EP1034078B2 - Elektrostatische anordnung für ein tief- und flexodruckwerk - Google Patents

Elektrostatische anordnung für ein tief- und flexodruckwerk Download PDF

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EP1034078B2
EP1034078B2 EP97913072A EP97913072A EP1034078B2 EP 1034078 B2 EP1034078 B2 EP 1034078B2 EP 97913072 A EP97913072 A EP 97913072A EP 97913072 A EP97913072 A EP 97913072A EP 1034078 B2 EP1034078 B2 EP 1034078B2
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    • B41F9/00—Rotary intaglio printing presses
    • B41F9/001—Heliostatic printing

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung einer elektrostatischen Ladung innerhalb eines Tief- und Flexodruckwerkes zur Verbesserung der Druckqualität durch Polarisierung der Druckfarbtropfen auf dem Druckformzylinder. Im Tiefdruckwerk wird die elektrostatische Ladung auf den Aussenmantel eines Presseurs aufgebracht, von welchem sie zum Aussenmantel des Druckformzylinders hinfliesst. Im Flexodruckwerk bringt man die elektrostatische Ladung auf den Druckformzylinder auf, von welchen sie sowohl zur Substrat-Übertragungswalze als auch zum Gegendruckzylinder hinfliesst. Unter dem Einfluss eines angelegten elektrischen Feldes werden die in den Näpfchen des Druckformzylinders (Tiefdruck) bzw. die auf der Oberfläche des Druckformzylinders (Flexodruck) sich befindenden Farbmoleküle polarisiert, und die Farbtröpfchen erfähren insgesamt eine Volumenvergrösserung. Ein fliessender elektrischer Strom wird aufgenommen, um die für die Polarisationsarbeit nötige Energie zu liefern. Als Folge der Polarisation werden die Farbtröpfchen vom Bedruckstoff angezogen und überdies wird die Übertragung der Farbtröpfchen durch deren Volumenvergrösserung auf den vorbei geführten Bedruckstöff begünstigt.
Somit wird im Tiefdruck in wesentlich höherem Masse sichergestellt, dass die Näpfchen des Druckformzylinders einwandfrei entleert werden, d.h. die Druckfarbe auf den Bedruckstoff aufgebracht wird. Im Flexodruck bewirkt die elektrostatische Aufladung, dass die Druckfarbe von der Subscrat-Übertragungswalze auf den Druckformzylinder und auf den Bedruckstoff besser übertragen wird. Solche Anordnungen werden auch als "elektrostatische Druckhilfen" bezeichnet; sie dienen dazu, in allen Tonstufen eine volle Aufsichtsdichte zu erreichen und sogenannte "Missing Dots" zu vermeiden. Das Problem der "Missing Dots" tritt insbesondere bei rauhen Bedruckstoffen, z.B. Papierbahnen, mit entsprechenden Unebenheiten auf.
Stand der Technik
Elektrostatische Druckhilfen der hier relevanten Gattung sind seit Jahrzehnten bekannt (siehe z.B. DE-A-27 09 254; EP-A-0 761 458). Die Figuren 1A und 1 D im Zusammenhang mit Figur 1C zeigen ein Zweirollen-System eines Tiefdruckwerkes mit einem Mehrschicht-Presseur 1 - hier aber erfindungsgemäss bereits dreischichtig -, dem Druckformzylinder 2 und dem zwischen beiden über die Umlenkwalze 3 geführten Bedruckstoff 4. Über dem Presseur 1 ist eine sich über seine gesamte Länge erstreckende stabförmige Spannungselektrode 5 angeordnet. Angedeutet ist der Farbrakel 6 zum Abstreifen überschüssig aufgetragener Farbe vom Druckformzylinder 2. In einer Farbwanne 7 sitzen die Farbwalze und der -rücklauf, welche nicht gezeigt sind. Die Spannungselektrode 5 ist an eine Hochspannungsquelle 8 angeschlossen. Der Mantel des Dreischicht-Presseurs 1 weist äusserlich eine Halbleiterschicht 10 und darunterliegend eine Hochleiterschicht 11 auf. Unterhalb der Hochleiterschicht 11, als elektrische Isolation zum Presseurkern 13, liegt eine Isolatorschicht 12.
Figur 1B zeigt ein Drei-Rollensystem, welches abweichend vom vorbeschriebenen Zwei-Rollensystem über der Mehrschicht-Presseurwalze 1 eine zusätzlich angeordnete Stützwalze 9 aufweist, die man vorzugsweise elektrisch isoliert. Die Spannungselektrode 5 ist hier seitlich des Mehrschicht-Presseurs 1 positioniert.
Figur 1E mit dem elektrischen Schaltbild des Zwei- bzw. Drei-Rollensystems gemäss den Figuren 1A bis 1D veranschaulicht den Stromfluss innerhalb der elektrostatischen Anordnungen. Von der Hochspannungsquelle 8 wird der Spannungselektrode 5 eine Gleichspannung U zugeführt und die Spannungselektrode 5 weist den Innenwiderstand R 1 auf. Derzwischen Spannungselektrode 5 und Presseur 1 bestehende Luftspalt S - üblicherweise in der Grösse von ca. 5mm bis 30mm-stellt den Widerstand R 2 dar. Die obere Halbleiterschicht 10 und die Hochleiterschicht 11 bilden die Widerstände R 3 , R 4 . Die geerdete Isolatorschicht 12 wirkt als übergrosser Widerstand R 5 . Aus der Hochleiterschicht 11 fliesst der Strom durch die unten liegende Halbleiterschicht 10, welche hier den Widerstand R 6 bildet, weiter durch den Bedruckstoff 4, der den Widerstand R 7 darstellt. Praktisch den Widerstandswert R 8 = 0 hat der geerdete Druckformzylinder 2.
Nach dem Kirchhoffschen Stromverteilungsgesetz nimmt der Hauptanteil des elektrischen Stromes den Weg des geringeren Widerstands über die Hochleiterschicht 11, während ein kleiner Bruchteil direkt über die Halbleiterschicht 10 dem Bedruckstoff 4 zufliesst. Schliesslich liegt zwischen der unteren Halbleiterschicht 10 und der Erde E ein Spannungsabfall ΔU an, welche die sogenannte Nip-Spannung darstellt, die für die Polarisierung der Farbtröpfchen in den Näpfchen des Druckformzylinders 2 massgeblich ist. Der Strom I fliesst, ausgehend von der Spannungselektrode 5, dem Erdanschluss E zu.
Um die Farbtröpfchen aus den Näpfchen möglichst vollständig und gleichmässig auf die gesamte Breite des Bedruckstoffes aufzubringen - die Bahnbreiten können heute 3m überschreiten -, muss ausreichend Energie zugeführt und der Stromfluss über die gesamte Presseurbreite gleichförmig verteilt werden. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, richtet sich bisher die Länge der Spannungselektrode nach der maximal nutzbaren Breite des Druckformzylinders bzw. des Presseurs, so dass auf letzterer eine im Andruckbereich homogene Ladungsverteilung gewährleistet ist (siehe DE-A-27 09 254, S. 11, Zeilen 21ff.; OLLECH, Bernd: Tiefdruck - Grundlagen und Verfahrensschritte der modernen Tiefdrucktechnik. Polygraph Verlag Frankfurt am Main, 2. Aufl. 1993, S. 343, Abb. 15.49; Firmenschriften der Eltex-Elektrostatik GmbH, Weil am Rhein/DE, "ESA-DIREKT - Eine neue Dimension der elektrostatischen Druckhilfe", Druck-Nr.: WP-d/e/f-9043-90/7-20, Abb. 17; sowie "eltex - Handbuch der Elektrostatischen Disziplin", Druck-Nr.: Üp-d-0002-93/12-1 00,S.32, Druckunterstützung, Abb. rechts oben). Folglich verwendet man Spannungselektroden von über 3m Länge. Mit solchen Spannungselektroden erzielt man gute Druckqualitäten. Nachteilig sind jedoch die relativ schnelle Verschmutzung der offenen Spannungselektroden, was zu deutlichen Einbussen in deren Wirksamkeit und schliesslich zum völligen Ausfall führt, so dass sich die Druckqualität rapide verschlechtert.
Um die Funktion derso ausgerüsteten elektrostatischen Anordnungen zu erhalten, muss eine verschmutzte Spannungselektrode ausgebaut, gereinigt und wieder eingebautwerden. Dies ist personalintensiv, führt zu verlustreichem Maschinenstillstand und wird deshalb oftmals hinausgeschoben, um anstehende Auslieferungszeiten für die Druckerzeugnisse nicht zu gefährden.
Zur Beseitigung der genannten Nachteile wurden in der Folge elektrostatische Druckhilfen entwickelt, wo anstelle mittels einer langen, aufgesetzten Stabelektrode der Strom in die rotierende Welle des Presseurs eingeleitet wurde (siehe z.B. DE-A-28 10 452). Nun war das Problem einer voluminösen Spannungselektrode zwar behoben und damit der Service erleichtert, dennoch bleibt das Erfordernis häufiger Reinigung fortbestehen; hinzu kamen aber erhöhter Aufwand bei der Isolation des Presseurkerns gegenüber der Druckmaschine.
In der weiteren Entwicklung entstanden abgekapselte elektrostatische Druckhilfen, wo der Strom über den Presseurkern eingeleitet wird und die gegen Verschmutzung weitestgehend geschützt sind, so dass praktisch Wartungsfreiheit gegeben ist (siehe z.B. EP-A-0 115 611; Firmenschrift der Spengler Electronic AG, Biel-Benken/CH: Elektrostatische Druckhilfe, SR-HELIOFURN 94). Diese bis dato modernsten Druckhilfen verursachen einen relativ hohen mechanischen Aufwand, der bei neuen Druckmaschinen, die von Anfang an damit ausgerüstet sind, noch akzeptabel ist. Bei der Nachrüstung in Betrieb befindlicher älterer Druckmaschinen mit abgekapselten Druckhilfen und Einleitung des Stromes in den Presseurkern, würde der Nachrüstungsaufwand jedoch enorm steigen, so dass hierfür weiterhin die früheren Druckhilfen mit langen, stabförmigen Spannungselektroden verwendet, werden (siehe z.B. jüngst die Firmenschrift der SHTNKO Co., Ltd., Osaka/JP: ESAPRINT 21, ELECTROSTATIC ASSIST SYSTEM; Druck-Nr.: 97043000).
Ausserdem sind aus der US-A-3 625 146 elektrostatische Druckhilfen bekannt, bei denen eine Rollenelektrode an einen Dreischicht-Presseur mit einer äusseren Halbleiterschicht, einer darunterliegenden Leiterschicht und einer darunterliegenden Isolatorschicht, die an den Presseurkern angrenzt, angesetzt wird. Die Rollenelektrode steht in direktem elektrischem Kontakt mit einer offenliegenden Ringfläche der Leiterschicht.
Bei einer aus der EP-A-0 294 042 bekannten elektrostatischen Anordnung steht eine Spannungselektrode in Form einer Bürste in direktem elektrischem Kontakt mit einer Halbleiterschicht eines Mehrschicht-Presseurs.
In der DE-U-9419 540 ist eine elektrostatische Anordnung beschrieben, bei der eine Spannungselektrode im Abstand zu einer äusseren Halbleiterschicht eines Dreischicht-Presseurs mit einer unter der Halbleiterschicht liegenden Hochleiterschicht und einer darunterliegenden Isolatorschicht, die an den Presseurkern angrenzt, angeordnet ist. Die als Metallblechteil, Gitter oder dergleichen ausgebildete Spannungselektrode und die Halbleiterschicht und die Hochleiterschicht bilden einen Kondensator, der zur Übertragung von Wechselspannung geeignet ist. An die Spannungselektrode wird eine gewöhnliche Wechselspannung oder eine mit einer Diode gleichgerichtete Wechselspannung (= nicht geglättete Gleichspannung) angelegt, wobei die Wechselspannungskomponente den über den Kondensator übertragbaren Wechselstrom erzeugt.
Die elektrostatische Anordnung gemäss dem unabhängigen Patentanspruch 1 ist gegenüber der in der DE-A-27 09 254 beschriebenen elektrostatischen Anordnung abgegrenzt.
Aufgabe der Erfindung
Angesichts der fortbestehenden Nachteile der bis dato existenten elektrostatischen Druckhilfen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, wo sich eine verschmutzte Spannungselektrode von einer Person schnell ausbauen, reinigen und wieder einbauen lässt. Oder man soll die verschmutzte Spannungselektrode rasch gegen eine saubere Elektrode austauschen können, um die Reinigung der verschmutzten Elektrode extern vorzunehmen. Serviceaufwand und Maschinenstillstandszeiten müssen deutlich gesenkt werden. Die Anordnung soll mit Elektroden möglichst kleiner Dimension auskommen, insbesondere zur Nachrüstung von Druckmaschinen geeignet sein und die Erstbeschaffungskosten müssen niedrig gehalten werden. Für die Druckqualität gelten aber unvermindert hohe Anforderungen.
Wesen der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die elektrostatischen Anordnungen gelöst, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 2 definiert sind.
Die gesamte Fachwelt ging bisher davon aus, wie auch neuestes Schrifttum und Produkte zeigen, dass bei Stromeinleiturg über den Aussenmantel des Presseurs (Tiefdruck) oder den Druckformzylinder (Flexodruck) für eine homogene Ladungsverteilung im Andruckbereich der Einsatz einer sich möglichst über die gesamte Länge des Presseurs bzw. Druckformzylinders erstreckenden Spannungselektrode unerlässlich ist. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass bei Verwendung einer Spannungselektrode, die kürzer als 50% der Länge des Presseurs bzw. des Druckformzylinders ist, sowie gleichzeitigem Einsatz eines Dreischicht-Presseurs (Tiefdruck) bzw. eines Dreischicht-Druckformzylinders (Flexodruck) ausgezeichnete Druckqualitäten erzielbar sind, wie bisher nur mit Spannungselektroden zumindest in nahezu voller Länge. Die Spannungselektrode ist in einem Spaltabstand zum Aussenmantel des Presseurs bzw. des Druckformzylinders angesetzt und kann je nach angelegter Hochspannung und den damit verbundenen Sicherheitsfaktoren bis auf ca. 1% der bisherigen vollen Länge verkürzt werden.
Als Alternativen zur stabförmigen Spannungselektrode fand man solche, welche den Aussenmantel des Presseurs bzw. des Druckformzylinders in einem Spaltabstand bogenförmig umgeben. Die homogene Ladungsverteilung über den gesamten Andruckbereich wird durch Nutzung der relativ niederohmigen Hochleiterschicht des Presseurs bzw. des Druckformzylinders in axialer Richtung und der dagegen hochohmigen Halbleiterschicht in radialer Richtung erreicht.
Zur Erhöhung der Sicherheit wird eine stirnseitige Isolation des Presseurs bzw. des Druckformzylinders gegen deren Kerne durch Auftrag einer lsolationsbeschichtung vorgesehen, die sich zumindest von der Hochleiterschicht in die angrenzenden Bereiche der darüberliegenden Halbleiterschicht und der darunterliegenden Isolatorschicht erstreckt. Auch kann die Isolation durch eine stirnseitige Verkürzung der Hochleiterschicht bei Ausfüllen des durch die Verkürzung entstehenden Freiraumes mit der Halbleiter- oder Isolatorschicht erzielt werden.
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1A:
ein Zwei-Rollensystem eines Tiefdruckwerks mit Druckformzylinder, Presseur und hieran angeordneter Spannungselektrode als Prinzipdarstellung;
Figur 1B:
ein Drei-Rollensystems eines Tiefdruckwerks mit Druckformzylinder, Stützwalze und Presseur mit daran angeordneter Spannungselektrode;
Figur 1C:
ein Zwei-Rollensystem eines Tiefdruckwerks mit stabförmiger Spannungselektrode gemäss dem Stand der Technik als Perspektivdarstellung;
Figur 1D:
das System gemäss Figur 1C im Vertikalschnitt betrachtet;
Figur 1E:
das elektrische Schaltbild des Systems gemäss den Figuren 1A bis 1D;
Figur 2A:
einen Dreischicht-Presseur in der Perspektivdarstellung mit durchgehenden Schichten nach dem Stand der Technik;
Figur 2B:
den Dreischicht-Presseur gemäss Figur 2A im axialen Vertikalschnitt;
Figur 2C:
den Dreischicht-Presseur gemäss Figur 2A mit stirnseitiger Isolationsbeschichtung nach, dem Stand der Technik;
Figur 2D:
den Dreischicht-Presseur gemäss Figur 2A mit stirnseitig hochgezogener Isolationsschicht nach dem Stand der Technik;
Figur 2E:
den Dreischicht-Presseur mit stirnseitig zurückgesetzter Hochleiterschicht nach dem Stand der Technik;
Figur 2F:
einen Dreischicht-Presseur mit seitlich offener Hochleiterschicht als Perspektivansicht;
Figur 2G:
den Dreischicht-Presseur gemäss Figur 2F im axialen Vertikalschnitt;
Figur 3A:
eine längliche Spannungselektrode als Perspektivdarstellung nach dem Stand der Technik;
Figur 3B:
das elektrische Schaltbild der Spannungselektrode gemäss Figur 3A;
Figur 3C:
eine längliche Spannungselektrode mit mehreren Reihen von Emissionsnadeln als Perspektivdarstellung;
Figur 3D:
eine Spannungselektrode mit einem mehrreihigen, quadratischen Feld von Emissionsnadeln als Perspektivdarstellung;
Figur 3E:
eine zylindrische Spannungselektrode mit mehreren über eine Kreisfläche verteilten Emissionsnadeln als Perspektivdarstellung;
Figur 4A:
eine Ausführungsform der erfindungsgemässen elektrostatischen Anordnung für ein Tiefdruckwerk mit oben auf dem Presseur angeordneter, länglicher Spannungselektrode als Perspektivdarstellung;
Figur 4B:
die Anordnung gemäss Figur 4A im Querschnitt betrachtet;
Figur 4C:
die Anordnung gemäss Figur 4A mit variabel positionierbarer Spannungselektrode;
Figur 5A:
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen elektrostatischen Anordnung für ein Tiefdruckwerk mit einem Presseur und daran angesetzter, bogenförmiger Spannungselektrode als Perspektivdarstellung;
Figur 5B:
die halbbogenförmige Spannungselektrode gemäss Figur 5A als Perspektivdarstellung;
Figur 6A:
die erfindungsgemässe elektrostatische Anordnung für ein Flexodruckwerk mit oben auf dem Dreischicht-Druckformzylinder angeordneter, länglicher Spannungselektrode, dem Gegendruckzylinder und der Substrat-Übertragungswalze als Perspektivdarstellung;
Figur 6B:
die Anordnung gemäss Figur 6A mit variabel positionierbarer Spannungselektrode und einer Schöpfwalze als Prinzipdarstellung;
Figur 6C:
die Anordnung gemäss Figur 6A mit variabel positionierbarer Spannungselektrode und einer Substrat-Übertragungswalze als Prinzipdarstellung; und
Figur 6D:
die Anordnung gemäss Figur 6A mit variabel positionierbarer Spannungselektrode und einer Substrat-Übertragungswalze mit Kammrakel als Prinzipdarstellung.
Die Figuren 2F, 2G und 3E follen nich unter Patentanspruch 1.
Ausführungsbeispiele
Mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt nachstehend die detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Anordnung. Abschliessend werden mögliche Modifikationen erwähnt.
Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung. Sind in einer Figurzum Zweckzeichnerischer Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen. Im Interesse der Übersichtlichkeit wird auf die wiederholte Bezeichnung von Bauteilen in nachfolgenden Figuren zumeist verzichtet, sofern zeichnerisch eindeutig erkennbar ist, dass es sich um "wiederkehrende" Bauteile handelt.
Figuren 2A und 2B
Der Dreischicht-Presseur 1 hat über dem Presseurkern 13 einen Mantel, der äusserlich aus einer Halbleiterschicht 10, einer darunterliegenden Hochleiterschicht 11 und einer darunterliegenden, an den Presseurkern 13 angrenzenden, Isolatorschicht 12 besteht. Alle drei Schichten 10,11,12 erstrecken sich bis an die Stirnseiten des Presseurs 1, so dass insbesondere bei deren Verschmutzung, z.B. durch Farbrückstände, ein elektrischer Kurzschluss entstehen kann. Um dies zu verhindern, trifft man verschiedene isolierende Vorkehrungen. Die Hochleiterschicht 11 ist vorzugsweise grossvolumig und beträgt z.B. mindestens 1/3 der Dicke der Halbleiterschicht 10.
Figur 2C
Hier sind zu Isolationszwecken die Hochleiter- und die Isolatorschicht 11,12 bis in die angrenzenden Bereiche der äusseren Halbleiterschicht 10 und des inneren Walzenkerns 13 stirnseitig je mit einer Isolationsbeschichtung 14 versehen.
Figur 2D
Die stirnseitige Isolation wird hier durch eine beidseitig zurückgesetzte Verkürzung von Hochleiter- und Halbleiterschicht 11,10 und Ausfüllen des durch die Verkürzung entstandenen Raumes mit der quasi bis zur Aussenfläche der Halbleiterschicht 10 hochgezogenen, überlappenden Isolatorschicht 12, welche die Schnittkanten beider verkürzten Schichten 11,10 umgibt, erreicht.
Figur 2E
In Abwandlung zur Ausführung gemäss Figur 2D ist hier stirnseitig jeweils nur die Hochleiterschicht 11 verkürzt und der Freiraum mit der quasi auf die lsolatorschicht 12 heruntergezogenen, die Schnittkanten der Hochleiterschicht 11 überlappend umgebenden Halbleiterschicht 10 ausgefüllt.
Figuren 2F und 2G
In der gezeigten Modifikation des Dreischicht-Presseurs 1 ist die äusserlich liegende Halbleiterschicht 10 von der linken Stirnseite her verkürzt, so dass eine Ringfläche 110 der unter der Halbleiterschicht 10 liegenden Hochleiterschicht 11 freiliegt. Als Sicherheitsvorkehrung kann man auch an dieser Stirnfläche eine Isolatorbeschichtung 14 vorsehen, welche die Hochleiterschicht 11 sowie die darunterliegende Isolatorschicht 12 überdeckt und sich bis auf den Randbereich des angrenzenden Presseurkerns 13 erstreckt. Die offenliegende Ringfläche 110 erlaubt es, daran eine Spannungselektrode 5a,5b,5c (s. bei den weiteren Figuren) anzusetzen.
Figuren 3A und 3B
Die stabförmige Spannungselektrode 5, welche man als Induktorelektrode für das kontaktlose Ansetzen an den Presseur 1 vorsieht, ist in ihrem Aufbau an sich bekannt. In einem langgestreckten Isolationskörper 50 sind systematisch in Reihe, z.B. im Abstand von 1cm, Emissionsnadeln 51 angeordnet. Hinter jeder Emissionsnadel 51 ist ein Schutzwiderstand 52 geschaltet. Emissionsnadeln 51 und Schutzwiderstände 52 sind vorteilhaft auf einer Leiterplatte positioniert, welche in den Isolationskörper 50 eingesetzt und beispielsweise mit Kunstharz vergossen ist. Der Anschlusskontakt der Spannungselektrode 5 ist mit der Hochspannungsquelle 8 verbunden, so dass die Spannung U anliegt.
Figur 3C
Diese ebenfalls stabförmige Spannungselektrode 5a unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Figur 3A nur dadurch, dass jetzt anstelle einer Reihe von Emissionsnadeln 51 drei sich axial erstrekkende Reihen von Emissionsnadeln 51 vorgesehen sind. Damit lässtsich die Baulänge der Spannungselektrode 5a weiter verkürzen und/oder die benötigte Hochspannung U absenken.
Figur 3D
Bei einer entsprechenden Hochspannung U und übrigen adäquaten Maschinenparametern lässt sich für eine Spannungselektrode 5a die Anzahl der Emissionsnadeln 51 weiter verringern - hier in einem etwa quadratischen Feld angeordnet -, und somit die Dimension der Spannungselektrode 5a weiter verkleinern.
Figur 3E
Bei dieser Spannungselektrode 5b sind die Emissionsnadeln 51 innerhalb einer Kreisfläche angeordnet und der Isolationskörper 50 hat Zylinderform.
Figuren 4A bis 4C
In dieser Ausführungsform als kontaktlose Induktorelektrode ist die in ihrer Baulänge, z.B. bis auf 1/6 der Länge des Dreischicht-Presseurs 1 verkürzte stabförmige Spannungselektrode 5a in einem Tiefdruckwerk auf einen Presseur 1 mit einem Spaltabstand S aufgesetzt. Vorzugsweise wählt man für das Aufsetzen der Spannungselektrode 5a ein Ende des Presseurs 1, um somit den seitlichen Zugriff für Servicearbeiten zu erleichtern. Mit Vorteil kann je nach Aufbau der Tiefdruckmaschine die Spannungselektrode 5a in allen Positionen im Halbkreis um den Presseur 1 über der laufenden Bahn des Bedruckstoffes 4 angeordnet werden.
Bei speziellen Bedingungen ist auch die Anordnung der Spannungselektrode 5a unterhalb des Bedruckstoffes 4 und auf die Halbleiterschicht 10 des Presseurs 1 gerichtet, denkbar. Der Bedruckstoff 4, z.B. feuchtes Papier, wirkt dann als Stromleiter. Die Spannungselektrode 5a ist mit der Hochspannungsquelle 8 verbunden, so dass ein Stromfluss von der Spannungselektrode 5a durch den Presseur 1 erfolgt und die Polarisation der Farbmoleküle in den Näpfchen des Druckformzylinders 2 entsteht. Beispielsweise beträgt die angelegte Hochspannung bis 30kV Gleichspannung, und der Luftspalt S wird mit 5mm bis 30mm, hier vorzugsweise mit 5mm bis 15mm eingestellt.
In Verwendung mit der erfindungsgemässen Anordnung kommen als Bedruckstoffe 4 alle gängigen Papierarten und -sorten, Kunststoff-Folien, Textilien sowie beschichtete oder mit isolierendem Lack kaschierte Metallfolien in Betracht. Sämtliche auf Tiefdruckmaschinen einsetzbaren Farbsysteme, wie Farben auf Tuluol-, Alkohol- oder Ethyl-Acetat-Basis sowie Wasserfarben sind für den Verpackungs- und Illustrationsdruck verwendbar.
Figuren 5A und 5B
In dieser Ausführungsform, ebenfalls als kontaktlose Induktorelektrode, hat die Spannungselektrode 5c halbschalenförmige Gestalt und umgibt mit einem Spaltabstand S den Dreischicht-Presseur 1. Beispielsweise erstreckt sich die Spannungselektrode 5c mit deren Isolaticnskörper 50 im Bogen über 180°, wobei darin eine Reihe von Emissionsnadeln 51 vorgesehen ist. Auch hier wird man zum Zweck eines erleichterten Zugriffs für Servicearbeiten die Spannungselektrode 5c zumindest nahe einem Ende des Presseurs 1 anordnen. In diesem Beispiel entspricht die Länge der bogenförmigen Spannungselektrode 5c etwa dem halben äusseren Umfang des Presseurs 1, wenn man den nötigen Zuwachs durch den Spaltabstand S ausser Betracht lässt.
Figuren 6A und 6B
Das Flexodruckwerk weist den Dreischicht-Druckformzylinder 20, die darunter angeordnete Substrat-Übertragungswalze 30 (auch Einfärbwalze oder Rasterwalze genannt) und den in Höhe des Dreischicht-Druckformzylinders 20 liegenden Gegendruckzylinder 40 (auch Anpresswalze genannt) auf. Zwischen dem Dreischicht-Druckformzylinder 20 und dem Gegendruckzylinder 40 läuft die Bahn des Bedruckstoffes 4 hindurch. Oben auf dem Dreischicht-Druckformzylinder 20 ist mit einem Spaltabstand S eine verkürzte stabförmige Spannungselektrode 5a aufgesetzt, die als kontaktlose Induktorelektrode wirkt und z. B. ca. 1/6 der Länge des Dreischicht-Druckformzylinders 20 aufweist. Vorzugsweise sitzt die Spannungselektrode 5a an einem Ende des Dreischicht-Druckformzylinders 20, um somit den seitlichen Zugriff für Servicearbeiten zu erleichtern.
Der Substrat-Übertragungswalze 30 wird die Druckfarbe von einer Schöpfwalze 60 zugeführt, welche in der Farbwanne 7 eintaucht. Mit Vorteil kann je nach Aufbau der Flexodruckmaschine die Spannungselektrode 5a in allen Positionen im Halbkreis um den Dreischicht-Druckformzylinder 20 in den beiden Freiräumen zwischen Substrat-Übertragungswalze 30 und Gegendruckzylinder 40 variabel angeordnet werden.
Der Dreischicht-Druckformzylinder 20 besitzt äusserlich das Klischee 24 aus Halbleitermaterial, darunterliegend eine Hochleiterschicht 21 und unter letzterer liegend eine Isolatorschicht 22. Die Isolatorschicht 22 sitzt auf dem inneren Zylinderkern 23. Die Spannungselektrode 5a ist mit der Hochspannungsquelle 8 verbunden; so erfolgt ein Stromfluss vom Dreischicht-Druckformzylinder 20 einerseits zur Substrat-Übertragungswalze 30 und andererseits zum Gegendruckzylinder 40. Die elektrostatische Aufladung bewirkt, dass die Farbpartikel besser von der Substrat-Übertragungswalze 30 auf den Dreischicht-Druckformzylinder 20, d.h. dessen Klischee 24, und letztlich auf den Bedruckstoff 4 übertragen werden.
Figur 6C
Bei diesem Flexodruckwerk ist keine Schöpfwalze 60 vorhanden, sondern die Substrat-Übertragungswalze 30 selbst sitzt in der Farbwanne 7 und ein Rakel 6 ist für das Abstreifen überschüssiger Druckfarbe vorgesehen.
Figur 6D
Modernste Flexodruckwerke verzichten ebenfalls auf eine Schöpfwalze 60. Hier wird die Druckfarbe mit einem Kammrakel 6a auf die Substrat-Übertragungswalze 30 aufgespritzt; überschüssige Druckfarbe saugt der Kammrakel 6a ab.
Dank der Erfindung steht nun eine elektrostatische Anordnung als Druckhilfe für Tief- und Flexodruckwerke zur Verfügung, die Servicearbeiten, insbesondere das Reinigen, wesentlich vereinfacht. Besondere Vorteile entstehen in der Zugänglichkeit bei Servicearbeiten durch die verkleinerten Dimensionen gegenüber den bisher verwendeten Spannungselektroden, vornehmlich dann, wenn die Spannungselektrode in einem Endbereich des Presseurs bzw. Druckformzylinders angeordnet ist. Infolge der geringeren Feldausdehnung verringern sich Ablagerungen auf Maschinenteilen von unerwünscht aufgeladenen Partikeln, nämlich Farbnebeln und Abrieb vom Bedruckstoff. Die erfindungsgemässe Anordnung bringt durch die erleichterte Montage und den geringeren Materialaufwand deutliche Kostenvorteile. Einbussen in der Homogenität der Polarisation über die gesamte Druckbreite treten nicht auf. Vorrangig günstig ist die Anordnung zum Nachrüsten von bereits in Betrieb befindlicher Druckmaschinen. Die erfinderische Anordnung befriedigt damit ein im Prinzip seit langem bestehendes Bedürfnis, wobei die Fachwelt über Jahrzehnte am Dogma der Notwendigkeit weit erstreckter Spannungselektroden des hiesigen Typs von elektrostatischen Druckhilfen verhaftete.
Zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der elektrostatischen Anordnung sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt seien noch:
  • Beim Dreischicht-Presseur 1 gemäss den Figuren 2F und 2G könnte alternativ auch die Halbleiterschicht 10 von der rechten Stirnseite her verkürzt sein, oder die Halbleiterschicht 10 ist auf beiden Stirnseiten verkürzt, so dass eine Ringfläche 110 der Hochleiterschicht 11 links und/oder rechts freiliegt. Dies bezieht sich nicht auf elektrostatische Anordnungen gemäß Patentanspruch 1.
  • Die bogenförmige Spannungselektrode 5c lässt sich in einem Bogenmass von ca. 270° bis zu einer nahezu punktartigen Dimension gestalten. Je nach Breite und Länge des Isolationskörpers 50 kann man die Emissionsnadeln 51 in einer oder mehreren Reihen anordnen sowie quadratähnliche und kreisförmige Bestückungsmuster vorsehen. Im Prinzip wäre es sogar denkbar, eine Spannungselektrode 5a,5b,5c mit nur einer einzigen Emissionsnadel 51 auszustatten. Entsprechend platz- und materialsparend könnte der Isolationskörper 50 gestaltet werden.
  • Auch im Flexodruckwerk sind die verschiedenen Spannungselektroden 5a,5b,5c einsetzbar; man kann offenliegende Ringflächen der Hochleiterschicht 21 vorsehen (vgl. Fig. 2G) und wird analoge Vorkehrungen zur Isolation der Stirnseiten am Dreischicht-Druckformzylinder 20 (vgl. Fig. 2C bis 2E) treffen.

Claims (10)

  1. Elektrostatische Anordnung für ein Tiefdruckwerk mit:
    a) einem Mehrschicht-Presseur (1), einer daran mit einem Luftspalt (S) im Abstand angesetzten Spannungselektrode (5a,5c) und einem Druckformzylinder (2), wobei
    b) die Spannungselektrode (5a,5c) als Induktorelektrode zueinander beabstandete Emissionsnadeln (51) enthält, von deren Spitzen im Betriebszustand, in dem an die Spannungselektrode (5a,5c) eine Gleichspannung angelegt ist, Strom durch den ionisierten Luftspalt (S) in den Presseur (1) einfliesst,
    c) zwischen dem Presseur (1) und dem Druckformzylinder (2) die Durchführung der Bahn eines Bedruckstoffs (4) vorgesehen ist, und
    d) die Anordnung zur Polarisation der Farbmoleküle in den Näpfchen des Druckformzylinders (2) bestimmt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    e) der Mehrschicht-Presseur ein Dreischicht-Presseur (1) mit einer äusseren Halbleiterschicht (10), einer darunterliegenden Hochleiterschicht (11) und einer darunterliegenden Isolatorschicht (12), die an den Presseurkern (13) angrenzt, ist und
    f) die Spannungselektrode (5a,5c) mit dem Luftspalt (S) in radialem Abstand zur Halbleiterschicht (10) angesetzt ist; wobei
    g) eine sich axial längs des Presseurs (1) erstreckende Spannungselektrode (5a) eine Länge im Bereich von ca. ≤ 50%, vorzugsweise ca. ≤ 10%, der Länge des Presseurs (1) aufweist; oder
    h) eine sich radial um den Presseur (1) erstreckende Spannungselektrode (5c) eine Bogenlänge im Bereich von ca. ≤ 270°, vorzugsweise ca. ≤ 30°, aufweist.
  2. Elektrostatische Anordnung für ein Flexodruckwerk mit:
    a) einem Mehrschicht-Druckformzylinder (20), einer daran mit einem Luftspalt (S) im Abstand angesetzten Spannungselektrode (5a,5b,5c), einer Substrat-Übertragungswalze (30) und einem Gegendruckzylinder (40), wobei
    b) die Spannungselektrode (5a,5b,5c) als Induktorelektrode zueinander beabstandete Emissionsnadeln (51) enthält, von deren Spitzen im Betriebszustand, in dem an die Spannungselektrode (5a,5b,5c) eine Gleichspannung angelegt ist, Strom durch den ionisierten Luftspalt (S) in den Mehrschicht-Druckformzylinder (20) einfliesst,
    c) zwischen dem Mehrschicht-Druckformzylinder (20) und dem Gegendruckzylinder (40) die Durchführung der Bahn eines Bedruckstoffs (4) vorgesehen ist, und
    d) die Anordnung zur Polarisation der Farbmoleküle auf der Substrat-Übertragungswalze (30) und dem Mehrschicht-Druckformzylinder (20) bestimmt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    e) der Mehrschicht-Druckformzylinder ein Dreischicht-Druckformzylinder (20) mit einer äusseren Halbleiterschicht als Klischee (24), einer darunterliegenden Hochleiterschicht (21) und einer darunterliegenden Isolatorschicht (22), die an den Zylinderkern (23) angrenzt, ist und die Spannungselektrode (5a,5b,5c)
    f) mit dem Luftspalt (S) im Abstand zum halbleitenden Klischee (24) angesetzt ist; oder
    g) mit dem Luftspalt (S) im Abstand zu einer Stirnfläche der Hochleiterschicht (21) angesetzt ist; oder
    h) mit dem Luftspalt (S) im Abstand zu einer offenliegenden Ringfläche der Hochleiterschicht (21) angesetzt ist; wobei
    i) eine sich axial längs erstreckende Spannungselektrode (5a,5b) eine Länge im Bereich von ca. ≤ 50%, vorzugsweise ca. ≤ 10%, der Länge des Dreischicht-Druckformzylinders (20) aufweist; oder
    j) eine sich radial um den Dreischicht-Druckformzylinder (20) erstreckende Spannungselektrode (5c) eine Bogenlänge im Bereich von ca. ≤ 270°, vorzugsweise ca. ≤ 30°, aufweist.
  3. Elektrostatische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsnadeln (51) der Spannungselektrode (5a,5b,5c) systematisch zueinander beabstandet sind.
  4. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Presseur (1) bzw. am Dreischicht-Druckformzylinder (20) jeweils stirnseitig eine die Schnittflächen der Hochleiterschicht (11,21) und der Isolatorschicht (12,22) überdeckende und bis in die angrenzenden Bereiche der zuoberst gelegenen halbleitenden Schicht (10,24) sowie des zuunterst gelegenen Kerns (13,23) sich erstreckende Isolatorbeschichtung (14) vorgesehen ist.
  5. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Presseur (1) bzw. am Dreischicht-Druckformzylinder (20) jeweils stirnseitig die Hochleiterschicht (11,21) verkürzt zurückgesetzt ist und der durch die Verkürzung entstehende Freiraum von der bis auf die Isolatorschicht (12,22) herunter gezogenen halbleitenden Schicht (10,24) ausgefüllt wird, welche die Schnittkanten der verkürzten Schicht (11,21) umgibt.
  6. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Presseur (1) bzw. am Dreischicht-Druckformzylinder (20) jeweils stirnseitig die halbleitende Schicht (10,24) und die Hochleiterschicht (11,21) verkürzt zurückgesetzt sind und der durch die Verkürzung entstehende Freiraum von der bis auf die äussere Oberseite der halbleitenden Schicht (10,24) hochgezogenen Isolatorschicht (12,22) ausgefüllt wird, welche die Schnittkanten der verkürzten Schichten (10,11; 24,21) umgibt.
  7. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Spannungselektrode (5a,5b,5c) angelegte Hochspannung (U) bis 30kV beträgt.
  8. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungselektrode (5a,5b,5c) in einem wirksamen Spaltabstand (S) zwischen 5mm und 30mm am Presseur (1) bzw. am Dreischicht-Druckformzylinder (20) angeordnet ist.
  9. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungselektrode (5a,5b,5c) an einem Endbereich des Presseurs (1) bzw. des Dreischicht-Druckformzylinders (20) angeordnet ist.
  10. Elektrostatische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Hochleiterschicht (11,21) mindestens 1/3 der Dicke der halbleitenden Schicht (10,24) beträgt.
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