DE102006009382A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Farb- und Feuchtmittelanteiles - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Farb- und Feuchtmittelanteiles in einer auf einen Bedruckstoff aufzubringenden Farbe-Feuchtmittel-Emulsion beim Offsetdruck auf der Grundlage spektralfotometrischer Messungen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, den Makulaturanfall durch Beschleunigung der Regelvorgänge zur Erzielung eines optimalen Farbe-Feuchtmittel-Verhältnisses zu senken, wird gelöst durch ein Verfahren oder eine Vorrichtung, bei welchen - vor Druckbeginn Grundremissionsspektren für die aufzubringende Farbe und das Feuchtmittel mittels spektralfotometrischer Messungen ermittelt werden, - während des Druckens fortlaufend Remissionsspektren der auf die Druckform aufgebrachten Emulsionsschicht erfasst werden, - aus den Remissionsspektren durch spektrale Zerlegung die Anteile von Farbe und Feuchtmittel in der Emulsionsschicht auf der Druckform ermittelt werden, - die ermittelten Farb- und Feuchtmittelanteile mit Sollwerten verglichen werden und - daraus Regelabweichungen für die Farb- und Feuchtmittelregelung gebildet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Farb- und Feuchtmittelanteiles in einer auf einen Bedruckstoff aufzubringenden Farbe-Feuchtmittel-Emulsion beim Offsetdruck auf der Grundlage spektralfotometrischer Messungen.
• Innerhalb von Offsetdruckmaschinen wird in Farbwerken eine Farbe-Feuchtmittel-Emulsion, d.h. ein disperses Gemisch aus einer Farbe (ölbasierte Druckfarben) und einem Feuchtmittel, das bei Einsatz von konventionellen Öldruckfarben Wasser in wesentlichen Anteilen enthält, hergestellt und durch Auftragwalzen auf eine Druckform (Druckplatte) mit farbfreundlichen und feuchtmittelfreundlichen Bereichen aufgebracht. Die farbfreundlichen Bereiche bilden das Druck(teil)bild, welches auf den Bedruckstoff übertragen werden soll. Auf den farbfreundlichen (oleophilen) Druckformzonen, die die Bildinformation tragen, haftet die Emulsion, während sie von den feuchtmittelfreundlichen (hydrophilen bzw. olephoben) Zonen abgewiesen wird. Die auf der Druckform haftende Farbe-Feuchtmittel-Emulsionsschicht wird im Offsetdruck auf ein Gummituch übertragen und von diesem schließlich auf den Bedruckstoff übertragen.
• Die Farbe-Feuchtmittel-Emulsion muss ein optimales Verhältnis von Farbe und Feuchtmittel aufweisen (Farb-Wasser-Gleichgewicht), anderenfalls kommt es zu Druckstörungen. Druckfreien (oleophoben) Bereichen der Druckform darf beispielsweise keine Farbe anhaften, sonst entsteht das so genannte Tonen.
• Zur Optimierung des Farb- und Feuchtmittelverhältnisses in der Emulsion, die auf die Druckform aufgetragen wird, sind spektralfotometrische Messungen an auf den Bedruckstoff aufgebrachten Druck(teil)bildern bekannt.
• Weiterhin ist es bekannt, durch spektralfotometrische Messungen von Druckbildbereichen und Zerlegung der Spektren in die Grundfarbenanteile die Farbzoneneinstellungen in den einzelnen Druckwerken zu steuern/regeln, um die aufgetragenen Farbmengen zu optimieren.
• Die nach dem vollständigen Bedrucken erfolgende Auswertung der Druckbilder auf den Bedruckstoffen ist mit dem Nachteil eines hohen Makulaturanfalls bis zu einem erneuten Korrektureingriff in die Farb- und Feuchtmitteldosierung und dem Problem der eindeutigen Zuordnung von Druckstörungen zu den Farbwerken verbunden. Bei modernen Rotationsbogendruckmaschinen werden bis zu 300 Bogen zwischen zwei Regeleingriffen gedruckt, die ggf. als Makulatur ausgesondert werden müssten.
• Es ist auch bekannt, Farbvoreinstelldaten aus den in der Druckvorstufe gewonnenen Druckbilddaten zu berechnen. Die Berechnung und Einstellung der Farbzonenöffnung kann über den Leitrechner unter Berücksichtigung vorhergehender Druckaufträge und der jeweiligen Besonderheiten der Druckmaschine erfolgen.
• Auf der Basis des druckauftragsabhängigen Farbbedarfs kann der notwendige Feuchtmittelbedarf abgeschätzt werden und daraus eine Voreinstellung der Feuchtmittelzufuhr, abhängig vom Feuchtwerktyp, abgeleitet werden. Im Allgemeinen ist keine zonale Feuchtmittelzufuhr erforderlich, ein Mittelwert für die Feuchtmittelfilmdicke (1 bis 2 μm) ist ausreichend. Der tatsächliche Farb- und Feuchtmittelauftrag auf die Druckform hängt allerdings von zahlreichen Einflussgrößen auf den Farb- und Feuchtmittelfluss ab. Die strömungsmechanischen Vorgänge bei der Aufnahme der Farbe aus einem Vorratsbehälter und die Farbspaltungsvorgänge im Farbwalzensystem, Materialeigenschaften von Walzen, Druckform, Gummituchzylinder und Bedruckstoffen, mechanische Toleranzen und Pressungseinstellungen und die Feuchtmitteleinflüsse lassen lediglich eine näherungsweise Abschätzung des Farb- und Feuchtmittelflusses zu, die eine Auswertung der Druckbilder zur Korrektur der Voreinstelldaten erforderlich macht.
• Zur Bestimmung von Farb- und Feuchtwasseranteilen auf der Druckform ist ein Messgerät FWKG von Grapho Metronic bekannt, mit dem zwei Spektrallinien des Remissionsspektrums einer Farbe-Feuchtwasser-Emulsion ausgewertet werden, eine „Farblinie" und eine „Wasserlinie". Dieses Gerät liefert in der Praxis nur ungenau Messwerte, weil mit der darin realisierten Messmethode wechselseitige Beeinflussungen der Spektrallinien infolge von Nebendichte-Effekten nicht ausschließbar sind.
• Zur Feuchtmittelversorgung in den Druckmaschinen sind Mess- und Regelsysteme für die Feuchtmittel-Bevorratung und Temperier- und Dosiersysteme für den Feuchtmittelfluss in den Druckwerken bekannt. Zur Konstanthaltung der Feuchtmittelzusammensetzung (Wasser, Alkohol) werden Infrarot-Transmissions-Detektoren eingesetzt, die die unterschiedliche Schwächung von Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen beim Durchgang durch das Feuchtmittel nutzen.
• Das Einrichten der Farb- und Feuchtmitteldosierung in den Druckwerken erfolgt bei geringer Druckgeschwindigkeit. Da sich die Farbführungsverhältnisse mit zunehmender Druckgeschwindigkeit verändern, sind geschwindigkeitsabhängige Korrekturmaßnahmen erforderlich, die empirisch anhand von spektralen Druckbildauswertungen ermittelt werden müssen. Damit ist wiederum Makulaturanfall verbunden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität des konventionellen Offsetdrucks zu verbessern und den Makulaturanfall durch Beschleunigung der Regelvorgänge zur Erzielung eines optimalen Farbe-Feuchtmittel-Verhältnisses (Farbe-Feuchtmittel-Gleichgewicht) zu senken.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs oder eine Vorrichtung mit den Merkmalen des zweiten Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
• Durch die Erfassung der Anteile von Farbe und Feuchtmittel in der Emulsion bereits auf der Druckform wird die Reaktionszeit auf Veränderungen gegenüber dem gewünschten Farbe-Feuchtmittel-Gleichgewicht wesentlich verkürzt und durch die Erfassung der tatsächlichen quantitativen Anteile eine separate Regelung der Feuchtmitteldosierung und der Farbschichtdicke möglich. Durch die Erfassung der Emulsionsspektren auf den farbführenden und farbfreien Druckformbereichen ist eine eindeutige Zuordnung von Druckbildqualitätsdaten zu Feuchtmittelstrom und Farbschichtdicke und damit eine zuverlässige Farbwerkregelung möglich. Die Auswertung der vollständigen Spektren und die Nutzung des NIR-Lichtwellenlängenbereiches schließt Störungen durch Nebendichte-Effekte vollständig aus.
• Mit der Erfassung des Remissionsspektrums auf den farbabweisenden Bereichen der Druckform sind Ansätze zum Tonen sofort erkenn- und verhinderbar, bevor qualitätsgeminderte Drucke in größerer Anzahl anfallen.
• Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Mengenverhältnisse von Farbe und Feuchtmittel bereits auf der Druckform und in jedem Druckwerk separat erfassbar sind und dadurch eine frühzeitige und differenzierte Reaktion auf sich ändernde Druckbedingungen, z.B. zunehmende Farbwerkstemperatur, erfolgen kann. Abweichungen von Sollwerten können schneller und farbenspezifisch korrigiert werden als bei der bekannten nachträglichen Auswertung der fertigen Druckbilder auf dem Abstimmtisch nach dem Durchlauf durch die gesamte Druckmaschine.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sollen an einem Ausführungsbeispiel einer Offsetrotationsbogendruckmaschine für Öldruckfarbe näher erläutert werden, wobei das Feuchtmittel vereinfachend mit Wasser gleichgesetzt wird.
• Prinzipiell ist das Verfahren auch für andere Offsetdruckmaschinen, Druckfarben und Feuchtmittel anwendbar, wobei auch eine Reduzierung der Remissionsmessungen auf farbfreundliche oder feuchtmittelfreundliche (farbabweisende) Druckformbereiche in Abhängigkeit von der Komplexität der Regelung von der erfindungsgemäßen Lösung umfasst ist.
• Die einzige Zeichnung zeigt dazu in der
• Fig. eine schematische Darstellung der Farb- und Feuchtmittelregelung auf Basis von Emulsions-Remissionsspektren.
• Farben und Wasser weisen spezifische Absorptions- bzw. Remissionsspektren (Grundspektren) auf, wenn sie von einer Lichtquelle angestrahlt werden.
• Sind die Einzelspektren der Bestandteile einer Farbe-Wasser-Emulsion bekannt, kann durch spektralfotometrische Messung der Emulsion und anschließende spektrale Zerlegung des Gesamtspektrums der Anteil des Wassers und der Farbe am Messort ermittelt werden.
• Durch geeignete Skalierung bzw. Kalibrierung der Anteilwerte lässt sich danach während des Druckprozesses auf der Basis der fortlaufend ermittelten Anteilverhältnisse das Feuchtmittel über bekannte Dosiermittel regeln bzw. in den Regelkreislauf der Farbe einbinden.
• Zur spektralfotometrischen Messung der Emulsionsschichten auf Druckformen (beispielsweise auf Druckplatten, die auf Plattenzylinder in Druckwerken einer Offsetdruckmaschine aufgespannt sind) sind bekannte Spektralfotometer geeignet, die auch für die Druckbildkontrolle mobil oder als Tischscanner eingesetzt werden. Sie erfassen das Lichtspektrum des von der zu messenden Schicht reflektierten Lichtes. Die Messung sollte vorzugsweise im NIR-Bereich (Wellenlängen zwischen 730 und 2000 nm) erfolgen, da Wasser im sichtbaren Bereich des Spektrums durchsichtig ist und daher kein auswertbares Remissionsspektrum liefert. Zur Farb- und/oder Feuchtmittelregelung in einer Druckmaschine sind jedem Druckwerk, das in die Regelung einbezogen werden soll, Spektralfotometer zugeordnet. Dabei kann ein Spektralfotometer mit Hilfe von Positioniermitteln peripher in einem radialen Abstand von der Mantelfläche an einem rotierenden, die Druckplatte tragenden Plattenzylinder schwenkbar angeordnet sein und alternierend jeweils auf einen farbfreundlichen Druckplattenbereich, der die Farbe-Wasser-Emulsion überträgt, und einen feuchtmittelfreundlichen Bereich, auf dem das Feuchtmittel haftet und die Farbübertragung unterbindet, gerichtet sein. Es ist ebenso möglich, zwei Spektralfotometer für einen der farb- und einen der feuchtmittelführenden Bereiche der Druckplatte vorzusehen. Die Spektralmessung erfolgt während des Druckens bei rotierender Druckform im Maschinentakt synchron zur Drehbewegung. Dabei ist es zur Erfassung mehrerer Druckformbereiche vorteilhaft, das Spektralfotometer traversierend gegenüber der Druckformzylinderoberfläche anzuordnen. Die dazu erforderlichen Mittel, wie beispielsweise Spindelantriebe, sind von Inline-Druckformbelichtern bekannt. Eine gemeinsame Anordnung von Spektralfotometer und Laserbelichter auf den Positionierungsmitteln ist möglich. Zur Erzeugung auswertbarer Spektren, aus denen Umgebungseinflüsse eliminiert sind, ist die Beleuchtung der Messorte mit NIR-Lichtquellen vorteilhaft.
• Vor Druckbeginn werden die Grundremissionsspektren der für den jeweiligen Druckauftrag benötigten Farben und des Feuchtmittels (Wasser) ermittelt. Dies kann einmalig für jede Farbe oder vor jedem Druckauftrag im Einrichtbetrieb erfolgen, wobei die Messung mit separaten Spektralfotometern oder mit den in den Druckwerken angeordneten Spektralfotometern durchgeführt werden kann.
• Während des Druckbetriebes erfolgen fortlaufend spektralfotometrische Remissionsmessungen der auf die Druckform aufgebrachten Farbe-Wasser-Emulsionsschicht an ausgewählten farbfreundlichen (oleophilen) Messorten zur Ermittlung der Farb- und Feuchtmittelanteile in der Emulsion und Remissionsmessungen der Feuchtwasseremulsion auf einem oder mehreren der feuchtmittelfreundlichen (hydrophilen) bzw. farbabweisenden Bereiche der Druckform zur Kontrolle der Feuchtmittelschicht und des Tonens.
• Aus den Remissionsspektren werden über eine Zerlegung der Spektren die Anteile von Farbe und Feuchtmittel in der Emulsionsschicht auf der Druckform ermittelt. Die ermittelten Farb- und Feuchtmittelanteile werden mit empirischen oder berechneten Sollwerten für die Farb- und Feuchtmittelanteile verglichen.
• Die daraus ermittelten Regelabweichungen werden für die Regelungen des Farb- und Feuchtmittelauftrages auf die Druckplatte von einer Maschinensteuerung zu Stellsignalen für Farb- und Feuchtmittelregler weiterverarbeitet, die Farb- und Feuchtmitteldosiereinrichtungen ansteuern. Der beschriebene Regelalgorithmus für die Farb- und Feuchtmitteldosierung wird in jedem aktiven Druckwerk installiert.
• Aufgrund der farbspezifischen Regelkreise und der Inline-Regelung ist eine schnelle und optimale Reaktion auf Druckstörungen im Bereich der Farbwerke möglich.
• Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung auf den Offsetdruck mit anderen als ölbasierten konventionellen Farbsystemen ist bei hinreichend differenzierbaren Remissionsspektren von Farbe und Feuchtmittel möglich. Dazu kann eine Anpassung des Messlichtspektrums erforderlich sein.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung des Farb- und Feuchtmittelanteiles in einer auf einen Bedruckstoff aufzubringenden Farbe-Feuchtmittel-Emulsion beim Offsetdruck auf der Grundlage spektralfotometrischer Messungen, dadurch gekennzeichnet, dass – vor Druckbeginn Grundremissionsspektren für die aufzubringende Farbe und das Feuchtmittel mittels spektralfotometrischer Messungen ermittelt werden, – während des Druckens fortlaufend Remissionsspektren der auf die Druckform aufgebrachten Emulsionsschicht erfasst werden, – aus den Remissionsspektren durch spektrale Zerlegung die Anteile von Farbe und Feuchtmittel in der Emulsionsschicht auf der Druckform ermittelt werden, – die ermittelten Farb- und Feuchtmittelanteile mit Sollwerten verglichen werden und – daraus Regelabweichungen für die Farb- und Feuchtmittelregelung gebildet werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 in Offsetdruckmaschinen mit zumindest einem Druckwerk, in dem eine Farbe-Feuchtmittel-Emulsion auf mindestens eine Druckform übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Spektralfotometer der Druckform zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einmalig oder vor jedem Druckauftrag Grundspektren der Farbe und des Feuchtmittels als Eingangsgrößen für die Ermittlung der Farb- und Feuchtmittelanteile aufgenommen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spektralfotometrischen Messungen vorzugsweise bei Wellenlängen zwischen 730 nm und 2000 nm im NIR-Bereich durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte für die Farb- und Feuchtmittelanteile empirisch aus mehreren erfolgreichen Drucken oder durch Berechnung gewonnen werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektralfotometer mit Positioniermitteln auf farb- oder feuchtmittelfreundliche Druckformbereiche ausrichtbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektralfotometer traversierend einem die Druckform aufnehmenden Druckformzylinder einer Rotationsoffsetdruckmaschine zugeordnet ist.