Die Erfindung betrifft ein Farbwerk und ein Verfahren zum kontrollierten Übertragen einer Flüssigkeit, insbesondere Druckfarbe, Lack, Flüssigtoner oder Klebstoff.

Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Farbwerks und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Einsatz in einem Tiefdruckfarbwerk. Im Bereich des Tiefdrucks sind verschiedene Farbwerke bzw. Farbwerkstypen bekannt.

Im einfachsten Fall taucht der Druckzylinder bzw. Formatzylinder in die Druckfarbe ein, die sich in der Farbwanne befindet. Die Druckzylindernäpfchen werden in der Farbwanne vollständig überflutet. Eine Rakel entfernt die überschüssige Druckfarbe, sodass sich nur in den Näpfchen Druckfarbe befindet und die Stege farbfrei sind.

Eine andere Variante eines Tiefdruckfarbwerks besteht darin, eine Schöpfwalze mit weichem Bezug in der Farbwanne mitlaufen zu lassen, um eine zu starke Schaumbildung und ein Spritzen der Farbe im Bereich der Farbwanne zu verhindern.

Eine Besonderheit des industriellen Tiefdrucks besteht darin, dass pro Farbauszug ein kompletter Formzylinder (und keine Druckplatte) verwendet wird. Hieraus resultieren verschiedene Durchmesser der Formzylinder für verschiedene Druckaufträge, die allerdings jeweils in der gleichen Farbwanne Farbe aufnehmen müssen. Dabei entsteht wiederum das Problem, dass bei verschiedenen Druckaufträgen verschiedene Strömungsverhältnisse in der Farbwanne vorherrschen, was sich in verschiedenen Druckqualitäten auswirken kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Tiefdruckfarbwerk mit möglichst gleichbleibender Druckqualität unabhängig von den verschiedenen Durchmessern der Formzylinder zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Farbwerk nach dem Patentanspruch 1 bzw. durch ein Tiefdruckfarbwerk nach dem Patentanspruch 9 sowie durch ein Verfahren zum kontrollierten Übertragen einer Flüssigkeit nach dem Patentanspruch 10 bzw. durch ein Verfahren zum Betreiben eines Tiefdruckfarbwerks nach dem Patentansprüch 18 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Farbwerk handelt es sich um ein Farbwerk zum kontrollierten Übertragen einer Flüssigkeit, insbesondere Druckfarbe, Lack, Flüssigtoner oder Klebstoff, mit einer abgebenden Oberfläche, die Vertiefungen zum dosierten Abgeben der Flüssigkeit aufweist, mit einem Düsenkopf zum Auffüllen der Vertiefungen mit der Flüssigkeit, mit einem Antrieb, der zwischen dem Düsenkopf und der abgebenden Oberfläche eine Relativbewegung bewirkt, mit einer Flüssigkeitsübertragungsstation, die dem Düsenkopf in Richtung der Relativbewegung nachgeschaltet ist und bei der die Flüssigkeit aus den Vertiefungen zumindest teilweise auf eine aufnehmende Oberfläche übertragbar ist.

Insbesondere ein Tiefdruckfarbwerk lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Farbwerk besonders vorteilhaft betreiben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum kontrollierten Übertragen einer Flüssigkeit, insbesondere Druckfarbe, Lack, Flüssigtoner oder Klebstoff, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt ein Düsenkopf über eine abgebende Oberfläche, die Vertiefungen zum dosierten Abgeben der Flüssigkeit aufweist, bewegt wird, um die Vertiefungen mit der Flüssigkeit aufzufüllen, und bei dem in einem zweiten Verfahrensschritt die Flüssigkeit aus den Vertiefungen zumindest teilweise auf eine aufnehmende Oberfläche übertragen wird.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten lässt sich insbesondere ein Tiefdruckfarbwerk besonders vorteilhaft betreiben.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt das Einfärben des Formzylinders mit einem Düsenkopf. Ein derartiger Düsenkopf kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dieser bei in der JP 2007-069559 A erwähnten Verfahren des Slide-Bead-Coating, des Curtain-Coating oder des Spray-Coating zum Einsatz kommt. Die konkrete Ausgestaltung des Düsenkopfes kann dabei beispielsweise so erfolgen, wie dies in der JP 2005-296797 A oder JP 2006- 281 103 A gezeigt ist.

Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung beruht auf der Tatsache, dass die Anstellung des Düsenkopfes auf einfache Weise an die verschiedenen Durchmesser der Formzylinder angepasst werden kann. Auf diese Weise können gleichbleibende Druckqualitäten ohne eine Abhängigkeit von dem Durchmesser des Formzylinders sichergestellt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass sich die Breite der Einfärbung auf der abgebenden Oberfläche mit einem Düsenkopf variieren lässt, was bei einer festen Farbwanne nicht möglich ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Rakelmesser zum Abrakeln überschüssiger Flüssigkeit gegen die abgebende Oberfläche anstellbar, wobei das Rakelmesser dem Düsenkopf in Richtung der Relativbewegung nachgeschaltet und der Flüssigkeitsübertragungsstation vorgeschaltet ist. Falls bei der Einfärbung durch den Düsenkopf zu viel Flüssigkeit in die Vertiefungen bzw. auf die Stege gelangen sollte, so kann diese überschüssige Flüssigkeit mit dem Rakelmesser abgerakelt werden. Es wird aber an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass es gemäß der Erfindung grundsätzlich möglich ist, die Einfärbung der Vertiefungen auf der abgebenden Oberfläche des Formzylinders mit einem Düsenkopf direkt so vorzunehmen, dass alle Vertiefungen mit einem annähernd gleichen Flüssigkeitspegel gefüllt sind, wie dieser in der nachgeschalteten Flüssigkeitsübertragungsstation benötigt wird. Als Düsenkopf hat sich hierbei insbesondere ein Düsenkopf als vorteilhaft erwiesen, wie dieser in der JP 2006- 281 103 A gezeigt ist. Es ist gemäß der Erfindung möglich, dass vor Druckbeginn bzw. zwischen einzelnen Druckaufträgen der Einfärbeprozess des Formzylinders mit dem Düsenkopf solange optimiert wird, bis gerade alle Vertiefungen mit einem annähernd gleichen Flüssigkeitspegel gefüllt sind, wie dieser in der nachgeschalteten Flüssigkeitsübertragungsstation benötigt wird. Die zu optimierenden Prozessparameter sind hierbei insbesondere der aus dem Düsenkopf austretende Volumenstrom, der Arbeitsabstand zwischen Düsenkopf und abgebender Oberfläche und der Arbeitswinkel des Düsenkopfes quer zur Richtung der Relativbewegung. Der aus dem Düsenkopf austretende Volumenstrom ergibt sich grundsätzlich aus dem Schöpfvolumen der abgebenden Oberfläche des Formzylinders sowie der Vorschubbewebung der Relativbewebung. Aus diesen beiden Parametern kann der theoretische Volumenstrom berechnet und im Voraus eingestellt werden. Mit einer Kamera bzw. mit einem geeigneten Sensor kann nunmehr überprüft werden, ob der von der nachgeschalteten Flüssigkeitsübertragungsstation benötigte Flüssigkeitspegel bereits erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der aus dem Düsenkopf austretende Volumenstrom entsprechend nachgeregelt. Zusätzlich werden der Arbeitsabstand und der Arbeitswinkel des Düsenkopfes derart optimiert, dass sich nach der Einfärbung durch den Düsenkopf nur noch Flüssigkeit in den Vertiefungen, aber keine überschüssige Flüssigkeit mehr auf den Stegen befindet. Die Optimierung des Einfärbeprozesses kann in der gleichen Weise selbstverständlich auch laufend während des Drucks selber erfolgen. Hierzu kann beispielsweise das Druckbild über eine Druckbildkamera laufend überwacht und als Messgröße für die Optimierung der entsprechenden Parameter herangezogen werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jenseits des Düsenkopfes am Auftreffpunkt der Flüssigkeit auf der abgebenden Oberfläche eine Luftströmung erzeugbar. Insbesondere lässt sich mit der Luftströmung bzw. mit einer Steuerung des Luftdrucks der genaue Auftreffpunkt der Flüssigkeit auf der abgebenden Oberfläche stabilisieren und somit die Druckqualität weiter erhöhen. Soweit die Flüssigkeit zwischen Düsenkopf und Auftreffpunkt eine Art Vorhang bildet, ist zusätzlich zwischen der in Richtung der Relativbewegung nachgeschalteten Seite des Düsenkopfes und der in Richtung der Relativbewegung vorgeschalteten Seite des Düsenkopfes zu unterscheiden. Auf der in Richtung der Relativbewegung nachgeschalteten Seite des Düsenkopfes ist somit eine erste Luftströmung erzeugbar, und auf der in Richtung der Relativbewegung vorgeschalteten Seite des Düsenkopfes ist eine zweite Luftströmung erzeugbar. Die einzelne Luftströmung oder auch die beiden Luftströmungen können gleichgerichtet oder auch entgegengesetzt strömen, und sie können getaktet oder auch kontinuierlich strömen, und zwar dies in Abhängigkeit davon, in welcher Weise die Stelle des Auftreffpunktes beeinflusst werden soll. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Düsenkopf als Schlitzdüse ausgebildet, die sich quer zur Richtung der Relativbewegung über die abgebende Oberfläche erstreckt, so wie dies beispielsweise in der JP 2006- 281 103 A gezeigt ist. Eine Schlitzdüse erweist sich insbesondere in Kombination mit der oben beschriebenen Luftströmungssteuerung als vorteilhaft, denn bei einer Schlitzdüse bildet sich zwischen der Düse und dem Auftreffpunkt ein charakteristischer Flüssigkeitswulst heraus, dessen Form mithilfe der Luftströmungssteuerung geregelt und stabilisiert werden kann. So ist es beispielsweise möglich, dass die Form des Flüssigkeitswulstes mit einer Kamera automatisch beobachtet und als Messgröße der Luftströmungssteuerung zugeführt wird.

Bei der Ausgestaltung der Schlitzdüse ist darauf zu achten, dass die Querverteilung des austretenden Volumenstroms möglichst homogen ist, damit sich auch tatsächlich ein gleichmäßiger Flüssigkeitswulst herausbilden kann. Um dies zu erreichen, könnte eine Maßnahme zum Beispiel darin bestehen, innerhalb der Schlitzdüse fächerförmige Längskanäle vorzusehen. Durch die Längskanäle können Querströmungen innerhalb der Schlitzdüse und damit auch das Auftreten turbulenter Strömungen weitgehend unterdrückt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, aktiv die Strömungsverteilung innerhalb der Schlitzdüse so zu steuern, dass eine homogene Querverteilung des austretenden Volumenstroms unterstützt wird. Beispielsweise könnte jeder Teil- Volumenstrom innerhalb eines Längskanals der Schlitzdüse durch Ventile und/oder Pumpen gesteuert werden. In entsprechender Weise könnte jeder Teil-Volumenstrom innerhalb eines Längskanals der Schlitzdüse auch durch veränderliche Querschnitte gesteuert werden, wobei die veränderlichen Querschnitte durch elastische Gummiwandungen realisiert werden können, die pneumatisch beaufschlagt werden. Auch ein geschlossener Regelkreis zur aktiven Steuerung der Strömungsverteilung innerhalb der Schlitzdüse ist möglich, indem beispielsweise der Flüssigkeitswulst an mehreren Stellen quer zur Relativbewegung mit entsprechenden Kameras beobachtet wird, und jedes einzelne Kamerasignal als Messsignal für einen bestimmten Teilvolumenstrom herangezogen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Farbwerk innerhalb einer

Tiefdruckmaschine und

Fig. 2 weitere Details zum erfindungsgemäßen Farbwerk gemäß Fig. 1 . Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Farbwerk innerhalb einer Tiefdruckmaschine. Je nach Anzahl der zu druckenden Farben sind mehrere solcher Farbwerke mit jeweils einem Trockner (nicht gezeigt) hintereinander angeordnet.

Der Bedruckstoff 101 durchläuft ohne Unterbrechung die hintereinander angeordneten Farbwerke. An dem Formzylinder 103 angestellt ist der Presseur 102, wobei der Presseur 102 kraftschlüssig über den Formzylinder 103 bei Kontakt mit dem Bedruckstoff 101 angetrieben wird. Um die Farbübertragung von dem Formzylinder 103 auf den Bedruckstoff 101 zu begünstigen, kann der Bedruckstoff 101 kurz vor Erreichen des Presseurs 102 elektrostatisch aufgeladen werden.

Mit der Schlitzdüse 104 wird der Formzylinder 103 eingefärbt. Der Arbeitsabstand zwischen Schlitzdüse 104 und Formzylinder 103 ist dabei in Richtung der Achse Y durch eine Steuereinheit einstellbar. Ebenfalls durch eine Steuereinheit gesteuert wird der Arbeitswinkel der Schlitzdüse, wozu die Schlitzdüse um die Achse Z verschwenkbar gelagert ist. Durch eine exakte Steuerung des Farbvolumenstroms und der Positionierparameter der Schlitzdüse ist es möglich, den Formzylinder 103 so einzufärben, dass die Näpfchen mit der erforderlichen Farbmenge gefüllt sind, ohne dass überschüssige Farbe auf den Stegen vorhanden ist.

In Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen beim Druckvorgang kann außerdem optional eine Rakel 105 zum Abstreifen überschüssiger Farbe vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt weitere Details zum erfindungsgemäßen Farbwerk gemäß Fig. 1 . Gezeigt sind der Formzylinder 103 und die Schlitzdüse 104 aus Fig. 1 , die in Fig. 2 jetzt mit den Bezugsziffern 203 und 204 gekennzeichnet sind. Aus Gründen der besseren Darstellbarkeit ist außerdem die Drehrichtung des Formzylinders 203 gegenüber dem Formzylinder 103 anders herum gewählt.

Wie bereits erwähnt, ist die Schlitzdüse 204 entlang der Achse Y verfahrbar und um die Achse Z schwenkbar gelagert. Auf der Oberseite der Schlitzdüse befinden sich eine Vielzahl von Ansatzstutzen 205, in die Farbzuführschläuche (nicht gezeigt) münden. Der insgesamt durch alle Farbzuführschläuche zugeführte Farbvolumenstrom entspricht der Schöpfvolumenrate, die sich aus dem Schöpfvolumen und der Drehzahl des Formzylinders 203 berechnen lässt. Für jeden einzelnen Farbzuführschlauch ist der Farbvolumenstrom allerdings auch individuell steuerbar, und zwar in Abhängigkeit von der Querverteilung (d.h. in Richtung Z-Achse) des an der Schlitzdüse austretenden Farbmengenwulstes 201 und 202. Auf der in Drehrichtung des Formzylinders 203 nachgeschalteten Seite der Schlitzdüse 204 befindet sich der Einfärbebereich 201 des Farbmengenwulstes, während sich auf der in Drehrichtung des Formzylinders 203 vorgeschalteten Seite der Schlitzdüse 204 ein charakteristischer Meniskus 202 ausbildet, der eine Messung der Querverteilung erlaubt. Zur Messung der Querverteilung ist dabei ein entsprechendes Kamerasystem (nicht gezeigt) installiert, das die Messsignale an eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Farbzuführschläuche weiterleitet.

Eine weitere Möglichkeit zur Stabilisierung des Meniskus 202 besteht darin, dass auf der in Drehrichtung des Formzylinders 203 vorgeschalteten Seite der Schlitzdüse 204 eine Luftströmungsdüse 206 installiert ist, die vor dem Meniskus 202 entlang der Z-Achse eine Saugluftströmung erzeugt. Falls nun beispielsweise die Schlitzdüse 204 zur Erhöhung des Arbeitsabstandes entlang der Y-Achse verstellt und der Meniskus 202 dabei in Drehrichtung des Formzylinders 203 abzureißen droht, so kann dieser Vorgang durch das Kamerasystem ebenfalls detektiert und die Luftströmdüse 206 derart angesteuert werden, dass der Meniskus 202 entgegen der Drehrichtung des Formzylinders 203 wieder zurückgeholt und stabilisiert wird.

Zur weiteren Verbesserung der Stabilisierung des Meniskus 202 ist es darüber hinaus möglich, dass eine weitere Luftströmdüse auf der in Drehrichtung des Formzylinders nachgeschalteten Seite der Schlitzdüse 204 installiert ist. Bezugszeichenliste

101 Bedruckstoff

102 Presseur

103 Formzylinder

104 Schlitzdüse

105 Rakel

201 Einfärbebereich

202 Meniskus

203 Formzylinder

204 Schlitzdüse

205 Ansatzstutzen

Y Achse

Z Achse