DE3444784A1

DE3444784A1 - Verfahren zum ueberwachen des farbstoff/wasser verhaeltnisses im lithographischen druckverfahren

Info

Publication number: DE3444784A1
Application number: DE19843444784
Authority: DE
Inventors: Stanley J. Pomona N.Y. Kishner; David Monsey N.Y. Zelmanovic
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1985-06-20
Also published as: FR2556283A1; SE8406223D0; SE8406223L; GB2150688B; IT8449295A0; GB2150688A; US4677298A; GB8429821D0

Description

Die Lithographie ist ein weit verbreitetes Druckverfahren. Im lithographischen Offset-Druck wird die Farbe mit Hilfe von Walzen auf oleophile Bildbezirke der Druckplatte übertragen. Von diesen Bildbezirken wird die Farbe auf einen Gummizylinder übertragen, auch "Druck-Tuch" genannt, der dann die Farbe auf Papier oder eine andere geeignete Unterlage überträgt. Zusätzlich zur Farbe wird eine hydrophile Wischflüssigkeit, die zum größten Teil aus Wasser besteht, über einen Walzen-Satz auf die bildfreien hydrophilen Bezirke der Druckplatte übertragen, um die Farbe von diesen fern zu halten.

Neben Wasser enthält die Wischflüssigkeit häufig Isopropanol oder u.a. auch in Seifen verwendete Benetzer sowie weitere mögliche Zusätze. Die Wischwasser-Lösung wird häufig einfach als "Wasser" bezeichnet.

Die praktische Erfahrung hat gezeigt, daß es zum einwandfreien Drucken erforderlich ist, daß ein gewissen Prozentsatz von Wischwasser in der Druckfarbe emulgiert ist. Bei zu wenig Wischwasser kann die Druckfarbe in die bild-r freien Bezirke übergreifen, oder die Haftkraft kann zu groß werden und "Rupfen" verursachen, d.h. ein Teil der Oberfläche des Druckgutes wird herausgerissen. Das richtige Verhältnis von Farbstoff zu Wischwasser ist also von großer Bedeutung.

Die Emulgierung von Wasser im Farbstoff wird durch einen extrem hohen Druck im Kontaktpunkt zwischen der mit Farbe überzogenen Formwalze und der lithographischen Druckplatte, auf der die bildfreien Bezirke mit dem Wischwasser bedeckt sind, hervorgerufen. In Dahlgren Anfeucht-Vorrichtungen wird das Wischwasser direkt auf die Formwalze gegeben und die weitere Emulgierung erfolgt im Kontaktbereich zwischen Form- und Verteiler-Walze. Der Grad der Emulgierung des Wischwassers in der Farbe hängt von der Beschaffenheit des Wischwassers und von der verwendeten Farbe, von der Geschwindigkeit der Druckwalze, der Anzahl der Walzen, dem Druck zwischen den Walzen, der Raumtemperatur, der Feuchtigkeit und einer ganzen Reihe

weiterer, veränderlicher Größen ab. Es muß" auch zwischen der Gesamtwischwassermenge in Kontakt mit der Farbe und dem Anteil,der tatsächlich im Farbstoff emulgiert ist, unterschieden werden. Wischwasser auf der Oberfläche der Farbe ändert deren Fließeigenschaften nicht, im Gegensatz zu emulgiertem Wischwasser. Während des Druckpressenlaufs ändern sich viele der oben beschriebenen Bedingungen, wodurch sich auch die Wechselwirkung zwischen Wischwasser und Druckfarbe ändert.

Die Bedeutung des Verhältnisses von Wischwasser zu Druckfarbe für ein einwandfreies Druckergebnis macht deshalb eine automatische instrumentelle überwachung außerordentlich wünschenswert.

Frühere Versuche zum überwachen des Farb-Wasser-Verhältnisses sind beispielsweise in US-PS 3,499,383 und 3,412, 677 beschrieben, wo der Wischwasser-Gehalt in der Farbe mit Hilfe der elektrischen Leitfähigkeit bestimmt wird. Nach US-PS 3,822,643 wird die Bestimmung mit Hilfe von Impedanzmessungen der Wasserschichten in den Walzenkontaktpunkten unter Verwendung von Hilfswalzen bestimmt.

Ein weiterer Versuch ist in US-PS 3,730,086 beschrieben, wo die Kapazität einer Wasserschicht zwischen Hilfswalzen und einer konzentrischen Kondensatorplatte gemessen wird. Für alle beschriebenen Verfahren sind Veränderungen an der Druckpresse erforderlich; außerdem eignen sie sich ausschließlich zum Bestimmen der Wischwassermenge und unterscheiden nicht zwischen auf der Oberfläche liegendem und emulgiertem Wischwasser.

Die Verwendung von Glanzmessungen beschreiben J. Albrecht, W. Rebner und B. Wirz in "Forschungsbericht Land Nordrhein-Westfalen¹¹, Nr. 1523, Westdeutscher Verlag Köln, 1966. Infrarot-Absorptionsmessungen von Wasser auf der Druckplatte, wie sie von B. Wirz, R. Bosse, P. Decker und D. Pyliotis in "Fogra Institutsmitteilungen", 3202/3203, München 1972, beschrieben werden, dienen zum Bestimmen der Wischwassermenge sowohl in der Farbe als auch auf deren Oberfläche. Beide Techniken erfordern spezielle Vor-

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kehrungen zur Anpassung der Lichtquelle und des Detektors an die Lage der bildfreien Bezirke, die von Platte zu Platte unterschiedlich sind.

Reflexionsmessungen der Platte werden durch Interferenzmuster/ die durch auf der Platte sich bildende dünne Oxydschichten entstehen, gestört, insbesondere, da diese sich mit längerem Gebrauch der Platte verändern können. Außerdem entstehen Interferenz-Erscheinungen durch die sehr dünnen Flüssigkeitsschichten auf der Platte (beispielsweise von weniger als 5 μιη) . Weiterhin hängt die Absorptionsspitze von der Konzentration und der Art der Wischwasser-Zusätze ab. S. Karttunen und M. Ilvessuo, NATS Research Report, Graphic Arts Research Instsitute, Otanieni, 1975, und K. Reich (Research Report, IGT Leipzig, 1964) beschreiben gravimetrische Bestimmungen des Wassergehaltes, allerdings unabhängig davon, ob sich das Wischwasser auf der Oberfläche befindet oder aber in der Druckfarbe emulgiert ist.
Sowohl nach dem von Karl Fischer beschriebenen Verfahren zum Bestimmen des Wassergehaltes mit Hilfe einer Titration, als auch nach dem von T. Saynevirta und S. Karttunen in "Graphic Arts in Finland" Nr. 2, 1973, S. 1-12 beschriebenen Verfahren, bei dem ein radioaktiver Zusatz zum Bestimmen des Wassergehaltes verwendet wird, wird nicht zwischen Wasser auf der Oberfläche und emulgiertem Wasser unterschieden.

Auch die Verfahren nach D. Pyliotis, der Infrarot-rMessungen und eine Hilfswalze verwendet (Fogra Forschungsbericht 2505, 1978) und nach J. Albrecht und M. Heigl, die die Dielektrizitätskonstante der Farbe als Funktion der zugesetzten Wischwasserlösung bestimmen (Fogra Mitteilungen 14, 1965, 47, S. 3-9), erfordern Veränderungen an der Druckpresse und unterscheiden nicht zwischen Oberflächen- und emulgiertem Wasser.

Ein weiteres Verfahren wird in der US-PS 3,191,528 beschrieben und beinhaltet das Messen der Farbziehfähigkeit; hierbei wird das Meßgerät mit der Walze in Kontakt ge-

bracht und es wird auch nur die Ziehfähigkeit gemessen. Es konnte nun festgestellt werden, daß Angaben über die Wischwassermenge an der Oberfläche durch Reflexionsmessungen erhalten werden können, bei denen das Licht unter verschiedenen Winkeln von der Farbforrawalze reflektiert wird. . Diese Messungen ergeben ebenfalls Aufschluß über die emulgierte Wassermenge.

Weiterhin konnte festgestellt werden, daß das Verhältnis von Oberflächen- und emulgiertem Wasser unterschiedlich ist, je nachdem, ob die entsprechenden Bezirke der Walze unmittelbar zuvor mit Bild- oder mit bildfreien Bezirken in Kontakt waren. Die Messungen des Wassergehaltes in der Emulsion und an der Oberfläche, abhängig vom Kontakt mit einem Bild- oder einem bildfreien Bezirk, können zum Steuern der Anfeuchtvorrichtung verwendet werden, um das gewünschte Parb/Wasser-Verhältnis aufrechtzuerhalten. Die Messungen erfordern weder direkten Kontakt noch eine Änderung der Druckpresse, und wenn die Wellenlänge des zu reflektierenden Lichtes so gewählt wird, daß es nur unwesentlich absorbiert wird, so kann dieses Verfahren problemlos für einen großen Bereich von Wischwassern, Farben und Unterlagen verwendet werden.■ Das Verfahren kann auch zum Messen anderer, nicht in der Drucktechnik verwendeter Emulsionen einschließlich Wasser-in-öl- und Öl-in-Wasser-Emulsionen eingesetzt werden.

Es ist ein Gegenstand der Erfindung, die Menge an Anfeuchtflüssigkeit auf der Farbformwalze einer lithographischen Druckpresse zu bestimmen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, die Menge an emulgiertem und auf der Oberfläche befindlichem Wischwasser getrennt mittels eines Meßfühlers während des Druckpressenlaufs zu bestimmen.
Ein v/eiterer Gegenstand der Erfindung ist es, die Wischwassermenge an der Oberfläche und die in der Farbe emulgierte in den verschiedenen Bezirken der Formwalze, getrennt nach Bild- und bildfreien Bezirken, zu bestimmen.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, diese Messungen ohne eine Hilfswalze durchzuführen. Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen des Wischwassergehaltes der Druckfarbe, das für einen großen Bereich unterschiedlicher Wischwasserlösungen und Druckfarben geeignet ist, ohne, daß der Meßfühler verändert werden muß.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, die Menge des in der Farbe emulgierten und auf der Oberfläche der Farbe befindlichen Wischwassers auf der Farbformwalze getrennt zu bestimmen, um dadurch das Verhältnis von Wischwasser zu Druckfarbe in der lithographischen Druckpresse zu steuern.
Schließlich besteht ein weiterer Gegenstand der Erf in-.

dung darin, die Menge der wässrigen Substanz in einer Wasser-in-öl-Emulsion sowie die Menge der öligen Substanz in einer Öl-in-Wasser-Emulsion zu bestimmen. Diese Aufgaben werden durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 sowie durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gelöst.

Fig. 1 stellt Anfeucht- und Druckfarbenzugabe-Vorrichtungen einer lithographischen Druckpresse dar; zwei mögliche Positionen zum Montieren des Meßfühlers sind angegeben, Fig. 2 ähnelt Fig. 1, stellt aber eine indirekte Anfeucht-Vorrichtung dar.

Fig. 3 zeigt vereinfacht die Anordnung der optischen Meßvorrichtung zum Messen der gerichteten und der gestreuten Reflexion von der Farbformwalze.
Fig. 4 ist ein Teil-Querschnitt einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Anordnung nach der Erfindung.

In Fig. 5 sind die vom Meßfühler während des Betriebes der Druckpresse ermittelten Daten graphisch dargestellt. Da es ein Gegenstand der Erfindung ist, die Wechselwirkung zwischen Druckfarbe und Wischwasser beim lithographisehen Druckvorgang zu überwachen, muß der Meßfühler an einer geeigneten Stelle innerhalb der Druckpresse angeordnet sein. Deshalb ist es zweckmäßig, zunächst die An-

feucht- und Druckfarbenzugabe-Vorrichtungen einer lithographischen Druckpresse zu beschreiben.

In Fig. 1 wird der Plattenzylinder 1, der mit der Druckplatte 2 versehen ist, zunächst mit der Anfeuchtvorrichtung 3 und anschließend mit der Farbzugabe-Vorrichtung 4 in Kontakt gebracht. Die Farbe auf der Platte 2 wird dann auf den mit dem Drucktuch versehenen Zylinder übertragen, von wo das mit Farbe versehene Bild auf das Papier 6 übertragen wird. Der Zylinder 7 dient zum Andrücken des Papiers 6 am Kontaktpunkt mit dem Zylinder Die Anfeuchtvorrichtung beginnt am Wischwasser-Behälter 8, der die Anfeuchtlösung 9 enthält. Mit der Wischwasserwalze 10 wird die Anfeuchtflüssigkeit 9 auf die Verteilerwalze 11 übertragen, und zwar über die sich in Pfeilrichtung hin- und her_bewegende Walze 12. Die Formwalzen 13 übertragen die Anfeuchtflüssigkeit auf die Platte 2.

Obwohl die in Fig. 1 dargestellte Anfeuchtvorrichtung die am meisten verwendete ist, gibt es noch eine Reihe anderer Ausgestaltungsformen, die alle dem gleichen Zweck dienen: der übertragung von Anfeuchtflüssigkeit auf die bildfreien Bezirke der Druckplatte 2. Jede Anfeuchtvorrichtung weist eine Steuerung zum Übertragen der Anfeuchtlösung bzw. des Wischwassers auf. So hängt die übertragung auf die Walze 12 beispielsweise von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Anfeuchtwalze 10 ab. Die Farbübertragung 4 beginnt beim Farbbehälter 14, aus dem die Druckfarbe mit Hilfe einer Farbklinge 16 auf die Tauchwalze 15 gegeben wird. Die räumliche Trennung zwisehen Farbklinge 16 und Walze 15 wird durch eine Anzahl von in gleichmäßigen Abständen über die Breite der Druck-r presse und entlang der Farbklinge 16 verteilten Farbschlüsseln 17 gesteuert. Die Farbschlüssel 17 dienen dazu, den Farbfluß unabhängig von den unterschiedlichen Positionen der zu bedruckenden Unterlage 6 zu steuern. Die Farbübertragung von der Tauchwalze 15 zum Rest der Vorrichtung 4 erfolgt über die Duktorwalze 18, die sich

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zwischen der Walze 15 und der ersten Verteilerwalze 19 hin- und herbewegt. Ab hier wird die Farbe über eine Serie von Walzen geführt, wodurch ein gleichmäßiger Farbfluß in geeigneter Schichtdicke erzielt wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, stehen vier Farbwalzen 20a, 20b, 20c und 20d in Kontakt mit der Platte 2. Selbstverständlich gibt es eine Vielzahl verschiedener Farbverteilersysteme, die alle das gleiche Ziel haben; Als nächstes wird ein Punkt auf der Oberfläche der Platte 2 des rotierenden Zylinders 1 verfolgt. Dieser Punkt berührt zunächst die Anfeuchtwalze 13; handelt es sich um einen Bildpunkt, so ist dieser hydrophob und nimmt nur sehr wenig oder gar kein Wischwasser an. Handelt es sich um einen Punkt im bildfreien Bezirk, der hydrophil ist, so wird er mit einem Feuchtigkeitsfilm überzogen.

Anschließend berührt der Punkt nacheinander die Farbformwalzen 20a, 20b, 20c und 2Od. Ist es ein Bildpunkt, so wird Farbe auf diesen übertragen; ist es ein Punkt im bildfreien Bezirk, dann nimmt er keine Farbe an. Allerdings wird ein Teil des auf ihm liegenden Wasserfilms auf die Walzen 20a-20d übertragen. An dieser Stelle findet vor allem die Kontaminierung der Farbe mit dem Wischwasser statt. Das Wasser wird entweder in der Farbe emulgiert oder bleibt als Film auf der Farbe liegen (vgl. beispielsweise S. Karttunen und V. Lindquist "Interfacial Phenomena in Litho Offset Printing", Part I, Graphic Arts in Finland, No. 2, 1978, S.10).

Wie aus dem o.a. ersichtlich, ist der Kontaktpunkt zwischen Druckplatte und Farbformwalze die Stelle, an der eine Vermischung von Wasser und Farbe im wesentlichen erfolgt. Das .Verhältnis von Farbe zu Wasser muß daher entweder auf der Druckplatte 2 oder auf den Farbformwalzen 20a-20d bestimmt werden.
Messungen auf der Druckplatte 2 gestalten sich schwierig:

um die bildfreien Bezirke auf der Platte 2 zu messen, muß man sich darüber klar sein, daß Metallplatten häufig dünne Oxydschichten aufweisen, die im reflektierten

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Strahl Interferenzerscheinungen hervorrufen können. Außerdem kann die Ursache für Interferenz auch eine dünne Wasserschicht sein. Durch die Interferenzerscheinungen wird die Intensität des reflektierten Strahles in ünvorhersehbarer Weise verändert und die Meßergebnisse werden verfälscht. Beim Messen der Bildbezirke ist zu beachten, daß die Farbe auf der Druckplatte 2 praktisch keinen Wasser-Oberflächenfilm aufweist. Es ist daher in der Praxis unmöglich, durch Messungen auf der Platte 2 den Wassergehalt an der Farboberfläche direkt zu bestimmen .

Aufgrund der oben beschriebenen Erkenntnisse erscheint es angebracht, das Verhältnis von Farbe zu Wasser auf einer der Farbformwalzen 20a-20d zu bestimmen.

Im folgenden wird ein Punkt auf einer der Farbformwalzen 20a-20d unmittelbar nach dem Kontakt mit der Druckplatte 2 verfolgt und beschrieben.

Da bei der Verwendung von üblichen Anfeucht-Vorrichtungen auf die erste Farbformwalze 20a mehr Wasser übertragen wird als auf eine der nachfolgenden Walzen 20b-20d, wird vorzugsweise die Bestimmung des Farb-Wasser-Verhältnisses an einem Punkt dieser ersten Farbformwalze 20a erfolgen, und zwar unmittelbar nach dem Kontakt mit der Druckplatte 2. Normalerweise ist aber weder dieser noch andere entsprechende Punkte auf den Walzen 20b-20d zugänglich. Daher ist es meistens erforderlich, die Messung an einem Punkt "P" auf der letzten Farbformwalze 2Od durchzuführen. (Vgl. Fig. 1) .
Betrachtet man die Bildbezirke, so treffen die mit Farbe versehenen Formwalzen 20a-20d mit der auf der Druckplatte 2 befindlichen Farbe in den Kontaktpunkten zwischen Formwalzen und Platte aufeinander. An diesen Punkten wird Farbe von den Formwalzen auf die Platte übertragen und umgekehrt. Obwohl durch diesen Kontakt die Zusammensetzung der Druckfarbe auf den Farbformwalzen 20a-20d praktisch nicht verändert wird, ist die Farb-Wasser-Emulsion auf den Formwalzen praktisch identisch

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mit derjenigen, die auf das Drucktuch 5 übertragen und dann gedruckt wird. Diese Emulsion kann optisch durch ihre Reflexionseigenschaften charakterisiert werden. Da es sich um eine Emulsion handelt, wird ein auffallender Lichtstrahl gestreut reflektiert. Die stroboskopische Betrachtung der Oberfläche der Farbformwalzen 20a-20d unmittelbar nach dem Kontakt mit der Platte 2 zeigt, daß die Bildbezirke ein mattes Aussehen haben. Sie können daher durch Messen der Intensität von gestreut reflektiertem Licht bestimmt werden.

In den bildfreien Bezirken wird Oberflächenwasser auf der Platte 2 von dieser auf die Farbformwalzen 20a-20d übertragen. Die visuelle Untersuchung mit Hilfe von stroboskopischer Beleuchtung ergibt eine glänzende Oberfläche. Der Glanz kann durch Messen der Intensität des gerichtet reflektierten Lichtes bestimmt werden und ist das Ergebnis der glatten Oberfläche des auf der Farbe befindlichen und von der Platte 2 übertragenen Wasserfilms. Im folgenden wird ein Punkt "Q" auf der Walze 20a unmittelbar nach dem Kontakt mit dem Farbverteiler 21 (Fig. 1) verfolgt und beschrieben. Die Farbverteilerwalzen 21 haben zwei Aufgaben: erstens versorgen sie die Walzen 20a-20d mit Farbe und zweitens bewegen sie sich seitlich hin und her, um die Farbe gleichmäßig zu verteilen. Jeder neue Farbauftrag überdeckt die vorher aufgebrachte Schicht und verringert dadurch die Unterschiede zwischen bildfreien und Bildbezirken. Zusätzlich vermischen die Verteilerwalzen 21 durch ihre seitliche Hin- und Herbewegung benachbarte bildfreie und Bildbezirke.

Der Punkt "Q" ist daher für Messungen weniger geeignet, da er weniger Ergebnisse liefert als der mit "P" bezeichnete Punkt auf der Formwalze 2Od.

Der Hauptunterschied zwischen einer herkömmlichen (direkten) und einer indirekten Anfeuchtvorrichtung besteht darin, daß beim ersten Verfahren das Wischwasser direkt auf die Platte 2 übertragen wird, während es beim indirekten Verfahren auf dem Umweg über die erste Farbformwalze 20a

auf die Platte 2 übertragen wird.

Fig. 2 stellt die Verwendung einer indirekten Anfeuchtvorrichtung 22 in einer lithographischen Druckpresse dar. Die Anfeuchtwalze 10 hat hier direkten Kontakt mit der ersten Farbformwalze 20a. über die Meßwalze 23 wird die Schichtdicke des übertragenen Wasserfilms gesteuert. Der Zustand der ersten Farbformwalze 20a unmittelbar nach dem Kontakt mit der Platte 2 weicht bei der indirekten Anfeuchtung erheblich von derenZustand bei der direkten Anfeuchtung ab: bei der indirekten Anfeuchtung ist sie gleichzeitig Wasser- und Farbquelle und mit einer Emulsion überzogen. Beim Kontakt mit einem Bildbezirk wird die Emulsion unverändert (einschließlich des darin enthaltenen Wassers) auf die Platte 2 übertragen. Deshalb ändert sich die Zusammensetzung der Farbe auf der Farbformwalze 20a nicht wesentlich bei Berührung mit dem Bildbezirk. Kommt die Farbformwalze jedoch in Kontakt mit einem bildfreien Bezirk, wird lediglich Wasser auf die Druckplatte 2 übertragen und der Wassergehalt der Emulsion nimmt ab. Hierin liegt der wesentliche Unterschied zu einer herkömmlichen Anfeuchtvorrichtung, bei der die Platte 2 Wasser auf die erste Farbformwalze 20a bei deren Kontakt mit einem bildfreien Bezirk überträgt. Die folgenden Färbformwalzen 20b, 20c und 2Od verhalten sich in beiden Systemen in etwa gleich, da nur die erste Farbformwalze 20a angefeuchtet wird.

Mit der indirekten Anfeuchtung ergibt sich ein zusätzlicher Meßpunkt für das Farb-Wasser-Verhältnis, und zwar liegt dieser unmittelbar nach dem Kontakt zwischen Anfeuchtwalze 10 und Farbformwalze 20a und ist mit "R" (Fig. 2) bezeichnet. Dieser Punkt "R" weist ein ähnliches Verhalten auf wie Punkt "P" aus Fig. 1 bei der direkten Anfeuchtung, da dort Wasser auf die erste Farbformwalze 20a übertragen wird.

Beim indirekten Anfeuchten wird allerdings mehr Wasser auf die Farbformwalze 20a übertragen, da diese Vorrichtung so ausgelegt ist, um absichtlich Wasser auf die Platte 2

über die Walze 20a zu übertragen. Zusätzlich wird Wasser in Form einer Emulsion auf die Farbformwalze 20a übertragen. Deshalb wird bei diesem Kontakt verhältnismäßig wenig Oberflächenwasser auf die Farbformwalze 20a übertragen. Allerdings ist auch der Punkt "R" normalerweise nicht zugänglich, weshalb auch bei Verwendung der indirekten Anfeuchtung die Messungen im Punkt "P" auf der letzten Farbformwalze 2Od durchgeführt werden müssen. Zum Messen von bildfreien und Bildbezirken auf der Walze 2Od ist es erforderlich, den Meßfühler mit der Umdrehung des Plattenzylinders 1 zu synchronisieren. Das kann auf verschiedenen Wegen erzielt werden, von denen einer die Verwendung eines Encoders ist, der auf der die Umdrehung des Plattenzylinders 1 steuernden Antriebswelle befestigt ist. Während der Drehung des Plattenzylinders 1 sendet der Encoder jeweils einer Winkelposition entsprechende Impulse aus. Empfängt der Meßfühler vom Encoder einen Impuls, der einem benachbart zum Meßfühler liegenden Bildbezirk (auf der Farbformwalze) entspricht, so nimmt der Meßfühler eine erste Messung vor; eine zweite Messung erfolgt, wenn der vom Encoder empfangene Impuls einem bildfreien Bezirk (auf der Farbformwalze) entspricht. Können die bildfreien und die Bildbezirke, an denen die Messungen erfolgen sollen, vorherbestimmt werden, so braucht die einmal eingestellte Synchronisation nicht mehr korrigiert zu werden.

Wenn die Meßpunkte bei jedem Druckvorgang die gleichen sind, ist ein Eingreifen des Bedienungspersonals nicht erforderlich. Ohne Synchronisation ist eine Auswertung der Meßergebnisse sehr schwierig, da der Meßfühler zwischen bildfreien und Bildbezirken starke Unterschiede macht. Ohne Synchronisation werden die Messungen unabhängig vom bildfreien oder Bildbezirk durchgeführt. Eine entsprechende Auswertung ist möglich, aber sehr kompliziert.

Zum Bestimmen der Wechselwirkung zwischen Farbe und Wasser ist es wünschenswert, das gerichtet und das gestreut reflektierte Licht zu messen, und zwar sowohl in den bild-

freien als in den Bildbezirken. Eine Zunahme des Wasserflusses im Verhältnis zur Farbe hat eine Zunähme sowohl an emulgiertem als auch an Oberflächenwasser zur Folge, was sich in einer Zunahme sowohl des gerichtet als auch des gestreut reflektierten Lichtes auswirkt. Allerdings ist diese Änderung in den bildfreien Bezirken stärker als in den Bildbezirken.

Beim Messen eines Bildbezirkes ist es vorteilhafter, einen solchen mit vollem Ton statt mit Halbton zu wählen. Weist der Bildbezirk keinen vollen Ton auf, so kann ein entsprechender Punkt am Rand oder vor oder nach dem Druckbild angebracht werden. Hierfür kann auch der Zwischenraum benutzt werden, der entsteht, wenn die Platte 2 auf den Platten-zylinder 1 montiert wird. Da dieser Zwischenraum weder mit dem Drucktuchzylinder 5 noch mit einer der Farbformwalzen 20a-20d in Kontakt kommt, mißt der Meßfühler einen von der Verteilerwalze 21 mit Farbe benetzten Bezirk auf der Farbformwalze. Ein bildfreier Bezirk steht vor oder nach dem Druckbild (in der Nähe des oben beschriebenen Zwischenraumes) zur Verfügung. Im allgemeinen weist ein Streifen beliebiger Breite am Rand der Platte 2 bildfreie und Bildbezirke auf. Der Zustand des Farbfilmes auf den Walzen 20a-20d hängt also jederzeit von dem Punkt ab, mit dem dieser zuletzt Kontakt hatte. Es ist deshalb erforderlich, die Meßzeit so kurz wie möglich zu halten, um ein Mischresultat aus bildfreien und Bildbezirken zu vermeiden. Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders zum Feststellen des Beginns von Druckfarben-Mitnahme.

Die Ursache für eine solche Farbmitnahme ist meistens Wassermangel in den bildfreien Bezirken der Platte 2. Beim Beginn der Farbmitnahme nimmt die Intensität der gerichteten Reflexion vom bildfreien Bezirk in Punkt "P" (Fig. 1) rasch ab, da der Wasserfilm auf der Platte 2 extrem dünn ist.

Des weiteren eignet sich das Bestimmen der emulgierten Wassermenge nach der Erfindung zum Feststellen der Fließ-

eigenschaften der Druckfarbe, was für die Steuerung der Puriktzünahme wichtig ist. In Verbindung mit einem Densitometer kann der Meßfühler weiterhin zum direkten Messen der Puriktzunahme verwendet werden. Die richtige Auswahl des Verhältnisses von Farbe zu Wasser kann dann durch gleichzeitiges Messen von emulgiertem Wasser und Punktzunahme getroffen werden.

Aufgrund der Bedingungen in der Druckpresse ist die Wasserin-Farbe-Emulsion instabil und von kurzer Lebensdauer.

Es ist möglich, den Zeitpunkt des Zusammenbruchs der Emulsion auf einem Punkt der Farbformwalze im Voraus zu bestimmen, und zwar durch das Anbringen von zwei Meßfühlern in Serie am Umfang der Farbformwalze und aufeinander folgenden Messungen des gleichen Punktes auf der Walze. Hierfür ist die Synchronisation der Meßfühler mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Farbformwalze erforderlich. Beim Zusammenbruch der Emulsion nimmt die Intensität der gerichtet reflektierten Strahlung zu, da eine Entmischung stattfindet,und das Wasser auf die Oberfläche austritt, während die Intensität des gestreut reflektierten Lichtes abnimmt. Aus der Differenz zwischen gerichtet und gestreut reflektierter Strahlung kann die Lebensdauer der Emulsion abgeleitet werden, die eine wichtige Größe zum Bestimmen der Fließeigenschaften der Farbe darstellt, die wiederum die Qualität des Druckes beeinflußt.

Wie bereits erwähnt, kann mit dem Meßfühler die Menge des emulgierten und des Oberflächenwassers unabhängig voneinander gemessen werden. Diese Wassermengen sind nicht notwendigerweise proportional und können nicht gleichzeitig durch Einstellen eines Parameters, z.B. der Wasserzuführung, überwacht werden. Die Wassermenge in der Emulsion hängt von mehreren Faktoren ab: beispielsweise von der Oberflächenspannung der Wischwasserlösung, die durch Zugabe von Benetzern etc. beeinflußt werden kann, und von deren pH Wert sowie von der Zusammensetzung der Druckfarbe und anderen Faktoren. Auch die Wassermenge auf der Platte 2 wird von der Oberflächenspannung der Wisch-

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wasserlösung und den auf der Platte 2 herrschenden Bedingungen beeinflußt. Es kann deshalb erforderlich sein, die chemische Zusammensetzung der Druckfarbe und/oder des Wischwassers zu verändern, zusätzlich zur Steuerung der Wasserzuführung, um auf diese Weise sowohl die Wassermenge in der Farbemulsion als auch auf der Oberfläche zu regeln.

Fig. 3 zeigt vereinfacht die Anordnung der optischen Meßvorrichtung zum Messen der gerichteten und der gestreuten Reflexion einer Farbformwalze.

Von einer Lichtquelle 25, beispielsweise einer Wolfram-Glühbirne, einer Xenon-Bogenlampe, einem Laser oder einer Licht emittierenden Diode, wird Licht auf einen Punkt der Farbformwalze 26 über eine Beleuchtungsoptik, dargestellt als Linse 27, gerichtet. Hierzu eignet sich eine Reihe von Beleuchtungsoptiken einschließlich solcher, die das Bild der Lichtquelle 25 direkt auf der Walze abbilden und solcher, die das Bild einer gleichmäßig erhellten öffnung auf die Walze 26 projizieren. Die letztgenannten werden auch als "Projektions"-Optik bezeichnet. Die auffallenden Lichtstrahlen, als gestrichelte Linie 28. dargestellt, treten in Wechselwirkung mit der Wasser-inFarbe-Emulsion 29 auf der Oberfläche der Farbformwalze Ein Teil des Lichtes wird gerichtet reflektiert, ähnlich wie von einem Spiegel, und zwar von dem auf der Oberfläche der Emulsion befindlichen Wasserfilm. Diese gerichtet reflektierten Strahlen sind gestrichelt dargestellt und mit 30 bezeichnet. Ein anderer Teil des auffallenden Lichtes 28 wird gestreut reflektiert, und zwar sowohl von den Pigmentpartikeln der Druckfarbe als auch von den mikroskopischen Wassertröpfchen in der Emulsion 29. Ein weiterer Teil des auffallenden Lichtes 28 tritt in Wechselwirkung mit der Oberfläche der Farbformwalze 26, von der das Licht gerichtet und gestreut reflektiert wird. Das gerichtet reflektierte Licht nimmt den gleichen Verlauf wie die oben mit 30 bezeichneten Strahlen (gestrichelt dargestellt). Dieser Strahlengang entspricht allen ge-

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richtet reflektierten Strahlen, gleichgültig, von welcher Oberfläche. Das von der Emulsion 29 und der Oberfläche der Walze 26 gestreut reflektierte Licht strahlt in alle Richtungen. Im vorliegenden Fall sind aber nur die gestrichelt gezeichneten Strahlen 32 und 31 von Interesse.

Die gerichtet reflektierten Lichtstrahlen 30 werden von einer Optik, die als Linse dargestellt und mit 33 bezeichnet ist, gesammelt und ihre Intensität von einem Photodetektor 34 gemessen. Bevor die Lichtstrahlen 30 in der Linse gesammelt werden, passieren sie einen Filter 35, der das Spektrum der gewünschten Wellenlängen isoliert. Vorzugsweise wird ein Spektralbereich ausgewählt, der nicht oder nur unwesentlich von der Farbe oder der Anfeuchtlösung absorbiert wird. Der Filter 35 hat zwei Funktionen: erstens läßt er nur Licht im gewünschten Spektralbereich durch. Sendet allerdings die Lichtquelle 25 monochromatisches Licht aus, wie beispielsweise von einem Laser oder einer Licht emittierenden Diode, dann ist die genannte Funktion überflüssig. Zweitens eliminiert der Filter 35 unerwünschte Wellenlängen aus dem Umlicht. Die Notwendigkeit dieser Funktion hängt von der Intensität des gesammelten Lichtes 30 im Vergleich zum gesammelten Umlicht ab.

Die Lichtstrahlen 31 und 32 stellen gestreut reflektiertes Licht dar, das unter zwei verschiedenen Winkeln gesammelt wird. Die Strahlen 31 und 32 werden von den optischen Systemen 36 und 37 gesammelt und von den Photodetektoren 38 und 39 gemessen.

Die optischen Filter 40 und 41 entsprechen dem optischen Filter 35 und werden in Verbindung mit den optischen Samme1systemen 36 bzw. 37 verwendet. In den elektronischen Stromkreisen 42, 43 und 44 werden elektrische Ausgangssignale erzeugt, die der Intensität des von den Photodetektoren 34, 38 und 39 gemessenen Lichtes entsprechen. Mit diesen Stromkreisen werden die von den Photodetektoren 34, 38 und 39 erfaßten Signale verstärkt

und gefiltert. Die Ausgangssignale können entweder analog oder digital sein. Mit Hilfe des Rechners 45 kann der Prozentsatz an emulgiertem Wasser und Oberflächenwasser aufgrund der Sensorausgangssignale bestimmt werden. Diese Information kann dem Druckpressen-Bedienungspersonal direkt angezeigt werden, oder sie wird auf einen Steuerkreis 46 gegeben, der entweder für Digital- oder Analog-Informationen ausgelegt ist und die Zugabe der Anfeuchtlösung direkt automatisch steuert.

Die Genauigkeit des beschriebenen Meßverfahrens kann durch die Auswahl der Winkel, unter denen die gestreut reflektierten Strahlen 31 und 32 im Verhältnis zu den gerichtet reflektierten Strahlen 30 aufgenommen werden, beeinflußt werden. Als allgemeine Regel gilt, daß die Winkel möglichst klein gehalten werden. Wird beispielsweise der Winkel zwischen Strahl 30 und 31 verringert, nähern sich die von den Photodetektoren 34 und 38 erfaßten Signale in ihrer Größe einander an. Außerdem enthält der Strahl 31 einen Teil der gerichtet reflektierten Strahlung, wodurch er in gewisser Weise von der Oberflächen-Wasserschicht abhängig wird. Ist der Winkel zwischen den Strahlen 31 und 32 sehr klein, liegen die erzielten Meßergebnisse ebenfalls nahe beieinander und sind vom Farb-Wasser-Verhältnis unabhängig. Im allgemeinen sollten die Winkel zwischen den reflektierten Strahlen 30, 31 und 32 5° nicht überschreiten.

Zum getrennten Bestimmen und Steuern des emulgierten und des Oberflächenwassers auf der Farbformwalze genügen das gerichtet reflektierte Strahlenbündel sowie ein gestreut reflektiertes Strahlenbündel. Zusätzliche Messungen von gestreut reflektierten Strahlen unter anderen Winkeln können dazu dienen, um zusätzliche Informationen über Größe und Verteilung der emulgierten Wassertröpfchen zu erhalten. Die Bestimmung der Teilchengrößenverteilung mit Hilfe von Streustrahlung ist ein allgemein in die Technik eingeführtes Verfahren.(Vgl. "Light Scattering by Small Particles", H.C. van der Hülst, Dover Publications, NY, 1981).

Das Messen von Streustrahlung unter mehr als einem Winkel mit dem Meßfühler nach der Erfindung ermöglicht es also, die Vorrichtung auch für Forschungszwecke zu verwenden. Sollte sich herausstellen, daß Informationen über Größe und Verteilung der emulgierten Wassertröpfchen zum Steuern des Druckvorgangs notwendige Parameter sind, kann dieses Verfahren in die Praxis eingeführt werden.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, um die Ausgangssignale zum KaL .brieren und zum Betrieb des Meßfühlers zu verweden. Zum Bezeichnen der Intensitäten der Lichtstrahlen 30, 31 und 32 dienen folgende Formeln:

^I32 ^{= I}D32

"D" und "S" bezeichnen "diffus" (gestreut) und "spiegelnd" (gerichtet) reflektierte Strahlung. (I₃₂ entfällt, wenn das gestreut reflektierte Licht nur unter einem Winkel gemessen wird)i. I₃₀ enthält sowohl eine gestreut als auch eine gerichtet reflektierte Komponente. Emulgiertes Wasser bewirkt die gestreut reflektierten Strahlen I_D30, I₀₃I und I₀₃₂/ während das Oberflächenwasser den gerichtet reflektierten Strahl I_33Q bewirkt. I₃₀ weist eine Gesamtintensität auf, die sich aus I_03n plus Ι_α·3η ergibt. Um den Meßfühler entsprechend zu kalibrieren,

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ist es erforderlich, diese Komponenten zu trennen, so daß das Verhältnis zwischen I_D30, ¹FnI ^unc^ ⁱd32 ^un<^ emulgiertem Wasser und I₃₃₀ und Oberflächenwasser festgestellt werden kann. Daran anschließend können Veränderungen des Oberflächenwassers und des emulgierten Wassers getrennt während der Druckpressenläufe erkannt und gesteuert werden.

Eine Möglichkeit zum Kalibrieren des Meßfühlers macht sich die Tatsache zu Nutze, daß nur der gerichtet reflektierte Teil des Strahls 30 den Polarisationszustand des auffallenden Lichtstrahls 28 beibehält. Dieser Teil kann mit Hilfe eines Polarisators im Strahlengang von 28 und eines

Analysators (beispielsweise eines zweiten Polarisators, der senkrecht zum ersten angeorndet ist) im Strahlengang von 30 eliminiert werden. Dieser Vorgang kann Teil der Kalibrierung sein, um getrennt die Wirkung des Oberflächenwassers und des emulgierten Wassers zu beobachten. Zum Kalibrieren wird wie folgt verfahren: Die Intensitäten I₃₀/ I₃₁ und I₃₂ (Fig. 3) werden gemessen; hierzu werden Polarisatoren in den Strahlengänge 28 und 30 angeordnet, wie oben beschrieben. Die Messung erfolgt während eines Druckpressenlaufes vorgegebener Zeitdauer, wobei sich das Farb-Wasser-Verhältnis verändert. Die Polarisatoren sind in der angegebenen Weise gegeneinander versetzt, so daß I₃₀ = kI_D3Qist, wobei "k" den Lichtdurchlässigkeitsgrad des Analysators bezeichnet.

Während des Druckpressenlaufs werden zu verschiedenen Zeitpunkten die Meßwerte von I₃Q, I₃₁ und I₃₂ aufgezeichnet, Wassertröpfchen von der Walze abgesaugt und die Farbemulsion von der Walze abgekratzt. Die Farb-Wasser-Emulsion wird dann chemisch auf ihren Wassergehalt analysiert. Durch kräftiges Schütteln in wasserfreiem Methanol wird der Emulsion das Wasser entzogen. Unmittelbar danach wird das Methanol unter Verwendung des Karl Fischer Reagenz titriert und so die Menge an emulgiertem Wasser bestimmt. Die Farbe wird in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Tetrachlorkohlenstoff, gelöst und die optische Dichte der Probe, die proportional dem Farbstoffgehalt ist, wird spektrophotometrisch bestimmt. Die optische Dichte wird durch die Proportionalitäts-Konstante geteilt, und das Resultat entspricht der Farbmenge. Die Proportionalitäts-Konstante wird bestimmt aus der optischen Dichte einer Lösung, die eine bekannte Menge an Farbe in einer bestimmten Menge an Lösung enthält; anschließend wird die optische Dichte durch die Menge an Farbe pro Volumen-Lösung geteilt. Die Abstände zwischen den einzelnen Messungen sollten ausreichend groß sein, um einen gleichmäßigen Wert des Farb-Wasser-Verhältnisses zu

erhalten. Nach Beendigung des DruckpreTsenlaufs werden Tabellen mit den Meßergebnissen von I₀₃Q/ Id31 ^un<* ^ID32 im Vergleich zum Gehalt an emulgiertem Wasser zusammengestellt. Zwischen den genannten Werten ist eine eindeutige Relation zu erkennen. So wurde beispielsweise festgestellt, daß die Werte Ι~.-,_Λ, Ι«ο·ι ^un^ I^-io/ jeder für sich, eine konstante Relation zum Gehalt an amulgierten Wasser (in %) haben..
Die Kalibrierung von Ig₃₀ im Hinblick auf das Oberflächenwasser erfolgt, indem der Druckpressenlauf ohne Polarisatoren wiederholt wird,und ohne, daß das Wasser von der Oberfläche der Walze 26 abgesaugt wird. Mit anderen Worten: das Farb-Wasser-Systern wird chemisch auf seinen Gesamtwassergehalt hin untersucht. Die Meßergebnisse dieses zweiten Druckpressenlaufs werden verwendet, um mittels I₀₃₁ oder I₀₃₂ mathematisch sowohl I₀₃₀/ aber auch - aufgrund der zusammengestellten Tabellen - die Menge an emulgiertem Wasser zu bestimmen. Hierzu wird eine Tabelle mit den Werten für I₀₃₂ oder I_o3ι iⁿ Abhängigkeit vom Prozentsatz an emulgiertem Wasser verwendet, und der Prozentsatz an emulgiertem Wasser mit Hilfe der für I₀₃₂ oder I₀₃₁ gemessenen Werte ermittelt. Sodann wird, unter Verwendung einer Tabelle mit den Werten für I_o3i/I₀₃₂ oder I₀₃OZ¹DSO "*"ⁿ Abhängigkeit vom Prozentsatz an emulgiertem Wasser dieser Prozentsatz benutzt, um den entsprechenden Wert der Verhältnisse IdSiZ¹DSO ^o<^^er I₀₃₂/I₀₃q zu bestimmen.
Wenn I₀₃₁ oder I₀₃₂ bekannt sind, kann I₀₃Q durch Dividieren von I₀₃-I oder I₀₃₂ durch die Verhältnisse von I_o3i/ I₀₃Q oder I₀₃OZ¹DSO 9^ef^un<3-^en werden. Die tatsächliche Menge an Oberflächenwasser wird bestimmt, indem die errechnete Menge an emulgiertem Wasser von der chemisch bestimmten Gesamtmenge subtrahiert wird. Ig₃₀ wird bestimmt, indem I₀₃₀ von I₃₀ ^₃O ~ ¹DSO⁵⁵¹SSO* ^sut>trahiert wird; dann wird eine Tabelle mit den Werten für Ig₃₀ in Abhängigkeit von der Menge an Oberflächenwasser erstellt.

Während des Druckpressenlaufs kann die Menge an emulgiertem Wasser mathematisch aus den Meßwerten I_D31 oder I_D32 berech_net werden. Dazu werden die mathematisch errechneten Werte für I_D30 von dem für I₃₀ gemessenen abgezogen und so die Werte für Ig₃₀ erhalten, aus denen die Menge an Oberflächenwasser mathematisch errechnet werden kann. Bis zu diesem Punkt sind Polarisatoren nicht erforderlich.
Ein ähnliches Verfahren zum Kalibrieren und Bedienen des Meßfühlers beinhaltet die Messung des gestreut reflektierten Lichtes unter . einem Winkel, der kein gerichtet reflektiertes Licht empfängt, oder unter einem Winkel, der auch das gerichtet reflektierte Licht aufnimmt unter Verwendung eines Polarisators und eines Analysators.

Das Verfahren ist ähnlich dem oben beschriebenen* Der Prozentsatz an emulgiertem Wasser wird tabellarisch als Funktion der Intensität des Streulichtes verzeichnet. Dies Verfahren läßt das Oberflächenwasser unberücksichtigt. Ein weiteres Verfahren beruht auf statistischen Messungen.

Während eines Druckpressenlaufes, bei dem sich das Farbstoff-Wasser-Verhältnis verändert, werden die Meßergebnisse für I₃Qf I₃₁ und I₃2 aufgezeichnet. In gewissen Zeitabständen werden zwei Proben des Farbstoff-Wassergemischs von der Farbformwalze entnommen, die in der Regel sowohl emulgiertes als auch Oberflächenwasser enthalten. Vor Entnahme der einen Probe wird das Oberflächenwasser abgesaugt und die Probe auf ihren Gehalt an emulgiertem Wasser untersucht. Die andere Probe dient zum Bestimmen des Gesamtwassergehaltes. Auf diese Weise erhält man Werte sowohl für das Oberflächenwasser als auch für das emulgierte Wasser. Nun werden Tabellen von Ion, I₃-I und I^ in Abhängigkeit vom Oberflächen- und emulgiertem Wasser zusammengestellt; die Kalibrierung erfolgt aufgrund der nachstehenden, hypothetischen Gleichungen:

emulgiertes Wasser ⁼ ^1¹Tn^+a2^I31 ^+a3^I32 Oberflächenwasser = ^a4^I30 ^{+ a}5^I31 ^{+ a}6"^E32

Die Koeffizienten a. werden nach der "kleinste Fehlerquadrat Regressionsmethode" bestimmt, wie beispielsweise in "Basic Scientific Subroutines", Vol. 2, F.R. Rockdeschel, Byte/McGraw Hill, Peterborough, N.H., 1981, beschrieben. Nach dem Bestimmen der Koeffizienten werden die beiden oben angeführten Gleichungen während des Betriebes des Meßfühlers verwendet, um getrennt emulgiertes und Oberflächenwasser aus den Messungen für I₃₀ und I₃₁ und I₃2 zu errechnen. Für eine größere Meßgenauigkeit können bei diesem Verfahren auch Meßwerte von mehreren, nicht gerichtet reflektierten Winkeln verwendet werden. Selbstverständlich reicht die Messung von I₃₀ und I₃₁ (ein gerichtet und ein nicht-gerichtet reflektierter Winkel) aus, wobei dann aber die Meßwerte der zusätzliehen, gestreut reflektierten Winkel nicht zur Verfügung stehen.

Da die Emulsion 29 das auffallende Licht 28 nicht vollkommen absorbiert, dringt ein Teil des Lichtes durch die Emulsion bis auf die Oberfläche der Walze 26, von wo es durch die Emulsion zurück gestreut reflektiert wird und auf diese Weise von den Photodetektoren 34, 38 und 39 mit gemessen wird. Diesem Effekt, bei dem die in den Photodetektoren erzeugten Signale ohne Bedeutung für den Zustand der Emulsion 29 sind, wird in den oben beschriebenen Kalibrierungsverfahren Rechnung getragen.

Außerdem kann die Wellenlänge so gewählt werden, daß das Licht teilweise von der Farbschicht absorbiert wird und die Walzenoberfläche nicht erreicht. Vorzugsweise werden sämtliche Messungen gleichzeitig durchgeführt; es ist aber ohne weiteres möglich, nur ein bewegliches optisches System zu verwenden, mit dem die Messungen unter zwei oder mehr Winkeln nacheinander durchgeführt werden.
In Fig. 4 ist eine vorzugsweise Ausgestaltungsform des Meßfühlers nach der Erfindung dargestellt. Die Lichtquelle ist eine Licht emittierende Diode (LED) 50, die Licht mit einer Wellenlänge von 0,95 μ aussendet. Bei

der genannten Wellenlänge sind die Absorptionskoeffizienten der Walze 26, der Anfeuchtflüssigkeit und der meisten Druckfarben sehr gering, weshalb bei Benutzung von Licht dieser Wellenlänge die genannten Faktoren den empfindlichen Meßfühler praktisch nicht beeinflussen. Die LED 50 ist mit einer eingebauten Linse 51 versehen, die den Streuungswinkel der Lichtstrahlen auf ca. 6° begrenzt. Der Lichtstrahl 52 fällt unter einem Winkel von 45° auf die Parbformwalze 26. Die gerichteten Strahlen werden unter dem gleichen Winkel reflektiert und vom Ende einer Lichtleiteroptik 54 gesammelt. Die gestreut reflektierten Strahlen 55 werden in ähnlicher Weise von einer Lichtleiteroptik 56 gesammelt. Ein optischer Filter 57 dient als Schutzfenster und absorbiert das meiste Umlicht bis zu einer Wellenlänge von 900 nm. Die von der Vorder- und Rückseite des Filters 57 reflektierten Strahlen 58 von der LED 50 werden von einer dritten Lichtleiteroptik 59 gesammelt. Der Zweck dieser Anordnung ist die Herstellung eines Vergleichskanals zum überwachen und Steuern der Intensität der Lichtquelle LED 50. Diese Messungen werden benötigt, um die Meßergebnisse der gerichtet und gestreut reflektierten Strahlen unabhängig von Schwankungen in der Beleuchtungsquelle zu machen. Da vor den Lichtlexteroptiken 54, 56 und 59 keine zusätzliehen optischen Systeme verwendet werden, ist die Herstellung des Meßfühlers einfach und seine Abmessungen klein.

Die drei Lichtlexteroptiken 54, 56 und 59 und die Kabel 60 zur Versorgung der Lichtquelle LED 50 mit Strom sind von einem Schutzmantel 61 umgeben, der den oben beschriebenen optischen Kopf 62 mit dem restlichen Teil der Meßfühlervorrichtung verbindet. Nur der optische Kopf 62 des Meßfühlers muß in der Nähe der Farbformwalze 26 angebracht sein. Außerdem muß er relativ klein sein, da in den meisten Druckpressen nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht. Im Schutzmantel 61 werden die LED Versorgungskabel 60 zur Stromquelle 63 geführt, und die Lichtleiter 54,

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56 und 59 zu den Photodioden 64, die die optischen Signale in elektrische Impulse umwandeln, welche dann von den Verstärkern 65 verstärkt werden. Die verstärkten Signale gehen durch die Siebschaltung 66 und werden in der Datenübertragungs-Steuereinheit 67 behandelt, bevor sie im A/D Konverter 68 in digitale Signale umgewandelt werden. Der A/D Konverter 68 liefert aufeinanderfolgende Ausgangssignale des gerichtet reflektierten (54), des gestreut reflektierten (56) und des Referenzkanals (59).

Diese Meßdaten werden dann im Computer 69 verarbeitet, wobei die Ergebnisse des Referenzkanals zur Korretur der Daten der beiden anderen Kanäle verwendet werden und die Meßergebnisse zum Bestimmen des Farb-Wasser-Verhältnisses dienen. Dieses Endergebnis wird entweder dem Druckpressen-Bedienungspersonal direkt sichtbar angezeigt oder auf einen Steuerkreis 70 zum Regeln der Anfeuchtvorrichtung gegeben.

Die Lichtquelle LED 50 kann auch als pulsierende Lichtquelle arbeiten, wodurch der Meßfühler weniger empfindlieh gegenüber durch den Filter 57 dringendes Umlicht ist. In diesem Fall werden die Ausgangssignale der Verstärker 65 durch einen Hochpaßfilter geleitet, um Umlichtfrequenzen auszufiltern. Dann werden die Signale gleichgerichtet und durch einen Niedrigpaßfilter geleitet, um gleichmäßige Ausgangssignale zu erhalten. Diese Filtervorgänge werden in einer Analogschaltung durchgeführt, die einen Teil der Siebschaltung 66 darstellt.

Die Benutzung von Meßfühlern während des Drückens wird anhand von Probeläufen auf einer handelsüblichen, zweiseitigen Vier-Farben-Rollen-Druckpresse mit einer Dahlgren-Anfeuchtvorrichtung demonstriert. Der Meßfühler wird an der letzten Farbformwalze im Punkt "P" (Fig. 2) der oberen "Cyan"-Druckeinheit montiert. Nach dem Einstellen der Druckpresse arbeitete diese 20 Minuten, bevor Wasser zugesetzt wurde. Die Geschwindigkeit, mit der die Anfeuchtvorfichtung den Färbformwalzen Wasser zuführt, dient zum Steuern des Wasserstandes. Im vorliegenden Fall wurde die

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Geschwindigkeit von 40 auf 50% der Maximalgeschwindigkeit gesteigert und 3 Minuten lang beibehalten, um dann wieder auf 40% zurückgenommen zu werden. Das Ausgangssignal eines Kanals für gestreute Reflexion, im Winkel von 36,5° zur gerichteten Reflexion angeordnet, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Änderung der Meßfühlerreaktion ist groß und unmittelbar, und zwar sowohl bei der Erhöhung als auch bei der Reduzierung der Anfeuchtgeschwindigkeit, wodurch angezeigt wird, daß sich der Zustand der Emulsion ebenfalls sofort verändert hat. Die Zunahme des gestreut reflektierten Lichtes unter dem gewählten Winkel zeigt an, daß mehr Wasser in der Farbe emulgiert wurde.
Die Meßfühler-Vorrichtung entsprechend der Erfindung kann auch für andere als die beschriebenen Emulsionen verwendet werden. Als Beispiele seien Öl-in-Wasser-Emulsionen wie Salatsaucen und Milchprodukte genannt.

Claims

3U4784

490- 062/062A

6.12.1984

Verfahren zum überwachen des Farbstoff/Wasser Verhältnisses im lithographischen Druckverfahren
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Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Menge einer ersten Substanz in einer Schicht aus einer Emulsion aus der genannten und einer zweiten Substanz, sowie der Menge der ersten Substanz in einer auf der zweiten Substanz liegenden Schicht aus dieser, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

- Beleuchten der Schichten;

- Auffangen des von diesen reflektierten Lichtes unter mindestens zwei Winkeln;

- Umwandeln des aufgefangenen Lichtes in zwei oder mehr elektrische Signale;

- Auswerten der aufgefangenen Signale in Form numerischer Meßwerte zum Bestimmen der Menge der ersten Substanz in der Emulsion aus dieser und der zweiten Substanz, sowie der Menge der auf der zweiten Substanz liegenden ersten Substanz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierte Licht unter drei unterschiedlichen Winkeln zur Senkrechten aufgefangen wird.

3. Verfahren zum Bestimmen der Menge einer in einer zweiten Substanz emulgierten ersten Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Emulsion beleuchtet

und die reflektierte Strahlung unter einem oder mehreren Winkeln erfaßt und in entsprechende elektrische Signale umgewandelt wird, deren Auswertung die Menge der in der zweiten Substanz emulgierten ersten Substanz ergibt. 5

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Substanz hydrophil und die zweite Substanz hydrophob ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Substanz oleophil und due zweite Substanz hydrophil ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Auffangwinkel dei?-bzw. diejenige(n) der gerichteten Reflexion ist bzw. sind.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Auffangwinkel derjenige der gerichteten Reflexion ist.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung unter zwei Auffangwinkeln erfolgt, von denen der eine der gerichteten und der andere der gestreuten Reflexion entspricht.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Substanz eine Druckfarbe und die erste eine lithographische Wischwasser-Lösung ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektralbereich des aufgefangenen Lichtes auf einen Bereich begrenzt ist, in welchem der Absorptions-Koeffizient für Druckfarben und Wischwasser-Lösungen weniger als 2000/cm beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgefangene Licht auf den Spektralbereich von 0_f9 bis 1,0 μ begrenzt ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Licht-emittierende Diode verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messende Druckfarbe und die Wischwasser-Lösung bzw. deren Emulsion sich auf der Farbformwalze befinden.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messende Druckfarbe und die Wischwasser-Lösung bzw. deren Emulsion sich auf der Druckplatte befinden.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung in einem Bereich der Farbformwalze erfolgt, der bereits mit der Druckplatte in Kontakt war, jedoch die Farbvertexlungswalze noch nicht erreicht hat.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung in einem Teilbereich der Farbformwalze erfolgt, der dem Bildfeld entspricht, und eine weitere Messung in einem Teilbereich, der nicht dem Bildfeld entspricht .

17. Verfahren nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch

gekennzeichnet, daß die Messungen in einem Teilbereich der Farbformwalze erfolgen, der zuvor mit einem nicht dem Bildfeld entsprechenden Bereich der Druckplatte in Kontakt war.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen in mit der Umdrehung des Druckplattenzylinders synchronisierten Zeitpunkten erfolgen.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der in der zweiten Substanz emulgierten bzw. auf dieser liegenden Wischwasser-Lösung entsprechend den ausgewerteten Signalen verändert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der emulgierten bzw. auf der Oberfläche liegenden Wischwasser-Lösung durch Verändern der Wischwasserzuführung und mindestens eines chemischen Parameters der genannten Lösung überwacht und kontrolliert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Messungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während einer Umdrehung der Farbformwalze erfolgen, um so die zeitliche Veränderung der Menge der in der Farbe emulgierten bzw. auf dieser liegenden Wischwasser-Lösung zu ermitteln.

22. Vorrichtung zum unabhängigen Messen der Menge: einer in einer oleophilen Substanz emulgierten bzw. auf deren Oberfläche liegenden hydrophilen Substanz, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungsquelle zum Beleuchten der beiden Substanzen; ein erstes optisches System zum Erfassen des von den Substanzen gerichtet reflektierten Lichtes; mindestens ein zweites optisches System zum Erfassen des gestreut reflektierten Lichtes unter mindestens einem ersten Winkel; wenigstens einen ersten und einen zweiten Photodetektor zum Umwandeln des vom ersten bzw. zweiten optischen System erfaßten Lichtes in erste bzw. zweite elektrische Signale; und einen Rechner zum Auswerten der genannten Signale und deren Umwandlung in numerische Meßdaten zum Bestimmen der Menge der in der oleophilen Substanz emulgierten hydrophilen Substanz, bzw. der Menge der auf der Oberfläche der oleophilen Substanz liegenden hydrophilen Substanz.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die oleophile Substanz Druckfarbe und die hydrophile Substanz eine lithographische Wischwasser-Lösung ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsquelle eine Licht emittierende Diode ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein drittes optisches System zum Erfassen ' von gestreut reflektiertem Licht sowie einen dritten Photodetektor aufweist.

26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 22 bis 2"4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung an der Oberfläche der Farbformwalze erfolgt.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung an der Oberfläche der Druckplatte erfolgt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung in einem Bereich der Farbformwalze erfolgt, der mit einem Bildbezirk der Druckplatte in Kontakt war, jedoch noch vor dem Erreichen der Farbverteilerwalze, und eine zweite Messung in einem nicht dem Bildbezirk entsprechenden Bereich.

29.· Vorrichtung nach den Ansprüchen 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin Filter sowie Verstärker für die erfaßte Strahlung aufweist.

30. Vorrichtung nach den Ansprüchen 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin Einrichtungen zum automatischen Einstellen der Wischwasserzuführung in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung der genannten Signale enthält.

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31. Vorrichtung nach den Ansprüchen 22 "bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangwinkel der reflektierten Strahlung des ersten Systems von dem des zweiten um mindestens 5°, und der Winkel eines dritten System von denen des ersten bzw. zweiten Systeme ebenfalls um mindestens abweicht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31/ dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Systeme eine Mehrzahl an Lichtfaserleitern enthalten.