figur 8 zeigt den Aufbau bei einem Druckträger 10 aus
Kunststoff. Eine Elektrodenplatte 80 ist auf der Seite des Druckträgers 10 angeordnet, die der Elektrode 72 gegenüber liegt. Die Elektrode 72 kann ohne Isolation ausgeführt sein.
Figur 9 zeigt ein Hydrophilisierungsverfahren mit einer indirekten Koronabehandlung. Die Ausgangsanschlüsse des Hochspannungsgenerators 70 sind mit zwei Elektroden 82, -84 verbunden, die oberhalb des Druckträgers 10 angeordnet sind. Die durch die Hochspannung erzeugten elektrischen Entladungen zwischen den beiden Elektroden 82, 84 erzeugen Ionen, die durch einen Luftstrom oder Prozeßgasstrom auf die Oberfläche des Druckträgers 10 geleitet werden und hier die benetzungsfördernde Wirkung entfalten. Zur Erzeugung der Strömung wird ein Gebläse 86 verwendet.
Alternativ kann auch eine Niederdruckplasmabehandlung eingesetzt werden, die die Oberflächenenergie an der Oberfläche des Druckträgers 10 erhöht. Hierbei wird unter Vakuumbedingungen, beispielsweise im Bereich von 0,3 bis 20 mbar, eine Hochspannungsentladung erzeugt, durch die Pro- zeßgas ionisiert und in den Plasmazustand versetzt wird.
Dieses Plasma tritt mit der Oberfläche des Druckträgers 10 in Kontakt. Die Wirkung des Plasmas ist mit der Wirkung der Koronabehandlung zu vergleichen.
Mithilfe des in den Figuren 6 bis 9 beschriebenen Hydro- philisierungsprozesses wird eine erhebliche Erhöhung der Oberflächenenergie erreicht, die einen sehr dünnen Auftrag des farbabstoßenden Feuchtmittels ermöglicht. Die Schichtstärke liegt typischerweise im Bereich von 1 μm.
Durch das beschriebene Hy'drophilisierungsverfahren ergeben sich verschiedene Vorteile. Es kann auf die aufgerauhte poröse Druckplattenoberfläche wie beim Standard-Offest- Druckverfahren verzichtet werden. Stattdessen ist eine sehr glatte Oberfläche möglich, deren Rauhheitsbereich sehr niedrig ist, beispielsweise in einem Bereich des Mit- tenrauhwerts Ra < 1 μm. Dadurch ist ein schneller und stabiler Reinigungsvorgang für die Oberfläche möglich. Für den beschriebenen Druckprozeß ist weder eine permanente Veränderung in der molekularen bzw. atomaren Struktur des Materials des Druckträgers noch eine permanente und fest mit dem Druckträger verankerte benetzungsfördernde Schicht notwendig. Durch den beschriebenen Hydrophilisierungspro- zeß kann der Druckträger ohne Rücksichtnahme auf die Oberflächenenergie hinsichtlich weiterer Anforderungen optimiert werden.
Der beschriebene Hydrophilisierungsprozeß erlaubt ferner den Verzicht auf die im Offset-Druck für Feuchtmittel verwendeten benetzungsfordernden Zusätze. Ein weiterer Auftrag zusätzlicher benetzungsfördernder Substanzen ist nicht mehr erforderlich. Dies vermeidet eine relativ komplizierte Prozeßführung und reduziert den Mehraufwand an Verbrauchsstoffen. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der Reinigungswirkung des Hydrophilisierungsverfahrens . Es unterstützt den für das digitale Druckverfahren notwendigen Reinigungsprozeß und reduziert somit weiter den erforderlichen Hardwareaufwand.
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Im Offset-Druck und insbesondere bei den digitalen Verfahren, beispielsweise nach der US-A-5, 067, 404 und US-A-6, 295, 928 derselben Anmelderin, spielt die konstante und genau definierte Dicke der Feuchtmittelschicht auf der Oberfläche des Druckträgers eine entscheidende Rolle für die Stabilität und die Effizienz des Druckverfahrens. Gemäß dem Bei- spiel nach Figur 10 wird eine Druckeinrichtung beschrieben, die einen definierten, steuerbaren und regelbaren sehr dünnen Auftrag des Feuchtmittels gestattet und überwacht. Beim standardisierten Offset-Druckverfahren wird in der Regel ein Feuchtwerk bestehend aus einer Anzahl rotie- render Walzen für den Auftrag des Feuchtmittels benutzt. Zusammen mit einer aufgerauhten oder porösen gut Wasser führenden Druckplatte ergibt sich ein für den Standard- Offset-Druck ausreichend stabiler Wasserfilm. Die Feuchtmittelmenge und die Dicke der Feuchtmittelschicht läßt sich z.B. über die Zustellung bestimmter Walzen zueinander oder die Geschwindigkeit der Schöpfwalze einstellen. Hierbei führt die Speicherwirkung des Feuchtwerks und auch die der Druckplatte zu einer stark verzögernden Reaktion auf- Einstellmaßnahmen. Für die Erzeugung eines hinreichend stabilen Wasserfilms sind jedoch die aufgerauhten, stark Wasser speichernden Druckplatten unbedingt erforderlich. Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, durch Abkühlen der Druckplatte und der daraus folgenden Kondensation der Luftfeuchtigkeit auf der Druckplatte einen sehr dünnen Wasserfilm zu erzeugen. Die Dicke des Wasserfilms ist jedoch stark von den Umgebungsbedingungen, wie Luft- feuchte und Temperatur, abhängig und ist über längere Zeit kaum konstant zu halten.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 10 wird ein Aufbau verwendet, der ähnlich dem in der eingangs erwähnten DE-A- 101 32 204 beschriebenen Aufbau ist, welches ein CTP-Ver- fahren (Computer-To-Press-Verfahren) realisiert.
Die in Figur 10 gezeigte Druckeinrichtung erlaubt es, auf derselben Oberfläche des zylindrischen Druckträgers 10 un- terschiedliche Druckbilder zu erzeugen. Die Druckeinrichtung enthält das Farbwerk 30, mit mehreren Walzen, durch die ölhaltige Farbe aus dem Vorratsbehälter 38 auf die Oberfläche des Druckträgers 10 übertragen wird. Die eingefärbte Oberfläche des Druckträgers 10 überträgt die Farbe auf einen Gummituchzylinder 90. Von dort gelangt die Farbe auf die Papierbahn 40, die durch den Gegendruckzylinder 42 gegen den Gummituchzylinder 90 gedrückt wird.
Das Feuchtwerk 18 überträgt über drei Walzen Feuchtmittel, z.B. Wasser, aus dem Feuchtmittelvorratsbehälter 24 auf die Oberfläche des Druckträgers 10. Vor dem Auftragen der Feuchtmittelschicht kann die Oberfläche des Druckträgers 10 unter Verwendung von Netzmitteln und/oder Tensiden oder durch eine Korona- und/oder Plasma-Behandlung in einen hy- drophileren Zustand gebracht werden, wie dies weiter oben bereits beschrieben worden ist. Im weiteren Verlauf wird die Feuchtmittelschicht durch Energiezufuhr mittels eines Laserstrahls 28 selektiv entfernt und es entsteht die gewünschte Bildstruktur. Wie erwähnt, erfolgt danach die Einfärbung durch das Farbwerk 30 an den farbanziehenden Bereichen der Str.ukturierung. Nach dem Strukturieren kann ' die Farbe mithilfe einer Fixiereinrichtung 92 verfestigt werden.
Auch bei diesem Beispiel sind zwei Betriebsarten möglich. Bei einer ersten Betriebsart erfolgt vor einer erneuten Strukturierung der Oberfläche eine Vielzahl von Druckvorgängen. Das auf dem Druckträger 10 befindliche Druckbild wird je Druck einmal eingefärbt und umgedruckt, d.h. es erfolgt ein mehrfaches Einfärben des Druckbildes. In einer zweiten Betriebsart wird auf die Oberfläche des Druckträ- gers ein neues Druckbild aufgebracht. Davor ist die bisherige strukturierte farbabstoßende Schicht sowie die Farbreste zu entfernen, wofür die Reinigungsstation 46 vorgesehen ist. Diese Reinigungsstation kann an den Druckträger 10 gemäß dem Pfeil P2 herangeschwenkt und wieder von die- sem weggeschwenkt werden. Weitere Einzelheiten des Aufbaus der Druckeinrichtung nach Figur 10 sind in der erwähnten DE-A-101 32 204 beschrieben.
In Transportrichtung Pl gesehen ist nach dem Feuchtwerk 18 eine Energiequelle 94 angeordnet, die Wärmeenergie an den Feuchtmittelfilm auf der Oberfläche des Druckträgers 10 abgibt. Mithilfe dieser Energie wird die Dicke der Feuchtmittelschicht verringert. In Transportrichtung gesehen ist der Energiequelle ein Schichtdickenmeßgerät 96 nachgela- gert. Dieses Schichtdickenmeßgerät 96 ermittelt die aktuelle Dicke des Feuchtmittelfilms und gibt ein der Dicke entsprechendes elektrisches Signal an eine Steuerung 98 ab. Die Steuerung 98 vergleicht die gemessene Ist-Dicke mit einer vorgegebenen Soll-Dicke. Bei einer Soll-Ist- Wert-Abweichung wird die Energiequelle 94 so angesteuert, daß die Dicke der Feuchtmittelschicht auf die gewünschte Soll-Dicke reduziert wird. Das Schichtdickenmeßgerät 96 kann beispielsweise nach dem Triangulationsverfahren, dem Transmissionsverfahren oder dem kapazitiven Verfahren berührungslos arbeiten. Als Energiequelle 94 kommt eine oder mehrere IR-Lampen, Heizstrahler, Lasersysteme, Laserdioden oder Heizelemente in Betracht.
Das Zusammenwirken der Energiequelle 94, des Schichtdik- kenmeßgeräts 96 und der Steuerung 98 kann derart sein, daß lediglich eine Überwachungsfunktion vorgenommen wird. Wenn die Schichtdicke einen vorgegebenen Soll-Wert überschreitet oder unterschreitet, so wird ein entsprechendes Warnsignal abgegeben und darauf hin die Energiezufuhr für die Energiequelle 94 neu eingestellt. Die Energiequelle 94, das Schichtdickenmeßgerät 96 und die Steuerung 98 können jedoch auch zu einem Regelkreis zusammengeschlossen werden, bei dem die Energiequelle 94 so angesteuert wird, daß bei einer Regelabweichung zwischen Ist-Wert und Soll-Wert der Schichtdicke diese Regelabweichung minimiert und vorzugsweise auf Null geregelt wird.
Die Energiequelle 94 kann durch die Steuerung mithilfe einer analogen Spannungsregelung oder digital durch eine Pulsmodulation angesteuert werden, wie dies durch die Signalfolge 100 angedeutet ist.
• Gemäß dem Beispiel nach Figur 10 wird in einem ersten Prozeßschritt über die nutzbare Breite des Druckträgers 10 ein dickenkonstanter Feuchtmittelfilm erzeugt, der in einem nachgelagerten zweiten Schritt definiert in seiner Schichtdicke verringert wird. Das Ergebnis ist eine gleichmäßige Feuchtmittelschicht mit definierter und sehr geringer Dicke. Die nachfolgende Strukturierung kann somit mit minimaler Energie und mit gleichbleibendem Ergebnis durchgeführt werden. Insgesamt wird somit die Druckqualität erhöht. Die Vorteile der gezeigten Druckeinrichtung liegen darin, daß eine unmittelbare Reaktion auf eine Veränderung der Schichtdicke der Feuchtmittelschicht erfolgen kann, daß eine bekannte und definierte Dicke der Feuchtmittelschicht eingestellt werden kann und daß extrem dünne Feuchtmittelschichten erzeugt werden können. Ferner kann die erforderliche Strukturierungsenergie insbesondere für digitale Druckverfahren minimiert werden.
Es sind zahlreiche weitere Variationen der vorbeschriebe- nen Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise kann als Druckträger sowohl ein Endlosband als auch ein Zylinder verwendet werden. Der Umdruck auf das Trägermaterial kann direkt erfolgen oder unter Zwischenschaltung eines Gummituchzylinders bzw. weiteren Zwischenzylindern für eine Farbspaltung. Die Schichtdickenregelung gemäß dem Beispiel nach Figur 10 kann auch für die anderen Beispiele genutzt werden. Ebenso kann für die Beispiele nach den Figuren 1 bis 9 eine Fixierung der aufgetragenen Farbe mithilfe einer Fixiervorrichtung erfolgen. Weiterhin können die Rei- nigungsstation 46, das Feuchtwerk 18 und die Bilderzeugungsvorrichtung inaktiv und aktiv geschaltet werden, beispielsweise durch Verschwenken.
Bezugszeichenliste
10 Druckträger
12 Vorbehandlungsvorrichtung 13 Behälter
14 Schöpfwalze
16 Auftragswalze
18 Feuchtwerk
20 Schöpfwalze 22 Auftragswalze
24 Feuchtmittelvorratsbehälter
26 Bilderzeugungsvorrichtung
28 Laserstrahl
30 Farbwerk 32, 34,
36 Walzen
38 Vorratsbehälter
40 Trägermaterial
42, 44 Walzen 46 Reinigungsstation
48 Bürste
50 Wischlippe
52 Tensidschicht
54 Feuchtmittelschicht 60 Dampfvorrichtung
62 Absaugvorrichtuήg
64 hydrophobe Bereiche
68 hydrophile Bereiche
70 Hochspannungsgenerator 72 Elektrode
74 Schleifkontakt
76 metallischer Kern
78 Keramikmantel
80 Elektrodenplatte 82, 84 Elektrode
86 Gebläse
90 Gummituchzylinder 92 Fixiereinrichtung
94 Energiequelle
96 Schichtdickenmeßgerät
98 Steuerung 100 Signalfolge
Pl Transportrichtung
P2 Richtungspfeil

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial(40) ,
bei dem die Oberfläche eines Druckträgers (40) mit einer farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht (54) überzogen wird,
in einem Strukturierungsprozess farbanziehende Bereiche und farbabstoßende Bereiche entsprechend der Struktur des zu druckenden Druckbildes erzeugt werden,
auf die Oberfläche Farbe aufgetragen wird, die an den farbanziehenden Bereichen anhaftet und die von den farbabstoßenden Bereichen nicht angenommen wird,
die aufgetragene Farbe im weiteren Verlauf auf das Trägermaterial (40) übertragen wird,
vor einem neuen Strukturierungsprozess auf derselben Oberfläche des Druckträgers (10) diese Oberfläche ge- reinigt und erneut mit einer farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht (54) überzogen wird,
und bei dem vor dem Auftragen der farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht (54) eine benetzungsför- dernde Substanz (52) in molekularer Schichtdicke auf die Oberfläche des Druckträgers (10) aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als benutzungsför- dernde Substanz (52) ein Tensid mit hydrophilen Molekülabschnitten verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die
Schichtdicke für die benetzungsfördernde Substanz (52) kleiner als 0,1 μm ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als farbabstoßende Schicht ein Feuchtmittel (54) auf Wasserbasis verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der farbabstoßenden Schicht
(54) kleiner als 1 μm ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche des Druckträgers (10) eine Rauhheit hat, die kleiner ist als die beim Standard- Offsetdruck-Verfahren verwendete Rauhheit.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die mittlere Rauhtiefe Rz kleiner als 10 μm, vorzugsweise kleiner als 5 μm ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Mitten- rauhwert Ra der Oberfläche des Druckträgers (10) kleiner als 2 μm, vorzugsweise kleiner als 1 μm ist.
9. Verfahren nach einem' der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Strukturierung digital gesteuerte Strahlung verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Strahlung eines Lasersystems, eines Lasers, von Laserdioden, LEDs oder eines Laserdiodenarrays verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor einer erneuten Strukturierung der Oberfläche eine Vielzahl von Druckvorgängen erfolgt, wo- bei der Druckträger (10) nacheinander mehrfach eingefärbt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche des Druckträgers (10) ein Endlosband oder eine Zylindermantelfläche ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor dem Übertragen der Farbe auf das Träger- material (40) eine Farbspaltung erfolgt.
14. Einrichtung zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial (40) ,
bei der Mittel vorgesehen sind, durch die
die Oberfläche eines Druckträgers (40) mit einer farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht (54) überzogen wird,
in einem Strukturierungsprozess farbanziehende Bereiche und farbabstoßende Bereiche entsprechend der Struktur des zu druckenden Druckbildes erzeugt werden,
auf die Oberfläche Färbe aufgetragen wird, die an den farbanziehenden Bereichen anhaftet und die von den farbabstoßenden Bereichen nicht angenommen wird,
die aufgetragene Farbe im weiteren Verlauf auf das Trägermaterial (40) übertragen wird,
vor einem neuen Strukturierungsprozess auf derselben Oberfläche des Druckträgers (10) diese Oberfläche ge- reinigt und erneut mit einer farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht (54) überzogen wird, und durch die vor dem Auftragen der farbabstoßenden oder farbanziehenden Schicht (54) eine benetzungsfördernde Substanz (52) in molekularer Schichtdicke auf die Oberfläche des Druckträgers (10) aufgetragen wird.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, bei der als benutzungs- fordernde Substanz (52) ein Tensid mit hydrophilen Molekülabschnitten verwendet wird.
16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Schichtdicke für die benetzungsfördernde Substanz (52) kleiner als 0,1 μm ist.
17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als farbabstoßende Schicht ein Feuchtmittel
(54) auf Wasserbasis verwendet wird.
18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schichtdicke der farbabstoßenden Schicht (54) kleiner als 1 μm ist.
19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberfläche des Druckträgers (10) eine
Rauhheit hat, die kleiner ist als die beim Standard- Offsetdruck-Verfahren verwendete Rauhheit.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, bei der die mittlere Rauhtiefe Rz kleiner als 10 μm, vorzugsweise kleiner als 5 μm ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 19. oder 20, bei der der Mittenrauhwert Ra der Oberfläche des Druckträgers (10) kleiner als 2 μm, vorzugsweise kleiner als 1 μm ist.
22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zur Strukturierung digital gesteuerte Strahlung verwendet wird.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, bei der die Strahlung eines Lasersystems, eines Lasers, von Laserdioden, LEDs oder eines Laserdiodenarrays verwendet wird.
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