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Dokumentenidentifikation DE102005031572A1 23.03.2006
Titel Verfahren zum Drucken und Nachbehandeln eines Aufdrucks
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Kaiser, Michael, 69118 Heidelberg, DE
DE-Anmeldedatum 06.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005031572
Offenlegungstag 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse B41M 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B41F 23/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B41J 2/01(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drucken und Nachbehandeln eines Aufdrucks. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches eine variable Anpassung des Glanzes ermöglicht. Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Verfahren zum Drucken und Nachbehandeln eines Aufdrucks, bei dem auf einen Bedruckstoff mindestens ein Aufdruck mit einer durch eine Strahlung härtbaren Farbe erzeugt wird und bei dem der Aufdruck mit der Strahlung gehärtet wird, der Glanzgrad des Aufdrucks (4) eingestellt wird, indem mit mindestens einem ersten Strahler (5) der Aufdruck (4) oberflächlich polymerisiert wird und indem mit mindestens einem zweiten Strahler (7) der Aufdruck (4) in der Tiefe polymerisiert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drucken und Nachbehandeln eines Aufdrucks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch Tintenstrahldruck auf einem Bedruckstoff erzeugte Aufdrucke besitzen aufgrund der geringen Viskosität der verwendeten Tinten einen hohen Glanzgrad. Sollen variable Informationen mittels einer im Tintenstrahldruck arbeitenden Druckvorrichtung in einen mit Offsetdruck vorbedruckten Bogen eingedruckt werden, dann hebt sich der stark glänzende Tintenstrahl-Eindruck visuell deutlich von dem matteren Offsetdruck ab. In vielen Fällen ist es erwünscht, dass in einem nach verschiedenen Verfahren hergestellten Aufdruck keine oder nur geringe Glanzunterschiede vorhanden sein sollen.

Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, den Glanz eines Aufdrucks zu beeinflussen.

Eine erste Möglichkeit besteht in der Verwendung eines im unbedruckten Zustand matten Papiers. Wenn im Tintenstrahldruck geringe Schichtdicken aufgetragen werden, dann erscheint der Tintenstrahlaufdruck auf einem matten Papier mit geringem Glanz. Der Effekt des matten Papiers verringert sich mit zunehmender Schichtdicke des Tintenstrahlaufdrucks. Ist die Dicke der Tintenschicht auf dem Papier größer als die Unebenheiten der Papieroberfläche, dann wirkt sich die Oberfläche des Papiers nicht mehr auf den Glanzgrad des Tintenstrahlaufdrucks aus. Typische Tintenstrahldruckvorrichtungen erzeugen Aufdrucke mit einer Schichtdicke von mehr als 8 Mikrometer, so dass typische Unebenheiten der Papieroberfläche von weniger als 3 Mikrometer überdeckt werden.

Eine weitere Möglichkeit, den Glanz zu beeinflussen, besteht durch Überziehen eines Aufdrucks mit einem Lack. Zum Beispiel kann der Glanzunterschied zwischen im Tintenstrahldruck und im Offsetdruck erzeugten Aufdrucken verringert werden, indem der im Offsetdruck erzeugte Aufdruck mit einem glänzenden Lack überzogen wird. Eine bildgemäße Lackierung ist material- und kostenaufwändig. Abhängig von dem verwendeten Lack kann sich die Druckqualität des Tintenstrahldruckes verschlechtern. Weiterhin ist der hohe Glanz des Aufdruckes nicht immer erwünscht.

Kaschieren mit einer matten Farbe oder gänzlich matt Lackieren ist eine weitere Möglichkeit, den Glanz von im Tintenstrahlverfahren und im Offsetdruckverfahren erzeugten Aufdrucken einander anzugleichen. Kaschieren oder Lackieren sind zusätzliche Arbeitsschritte, die ein Druckprodukt verteuern.

Eine weitere Möglichkeit, den Glanz zu beeinflussen, besteht in der Auswahl einer Tinte oder Farbe, welche raue Mikropartikel enthalten. Fällt Licht auf einen mit einer derartigen Tinte oder Farbe erzeugten Aufdruck, dann wird es diffus gestreut, so dass der Glanzgrad niedrig ist. Beim Tintenstrahldruck ist die Größe der Partikel durch die Geometrie von Düsen und Tintenversorgungskanälen beschränkt. Die Verwendung von Partikeln, die aufgrund ihrer Größe eine Mattierung der Oberfläche eines Aufdrucks bewirken, ist daher bei einer hohen Bildpunktdichte nahezu unmöglich. Um verschiedene Glanzgrade realisieren zu können, müssen verschiedene Tinten abhängig von dem benötigten Glanzgrad verwendet werden. Bei einem Tintenwechsel muss ein Druckkopf aufwändig gereinigt oder ein zusätzlicher Druckkopf vorgesehen werden.

US 5,783,348 zeigt eine Lösung aus der Elektrographie, bei der ein Tonerbild durch ein erwärmtes Band auf einem Bedruckstoff fixiert wird. Das Band besitzt eine strukturierte Oberfläche, wobei sich die Struktur nach dem Fixieren auf dem Aufdruck abbildet. Das Band wirkt als Prägewerkzeug auf die Tonerschicht, so dass der Glanz des Aufdrucks gemindert wird. Unterschiedliche Glanzgrade erfordern Bänder mit verschiedenen Strukturen.

Aus dem US 6,409,331 B1 ist ein Offsetdruckverfahren bekannt, bei dem bildgemäß Tintentröpfchen auf ein Druckübertragungsmaterial aufgebracht werden. Noch vor dem Übertragen auf einen Bedruckstoff werden Größe und Viskosität der Tröpfchen mit UV-Licht-Strahlung, Mikrowellen, Wärme, chemischen Verfahren oder Luftströmungen beeinflusst. Der Prozess des Änderns der Eigenschaften der Tröpfchen vor der Übertragung auf den Bedruckstoff ist wegen den Störgrößen auf dem Weg der Tröpfchen auf die Oberfläche des Bedruckstoffes nicht genau steuerbar. Insbesondere wirken sich Temperatur und Feuchtigkeitsschwankungen negativ auf die Druckqualität aus.

Aus der DE 196 36 391 A1 ist ein Verfahren zum Trocknen von im Tintenstrahldruck hergestellten Drucken bekannt, bei dem ein mit UV-härtender Farbe bedrucktes Material an einer UV-Lichtquelle vorbei gefördert und zwischen Zylindern unter Pressung gefördert wird. Mit der UV-Lichtquelle wird der Aufdruck soweit getrocknet bzw. gehärtet, dass im Spalt zwischen den Zylindern Tintentröpfchen auf dem Material eingeebnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Drucken und Nachbehandeln eines Aufdrucks anzugeben, welches eine variable Anpassung des Glanzes ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird der Glanzgrad durch Strahlungseinwirkung so gesteuert, dass am Aufdruck eine unregelmäßige Oberflächenstruktur entsteht, welche auftreffendes Licht unregelmäßig reflektiert bzw. diffus streut, so dass der Aufdruck matt erscheint. Zwischen einem Druckwerk zum Erzeugen eines Aufdrucks mit durch Strahlung härtender Farbe und einem herkömmlichen Trockner für die Farbe wird ein Strahler angeordnet, dessen Strahlungsdosis so gewählt wird, dass die Farbe nur in der Umgebung der Oberfläche aber nicht in tieferen Schichten polymerisiert wird.

Die unregelmäßige Oberflächenstruktur kann durch Steuern der Strahlungsdosis so gesteuert werden, dass der Glanzgrad nach dem endgültigen Trocknen bzw. Härten der Farbe dem Glanzgrad eines zuvor aufgebrachten Aufdrucks angepasst ist.

Besonders vorteilhaft gelingt die Anpassung des Glanzgrades bei Aufdrucken aus UV-härtender Farbe. In diesem Fall kann mit einem ersten kurzwelligen UV-Strahler die Farbe oberflächlich polymerisiert werden und mit einem zweiten langwelligen UV-Strahler eine vollständige Tiefenhärtung der Farbe vorgenommen werden. Die nach dem ersten Strahler entstehende unregelmäßige Oberflächenstruktur der Farbe bleibt nach der Tiefenhärtung im Wesentlichen erhalten.

Beim Einsatz von selektiv wirkenden Strahlern kann die oberflächliche Polymerisation entsprechend einem Druckbild vorgenommen werden. Hierbei kann die flächenhafte Schichtdickenverteilung und/oder der Farbort des Aufdrucks berücksichtigt werden. Der Strahler, welcher eine Polymerisation nur an der Oberfläche der Druckfarbe vornimmt, kann Bestandteil eines Regelkreises für den Glanzgrad sein. In diesem Fall kann der Ist-Glanzgrad gemessen und mit einem Soll-Glanzgrad verglichen werden. Bei einer Soll-Ist-Abweichung wird die Dosis des Strahlers so eingestellt, dass die Abweichung verringert oder beseitigt wird.

Beim Steuern der einer Farbe oder Tinte zugeführten Energie kann weiterhin die Farbart und die Viskosität berücksichtigt werden.

Gemäß der Erfindung sind alle Farben oder Tinten verwendbar, die chemisch härtbar sind. Einer Farbe oder Tinte wird Energie in Form von Strahlung zugeführt, was zur Bildung freier Radikale führt, so dass flüssige Farbe oder Tinte vernetzt wird. Das Volumen des einen Aufdruck bildenden Farbfilms bleibt während der Härtung unverändert, da im Gegensatz zu einer Wärmetrocknung kein Lösungsmittel verdunstet.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, es zeigen:

1: ein Schema einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit UV-Strahlern,

2 bis 7: Schemata zur stufenweisen Polymerisation einer Tintenschicht, und

8: ein Schema einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem UV-Laser, einer Ablenkanordnung für den Laserstrahl und einem UV-Strahler.

1 zeigt ein Transportband 1 für Bogen 2 am Ausgang einer Tintenstrahlvorrichtung. Der Bogen 2 besitzt einen im Offsetdruckverfahren erzeugten Aufdruck 3 und einen mit der Tintenstrahlvorrichtung erzeugten Eindruck 4. Im Transportweg der Bogen 2 befindet sich ein erster UV-Strahler 5 und in einem Abstand S in Transportrichtung 6 stromabwärts ein zweiter UV-Strahler 7. Dem Strahler 7 folgt in Transportrichtung 6 ein Glanzsensor 8. Der UV-Strahler 5 sendet in Richtung des Bogens 2 kurzwelliges Licht 9 in einem Wellenlängenbereich von 180 Nanometer bis 280 Nanometer. Der UV-Strahler 7 sendet langwelliges Licht 10 in einem Wellenlängenbereich von 300 Nanometer bis 400 Nanometer. Die UV-Strahler 5, 7 und der Glanzsensor 8 sind mit einer Steuereinrichtung 11 verbunden.

In 2 ist in stark vergrößerter Form schematisch der frisch auf den Bogen 2 aufgebrachte Eindruck 4 mit einer Schichtdicke D dargestellt. Der Eindruck 4 besteht aus einer UV-härtenden Tinte mit Farbpigmenten 12, Monomeren 13 und Fotoinitiatoren 14. Wenn der Bogen 2 in Transportrichtung 6 bewegt wird, trifft das kurzwellige Licht 9 des UV-Strahlers 5 auf den Eindruck 4. Wie in 3 dargestellt, startet in der obenliegenden Schicht des Eindrucks 4 eine Polymerisation mit Bildung von Radikalen 15 aus den Fotoinitiatoren 14. Im weiteren Verlauf nach 4 werden in einer Kettenreaktion bei der Verbindung zweier Monomere 13 weitere freie Radikale 15 gebildet. Es kommt zu einer fortschreitenden Polymerisation an der Oberfläche des Aufdrucks 4. Im Zuge der Härtung an der Oberfläche schrumpft die Tinte. Während der Schrumpfung gleitet die gehärtete Tinte an der Oberfläche auf der noch nicht gehärteten Farbe in tiefere Schichten der Tinte. Die Polymerisation läuft willkürlich und unregelmäßig ab. Da keine stützende Vernetzung mit dem Bogen 2 stattfindet, sondern die Struktur auf der ungehärteten Tinte gebildet wird, erfolgt auch die damit verbundene Schrumpfung der an der Oberfläche gehärteten Tinte sehr ungleichmäßig. Es entsteht an der Oberfläche der Tinte eine in 5 gezeigte unregelmäßige dreidimensionale Struktur mit Tälern 16 und Bergen 17. Auf dem Weg des Eindrucks 4 vom ersten UV-Strahler 5 zum zweiten UV-Strahler 7 hält der Schrumpfungsprozess an. Gelangt der Eindruck 4 in den Wirkungsbereich des zweiten UV-Strahlers 7, dann dringt dessen langwellige Strahlung 10 tief in die Tinte ein, was in 6 näher gezeigt ist. Die Härtung in der Tiefe verläuft so, wie zur Polymerisation an der Oberfläche der Tinte beschrieben. Nach dem UV-Strahler 7 ist die Tinte komplett durchgehärtet, wobei die unregelmäßige dreidimensionale Struktur an der Oberfläche, wie in 7 dargestellt, erhalten bleibt.

Der Glanzgrad des Eindrucks 4 kann mit dem Glanzsensor 8 erfasst und mit der Steuereinrichtung 11 gezielt beeinflusst werden. Um den Glanzgrad des Eindrucks 4 zu verändern, können mit der Steuereinrichtung 11 verschiedene Parameter einzeln oder in Kombination verstellt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Wellenlänge des ersten UV-Strahlers 5 zu verstellen. Je langwelliger die Strahlung 9 eingestellt wird, desto schwächer wird der Mattierungseffekt. Weiterhin kann die Bestrahlungsdosis mit dem UV-Strahler 5 gestellt werden, wobei eine möglichst geringe Dosis eingestellt wird, um die Polymerisation nur an der Oberfläche des Eindrucks 4 zu starten. Weiterhin kann die Transportgeschwindigkeit des Bogens 2 verstellt werden. Damit kann die Zeitdauer zwischen dem Start der Kettenreaktion durch den UV-Strahler 5 und der vollständigen Härtung durch den nachgeschalteten langwelligen UV-Strahler 7 verändert werden. Je größer die Zeitdauer ist, desto stärker ist der Mattierungseffekt. Der UV-Strahler 5 kann mit der Steuereinrichtung 11 so eingestellt werden, dass der Glanzgrad des Eindrucks 4 dem Glanzgrad des Aufdrucks 3 angepasst wird. Hierzu können mit dem Glanzsensor 8 beide Glanzgrade gleichzeitig erfasst und in der Steuereinrichtung 11 ausgewertet werden. Wenn der UV-Strahler 5 über die Breite des Bogens 2 verteilt einzeln ansteuerbare Einzelstrahler enthält, dann ist es ausreichend, nur die Einzelstrahler anzusteuern, die über der Bahn des Eindrucks 4 liegen.

Sofern in der nachstehenden Beschreibung bereits eingeführte Bezugszeichen verwendet werden, handelt es sich um Elemente bzw. Symbole mit äquivalenter Funktion bzw. Bedeutung. 8 zeigt eine Variante der Vorrichtung nach 1, bei der der UV-Strahler 5 durch einen UV-Scanner ersetzt ist. Der UV-Scanner besteht aus einem UV-Laser 18, dessen kurzwelliger Laserstrahl 19 mit einer Wellenlänge von 375 Nanometer von einer Blende 20 unterbrechbar ist oder bei dem der Laserstrahl 19 elektronisch gepulst ausgesendet werden kann. Beim Vorsehen einer Blende 20 kann diese mit einem Motor 21 so rotierbar angeordnet werden, dass der Laserstrahl 19 zyklisch unterbrochen wird. Gemäß 8 wird dies mit einer rotierenden Blende 20 realisiert, die als kreisförmige Scheibe mit zwei gegenüber liegenden viertelkreisförmigen Blendenöffnungen 22 versehen ist. Der durch eine Blendenöffnung 22 hindurch tretende Laserstrahl 19 gelangt auf einen Schwingspiegel 23, der mit einem Motor 24 gekoppelt ist. Der Laserstrahl 19 wird durch den Schwingspiegel 23 in Richtung auf das Transportband gelenkt. Die Drehachse 25 des Schwingspiegels 23 ist so ausgerichtet, dass bei einer hin- und hergehenden Bewegung des Schwingspiegels 23 der Laserstrahl 19 den Bogen 2 quer zur Transportrichtung 6 periodisch überstreicht. Bei Bewegung des Bogens 2 mit dem Transportband 1 läuft der Laserstrahl 19 linienweise über den Bogen 2. Da der Laserstrahl 19 bei Drehung der Blende 20 periodisch kurzzeitig unterbrochen wird, entsteht ein regelmäßiges Muster 26 mit Bereichen 27, in denen, wie zu 1 beschrieben, die Polymerisation in der oberen Schicht des Eindrucks 4 gestartet wird. Die Polymerisation findet nur in den eng begrenzten Bereichen 27 statt, so dass sich an der Oberfläche des Eindrucks 4 eine dreidimensionale Struktur bildet, die anschließend mit dem langwelligen UV-Strahler 7 eingefroren wird. Die Struktur lässt den Eindruck 4 matt erscheinen, so dass einfallendes Licht diffus gestreut wird. Der Glanz im Eindruck 4 kann durch Steuern der Zahl der Polymerisationsherde darstellenden Bereiche 27 verändert werden. Hierzu kann mit einer Steuereinrichtung 11 die Drehzahl der Blende 20, die Schwingfrequenz des Spiegels 23, die Transportgeschwindigkeit des Bogens 2 und/oder die Leistung des Laserstrahles 19 eingestellt werden. Ist-Werte zum Glanz im Eindruck 4 werden mit dem Glanzsensor 8 bestimmt, dessen Signale der Steuereinrichtung 11 zugeführt werden. Die Ausbildung der Bereiche 27 mit Polymerisationsherden kann bildgemäß entsprechend der Tintenverteilung im Eindruck 4 vorgenommen werden. Hierzu können Bilddaten in der Steuereinrichtung 11 gespeichert werden und der Laserstrahl 19 außerhalb der Bildbereiche des Eindrucks 4 abgeschaltet oder ausgeblendet werden.

1Transportband 2Bogen 3Aufdruck 4Eindruck 5UV-Strahler 6Transportrichtung 7UV-Strahler 8Glanzsensor 9Licht 10Licht 11Steuereinrichtung 12Farbpigment 13Monomer 14Fotoinitiator 15Radikal 16Tal 17Berg 18UV-Laser 19Laserstrahl 20Blende 21Motor 22Blendenöffnung 23Schwingspiegel 24Motor 25Drehachse 26Muster 27Bereich

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Drucken und Nachbehandeln eines Aufdrucks, bei dem auf einen Bedruckstoff mindestens ein Aufdruck mit einer durch eine Strahlung härtbaren Farbe erzeugt wird, und bei dem der Aufdruck mit der Strahlung gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet,

    dass der Glanzgrad des Aufdrucks (4) eingestellt wird, indem mit mindestens einem ersten Strahler (5) der Aufdruck (4) oberflächlich polymerisiert wird,

    und indem mit mindestens einem zweiten Strahler (7) der Aufdruck (4) in der Tiefe polymerisiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glanzgrad des Aufdrucks (4) dem Glanzgrad eines zuvor aufgebrachten Aufdrucks (3) angepasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten (5) und/oder dem zweiten Strahler (7) ultraviolettes Licht (9, 10) ausgesendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der Strahlung des ersten Strahlers (5) geringer als die des zweiten Strahlers (7) gewählt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Strahler (5) die Oberfläche des Aufdrucks (4) lokal polymerisiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Strahler (5) ein UV-Laser (18) verwendet wird, dessen Laserstrahl (19) so abgelenkt wird, dass sich in Bereichen (27) Polymerisationsherde an der Oberfläche des Aufdrucks (4) ausbilden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass am Aufdruck (4) nach der Bestrahlung mit dem zweiten Strahler (7) den Glanz des Aufdrucks (4) wiedergebende Signale gewonnen werden, und

    dass die mit dem ersten Strahler (5) in die Farbe des Aufdrucks (4) eingebrachte Energie abhängig von den Glanz-Messsignalen eingestellt wird.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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