CN101184625A - 带有可释放式夹紧固定到印刷单元的印刷台的印刷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字印刷机(1)，其包括在印刷头和印刷承印物(3)彼此相对移动期间用于将图像数字式印刷到印刷承印物(3)上的数字印刷单元(4，5)，和在数字印刷期间用于夹持印刷承印物(3)的印刷台(2，12)。在将图像数字式印刷到印刷承印物(3)上时，印刷台(2，12)牢固地固定到数字印刷单元(4，5)上，并且在将图像数字式印刷到印刷承印物(3)上之前和之后，能够从数字印刷单元(4，5)释放印刷台(2，12)。印刷台(2，12)可以在印刷位置和印刷承印物供给位置之间移动，在印刷位置时，印刷台(2，12)牢固地固定数字印刷单元(4，5)，在印刷承印物供给位置时，印刷台(2，12)支持印刷承印物(3)的供给及其从印刷台(2，12)的移去。

Description

带有可释放式夹紧固定到印刷单元的印刷台的印刷系统

技术领域

本发明涉及一种用于把工业印刷承印物传送系统(industrialprinting substrate transport system)和数字印刷单元集成在一起的解决方案。

背景技术

十多年前，多色线间丝网印刷系统开始出现，并应用于印刷多色的大版式图形(large format graphic)。和使用多个单一颜色的印刷机相比，它们能够提高印刷质量。单一颜色的印刷工艺会遭受承印物皱缩(substrate shrinkage)和彩色校准的问题。现今，多色线间屏幕印刷系统已经高度自动化，并且和用于大版式图形的平版印刷形成竞争。多色印刷的一个优点在于自动化承印物处理。大部分多色自动化平板多色丝网印刷线(automated flatbed multicolor screen print line)具有自动化承印物处理系统，其基于叼纸牙排(gripper bar)(其在一组链锁上移动，并通过印刷线把印刷页从一个工位拉到另一工位，即从一个印刷台到另一个印刷台)，或基于移动滚筒，其中整个滚筒或印刷台，包括附接的印刷页，在一组链锁上通过印刷线从一个工位移动到另一工位。印刷台是印刷页传送系统的重要特征；在通过印刷线传送期间，其支撑印刷页。在丝网印刷工位(screen print station)，在印刷开始前，丝网和夹持(holding)印刷页的印刷台以一定的距离放置到相互面向的位置，此距离称为离板距离(off-contact distance)。在印刷期间，当橡胶滚轴横向地沿着印刷线程(print stroke)穿过时，其把丝网推到印刷页上，并把墨水通过丝网挤到印刷页上。离板距离范围从“近接触(near contact)”到多达3/8英寸或1/2英寸，并依赖于丝网的尺寸、丝网的张力和橡胶滚轴在丝网上的压力等。横过离板距离的印刷区域的变化由橡胶滚轴施加到丝网上的压力补偿，以确保在印刷期间丝网和印刷页之间总是保持接触。

对于数字式无压印印刷技术(digital non-impact technology)、例如喷墨印刷而言，众所周知印刷单元和印刷页之间的距离对于印刷技术能否正确使用来说是很重要的。在喷墨技术中，这个距离相当于喷射距离(throw-distance)，并且其典型值在1mm范围内。穿过印刷区域的喷射距离的变化会直接转换成印刷页上的像素的点布局的变化。特别如果它们是系统性的话，点布局中较小的变化就可以由人眼清晰地觉查。因此，需要精确地控制印刷台相对于印刷单元的位置，从而此位置常常被认为是数字印刷工位(digital print station)的重要特征。在低端喷墨印刷机中，喷射距离通常在设计/制造过程中被固定，并且能够和这些印刷机一起使用的印刷承印物的范围通常仅限于类似于纸的承印物(从承印物厚度的观点看来)。在多用喷墨印刷机(multi-use inkjet printer)中，能够在印刷承印物的较大范围(至少是从承印物厚度观点来看)上印刷。这些印刷机通常包括允许印刷单元和/或印刷台垂直调节以控制喷射距离的特征。在Obertegger等人的专利申请文献US-A-2004/0017456中，公开一种具有用来调节喷射距离的三种可能方式的喷墨印刷机，即(1)印刷头(print head)相对于印刷头载架(print head carriage)的垂直调节，(2)整个印刷头载架系统相对于印刷机框架(printer frame)的垂直调节，(3)印刷台相对于基部元件(也就是指印刷机框架)的垂直调节。在实践中，喷射距离(其是承印物厚度的函数)一旦在印刷开始前设定，该设定在印刷期间就维持不变。理论上，如果把距离传感器安装在印刷头载架上以不断地监控印刷头和印刷承印物表面之间的距离，那么在印刷期间喷射距离可以不断调节，就如也在Obertegger等人的专利申请US-A-2004/0017456中公开的。然而在实际中，喷射距离调节系统各种元件的连续激活将会导致引入所不希望的部件(诸如印刷头载架或印刷台)的振动和机械不稳定性，而其中将其定位在相互固定的距离是所希望实现的目的。如果影响喷射距离的印刷机的可动元件和固定元件的机械和动态特性使得一次性校准能够在整个印刷任务任务中得以维持的话，在印刷任务开始时的喷射距离的这种一次性校准已经被证明能够达到比较令人满意的结果。例如，载架的重量可能会引起导向件的弯曲(这些导向件用于载架越过印刷承印物的横向移动)，载架的大加速度会引起载架自身，导向件和支撑架等的变形和振动，导向件和支撑架用于载架跨越印刷承印物的横向移动。

如果要使数字印刷技术向着工业应用的方向发展，就需要满足下列条件：印刷承印物更强的适应性，更高的印刷处理能力，并需要使其与现有工业印刷设备集成。使数字印刷技术向着工业应用发展的一种方式是使数字印刷与工业丝网印刷相结合。然而，喷射距离的控制将会由于至少两个原因而成为问题。第一，工业丝网印刷机中的印刷台只考虑了印刷承印物传送系统的特点而没有考虑印刷单元本身，这使得喷射距离的控制更加困难。第二，印刷台和印刷单元的尺寸可能太大，在印刷操作期间，这会使得跨越整个印刷区域的印刷组件的绝对或相对位置精度的维持成为问题。对于数字印刷技术，这个位置精度需要在微米范围内。

具有这样的印刷系统将是很有益处的，其中在印刷期间印刷台能够成为数字印刷单元的集成部分，而在印刷承印物从印刷台来回传送期间印刷台能够成为印刷承印物传送系统的集成部分。具有这种性能的印刷系统将能够用来在印刷期间控制喷射距离，并保证与工业印刷承印物传送系统的兼容性。

发明概述

上述目的可以由具有权利要求1中特征的数字印刷机和权利要求12中详述的印刷方法来实现。对于根据本发明的数字印刷机而言，数字印刷单元和印刷台之间的距离在印刷期间是固定的，并且能够在数字印刷单元和印刷台之间产生足够的间隙，以用于印刷承印物的供给以及将承印物从印刷台上移除。

本发明的优选实施例的具体特征在从属权利要求中进行陈述。

本发明实施例的更多优点将结合下述说明和附图进行详细说明。

附图简述

图1显示了根据本发明的数字印刷工位的透视图。

图2显示了可以与根据本发明的数字印刷工位一起使用的印刷页传送系统。

图3A至3I显示了能够与根据本发明的数字印刷工位一起使用的印刷页传送系统的操作顺序。

图4显示了根据本发明的印刷台的实施例。

图5A显示了用于在印刷位置和传送位置之间线性移动印刷台的主轴传动系统的透视图。

图5B显示了图5A的主轴传动系统的元件的剖面图。

图5C显示了用于安装主轴传动系统的万向接头(cardan joint)的工作原理。

图6A显示了根据本发明的夹钳系统(clamping system)在其闭合状态时的剖面图。

图6B显示了图6A相似的夹钳系统位于其打开状态。

图6C显示了根据本发明的夹钳系统的可选实施例。

图7显示了应用根据本发明的数字印刷工位的混合印刷机(hybridprinting press)。

图8A显示了用于使印刷台相对于数字印刷单元定位的径向对准系统(radial alignment system)。

图8B显示了径向对准系统在印刷台支撑件上的位置。

发明详述

本发明为完全自动化的丝网印刷机的印刷页传送系统和数字印刷单元提供了兼容性解决方案。兼容性的一个方面是印刷期间喷射距离的考虑，即数字印刷单元的印刷头和印刷页上表面之间的距离。

相关印刷机部件

在图1中描述了体现本发明的数字印刷机。数字印刷机1包括在数字印刷期间支撑印刷页3的印刷台2。该印刷台基本平坦且能够支撑厚度为几十微米以下的挠性页(例如纸，透明薄片，粘合性PVC页等)及具有高达几厘米厚度的硬页(例如硬纸板，PVC，卡片纸等)。印刷头梭子4(包括一个或多个印刷头)设计成用于在快扫描方向FS跨越印刷台来回往复，也用于在垂直于快扫描方向的慢扫描方向SS跨越印刷台重新定位。当印刷头梭子在快扫描方向往复运行期间，印刷就完成了。在印刷头梭子的往复运行之间，完成印刷头梭子的重新定位。在其往复运行期间，支撑架5引导并支撑印刷头梭子。因为其在印刷处理中作为机械参考的重要性，支撑架被进一步称为(逻辑上的)大框架5，这将在后面的说明中变的更清楚。大框架通过多个振动吸收悬置块9(例如大框架每个角都有一悬置块)搁置于印刷机底架10之上。印刷页传送系统沿着页张供给方向FF能够把印刷页供给入数字印刷机内，供给方向FF基本垂直于印刷头梭子的快扫描方向。印刷页传送系统设计为通过数字印刷机的″通道″或″导向通道″，即其能够从印刷机的一个侧部(图1中为右侧)供给页张，将页张定位于印刷台之上以用于印刷，并在相反侧处(图中为左侧)从印刷机移去页张。

通常意义上，数字印刷机被认为包括三个子系统：(i)带有印刷头梭子和印刷头的大框架组件，也就是所谓的印刷单元，(ii)印刷机底架，和(iii)印刷页传送系统。

印刷页传送和印刷台交互作用

印刷页传送系统可以基于自动多色丝网印刷线领域已知的叼纸牙排。参考图1，印刷页的传送起始于数字印刷机的输入端处，其中叼纸牙排6沿着页张前缘夹钳印刷页。叼纸牙排拉动印刷页通过印刷机，并最终在数字印刷机的卸出端处放下印刷页张。叼纸牙排基本上沿着从数字印刷机的输入端到卸出端的水平路径。印刷页则在其前缘被拖曳，并基本上沿水平路径前进。

印刷台传送位置。

在传送印刷页通过数字印刷机期间，印刷台在较低位置为叼纸牙排和所附印刷页产生适当间隙以通过印刷台。此印刷台位置在说明书中也称为传送位置。

印刷台对准位置。

在印刷页传送期间，当叼纸牙排位于印刷台高度时，印刷页传送系统就暂停。然后，印刷页就可以与在印刷期间支撑印刷页的印刷台对准。因此，印刷台就可以提升到对准位置。印刷台的对准位置使得印刷页能够在印刷台上正确定位。如果使用叼纸牙排的话，那么印刷页就能够夹持于叼纸牙排的夹钳装置系统中。然后，就能够进行把印刷台垂直和水平对准到叼纸牙排的夹钳装置的对准过程。叼纸牙排到印刷台的对准在丝网印刷设备中是已知的，例如可以购买到的Thieme GmbH公司的Thieme5000多色丝网印刷机。在印刷页已经包括印刷数据(数字式印刷数据需要与之校准)的情况下，或在从数字印刷机去除印刷页后要把印刷页接收到与数字式印刷数据校准的附加印刷数据的情况下，把印刷页对准到印刷台是很重要的。这种附加或已存在的印刷数据可以是用来提高色域的白色预涂层，用来强调印刷图像特殊部分的点彩色图像(spot color image)、罩光漆等。

印刷台印刷位置。

印刷台的对准位置可能与印刷位置一致，也可能与之不一致。对准位置由叼纸牙排传送器决定；印刷位置将由印刷头梭子(跨越印刷页来回往复)上的印刷头和印刷页的印刷面之间的喷射距离所限定。在把印刷页对准到印刷台后，印刷台就向着印刷位置垂直地移动。在这个动作前，叼纸牙排会释放印刷页。然后，带有印刷页的印刷台就向着印刷位置移动，而叼纸牙排则保持在对准位置。备选地，印刷台(其中印刷页仍然附接到叼纸牙排)和叼纸牙排能够一起向着印刷位置移动。在印刷位置，叼纸牙排保持印刷页的夹钳状态，或释放印刷页并缩回到其对准位置。如果在印刷期间叼纸牙排的夹钳装置在印刷页顶面延伸一段距离(其大于所使用的喷射距离)的话，那么更优选的是后者，因为在这种情况下，叼纸牙排的夹钳装置可能会在物理上干扰印刷头或印刷头梭子的往复。如果在印刷前叼纸牙排释放印刷页的话，那么其会在印刷后再次夹持印刷页。

为了正确支撑和维持印刷页到印刷台上的对准位置，在印刷页从叼纸牙排被释放时，印刷台可以实现为空台，其能够在叼纸牙排的夹钳装置释放印刷页前把印刷页下拉到印刷台表面，或者反过来在叼纸牙排夹钳装置再次夹持印刷页之后从印刷台表面释放印刷页。在印刷期间，空台还具有如下优点：能够不依赖于叼纸牙排的状态而维持印刷页的平整并保持喷射距离。

当印刷页由印刷台支撑时，印刷头梭子跨越印刷台往复且在印刷页上进行数字印刷。在数字印刷后，处理步骤序列(起始于印刷台在传送位置时暂停印刷页传送，并中止于印刷台位于印刷位置时起动数字印刷)将以相反的顺序被执行，并且最后印刷页传送系统恢复操作且在数字印刷机的卸出端方向从印刷台移去印刷页。图3A到3I描述的是可能的实施例的完整顺序。在图3A中，印刷台2位于传送位置，并且叼纸牙排6被允许在印刷台上通过。在叼纸牙排位于印刷台高度时(如图3B中所示)，印刷页传送系统7暂停，印刷台向上向着对准位置移动，如图3C中所示。在对准位置，附接到叼纸牙排6的印刷页3与印刷台2对准，印刷台完全支撑印刷页3。然后，印刷台与对准的叼纸牙排一起移动到印刷位置，如图3D所示。在印刷前，叼纸牙排释放印刷页并缩回到其正常位置，如图3E所示。在图3E所示状态中，印刷页被进行数字式印刷。印刷后，叼纸牙排再一次移动到印刷位置的印刷台并夹钳印刷页张，如图3F中所示。印刷台和叼纸牙排一起返回到图3G的对准位置。然后，印刷台进一步向下移动到图3H中的传送位置，并允许印刷页传送系统从印刷台移去印刷页张，如图3I中所示。就如已经讨论过的，叼纸牙排在印刷台的对准位置和印刷台的印刷位置之间的上下移动是可选择的，并且其依赖于数字印刷机的构造选择，例如在印刷期间叼纸牙排是否释放印刷页，在什么阶段叼纸牙排会释放印刷页等。

叼纸牙排如下进行周期性的操作：(1)夹钳印刷页，(2)向印刷台供给页张，(3)暂停在印刷台上且可能在印刷期间释放印刷页，(4)在印刷后从印刷台移除页张，和(5)放下印刷页。然后，叼纸牙排可以被传送回数字印刷机的输入端，以夹钳下一印刷页。备选地，可以使用多个叼纸牙排，其在循环链7上设置成相互以预定距离间隔，如图2中所示。有了循环链，一旦第一叼纸牙排已经把第一印刷页供给到了印刷台，第二叼纸牙排就到达适当位置，以用于在印刷机输入端夹钳第二印刷页。一旦第二叼纸牙排已经把第二印刷页供给到了印刷台，而第一叼纸牙排已经在印刷机卸出端处放下第一印刷页，那么第三叼纸牙排也可以处于适当位置以用于在印刷机输入端夹钳第三印刷页。一旦叼纸牙排已经在印刷机卸出端处放下印刷页，叼纸牙排就通过循环链传送回到印刷机输入端。这些系统在自动丝网印刷线中是已知的。优选的，其可以包括两个循环链，以在其相对侧对称驱动或拉动叼纸牙排，并且因此在印刷页传送期间能够避免叼纸牙排和所附印刷页的歪斜。循环链可以体现为物理链锁或带或其它适于循环传送的装置。这些循环传送装置可以由本领域已知的驱动装置驱动，例如通过具有从动摩擦轮和一组支撑滑轮的马达驱动，或通过多个同步马达驱动装置和相应滑轮。后者允许对循环传送装置进行更好的张力控制。

印刷台的传送位置通常在对准位置或印刷页前缘的基本水平的路径下几厘米。对准位置和传送位置之间的距离需要足够大以产生足够大的间隙让叼纸牙排通过，但是间隙不能太大，而使得传送位置中的印刷台能够支持由叼纸牙排对挠性印刷页的拖曳。印刷台的传送位置和对准位置之间的优选距离是大约11cm到1cm，更优选地在大约8cm和4cm之间。印刷位置通常在对准位置之上几厘米，并且由喷射距离决定。在至此讨论过的实施例中，印刷单元组件相对于印刷机底架的高度是固定的，因此印刷台的印刷位置依赖于印刷页的厚度。优选地，印刷位置在0和大约10cm之间是可调节的，更优选地能够在大约0和2cm之间调节。

其它的设置和印刷台位置也是可能的，并且其依赖于印刷台对准系统、叼纸牙排传送系统和印刷头梭子设计的具体实施例细节。

在工业印刷应用中，印刷吞吐率是很重要的，并且也是任何印刷设备的竞争特性。用于处理纸的时间(即供给，对准和去除印刷页的时间)是非生产性时间，并且其会减少印刷吞吐率。纸处理时间或纸处理任务周期的减小将会使所有纸处理步骤(参考图3A至3I的讨论)的处理速度增加。在本发明的一个实施例中，纸处理时间减少到大约5秒，整个印刷页的印刷时间约为35秒。在印刷台的尺寸大小为大约2到3米并且重约700kg时，这会不可避免地引起较大的加速力和减速力(其可以达到1到2m/s²级别)和反作用力，因此需要在不牺牲操作稳定性的同时处理好这种反作用力。这些问题已经在下文讨论的印刷台移动中作了考虑。

印刷台移动

任何适合装置都可以用来调节印刷台的竖直位置，假使这些装置设置在印刷过程的作用半径之外的话，例如，印刷头梭子的往复运动和印刷页的传送(例如叼纸牙排的水平路径)的作用半径之外。

在图4中，印刷台2由印刷台支撑件12支撑，印刷台支撑件12在印刷台区域处为竖直位置调节装置提供安装位置。印刷台支撑件可以认为是印刷台的机械延伸部。如果能够从上下文清楚地知道所指的是支撑印刷页的印刷台或是印刷台支撑件、即印刷台的安装部分的话，那么术语″印刷台″和″印刷台支撑件″可以交替使用。图4所示的垂直位置调节装置包括垂直运行主轴传动系统8，其位于印刷台支撑件各角处。主轴传动系统的细节显示于图5A和图5B中，图5B是图5A的截面图。每个主轴传动系统都基于旋转滚珠轴承主轴(rotation ball bearing spindle)21，其用通用或万向接头22安装，通用或万向接头22允许主轴轴线从其基本上垂直的位置移动开进入倾斜位置而不会引入机械应力。图5C所描述的是这″两个万向接头″安装方案的工作原理。后面在讨论印刷台的热膨胀时，万向接头的优点将会变的更明显。主轴在固定螺母23内旋转，固定螺母23通过一个万向接头安装到凸缘25。此凸缘安装到大框架上以使得主轴传动系统能够从大框架悬置。主轴固定安装在方位测定单元承载单元(bearing unit)28中，后者本身又通过其它万向接头安装在印刷台支撑件12的角块(corner block)26中。通过把主轴传动系统安装在台支撑件的每个角，而相应凸缘安装到大框架上，整个印刷台就可以从大框架悬置，如图1中所示。主轴螺钉在固定螺母中的旋转会引起主轴沿着其轴线的垂直线性移动。随着主轴的垂直移动，角块也沿着主轴轴线上下移动。主轴通过使用夹紧装置27和主轴马达24直接联接，用以使主轴围绕其轴线旋转。主轴马达可以是步进马达，伺服马达或适于把主轴精确旋转的任何其它类型马达。主轴传动还可以包括旋转绝对式编码器，以用于精确主轴角度定位且联系台支撑角块的精确线性定位。旋转绝对式编码器的分辨率将决定了台支撑角块线性移动的分辨率。主轴传动系统可以校准到与台支撑角块的绝对垂直位置、与主轴的绝对角度位置有联系。在优选的实施例中，主轴旋转一圈可以引起台支撑角块在约1到10mm范围内的垂直位移。更优选地，主轴旋转一圈可以引起约4到6mm范围内的垂直移动。

对四个台支撑角中的各主轴传动系统的操作允许印刷台相对于大框架的精确定位，即印刷台可以放置到大框架的水平，这是允许对喷射距离进行精确控制的特征。

通过主轴系统从大框架悬置的印刷台支撑件的竖直加速和减速将反作用力注入大框架内，大框架自身通过悬置块搁置于印刷机底架上(参见图1)。在一个实施例中，随着印刷台尺寸达到约1700到2900mm，印刷台支撑件和印刷台组件自身可以具有约700kg的重量。约1.5m/s²的垂直加速度和减速度把约为1050N的力注入大框架中。为了避免大框架中的共振现象，可以由一组气压缸29辅助印刷台支撑件的垂直移动。气压缸正好位于各个主轴传动系统下方，如图4、图5A和图5B中所示。气压缸安装在印刷机底架上，并在气动驱动时在垂直方向推靠主轴传动系统的壳体。气压缸具有接触主轴传动系统壳体水平表面的球面。这种类型的接触允许主轴传动系统相对于气压缸位置的水平移置，例如允许印刷台支撑件的热膨胀，而且还避免了印刷台和印刷机底架之间的刚性机械连接。因为气压缸是气动式驱动的，所以垂直方向的联接都不是刚性的。因此，主轴传动和气压缸之间具有一定的柔量。

借助于使用来自于主轴传动系统的加速度前馈信号的压力控制器装置，气压缸被驱动以在印刷台移动期间接收大部分的加速度力和减速度力，以及在印刷台匀速或稳定状态期间补偿重力。通过操作气压缸，大部分反作用力将注入印刷机底架中，而不是注入到大框架。

主轴传动系统8(其每个都能够上下移动印刷台支撑件12的角块26)的位置基本上是竖直的。通过凸缘25装置，其被安装到大框架上。主轴传动系统8的主轴轴线21位于一端处，此端通过万向接头安装在台支撑件12的角块26中，并能够在螺母23中旋转，螺母23通过另一万向接头安装于凸缘25中。两个万向接头允许主轴轴线和主轴传动系统从基本上垂直的定位移开，并进入倾斜位置。这些安装特征的优点在于，印刷台支撑件和安装于其上的印刷台本身可以在基本上水平的平面中热膨胀，而不会在印刷台或大框架中引入应力和可能的机械形变。当台支撑件基本水平地膨胀时，角块从台中心移开。角块的径向偏移产生相对于大框架的主轴传动系统的倾斜位置。万向接头支撑这个倾斜位置而不会在台支撑件到大框架的悬置中产生机械应力。大框架相对于印刷台的热膨胀也以这种方式吸收。

台支撑件的四个角块中的三个装备有径向对准系统19(如图5A中所示)以用来使印刷台在x和y方向上相对于大框架保持对准。径向对准系统在图8A中被更详细地图示了出来，其包括作为基准安装在大框架5上的垂直圆柱形轴18和用于围绕垂直轴杆夹钳的一组筒形轮16、17。筒形轮17固定安装在径向对准块15上，而筒形轮16则弹簧承载式地安装在相同块上。在垂直于印刷台对角线方向，径向对准块15安装在台支撑件的角块26上。参见用于示意径向对准块安装位置的图8B。在图8A中，此对角线垂直于图平面。在更一般的构造中，对角线是通过印刷台中心离开台支撑件的角块的弧度。圆柱形轮17和圆柱形轴18之间的接触点14提供到印刷台中心的固定径向基准。弹簧承载轮16迫使筒形轮17和圆柱形轴18之间发生接触。在印刷台或台支撑件热膨胀的期间，台支撑件四个角块中的三个上的径向对准系统允许这些角块在沿着通过印刷台中心的对角线方向移动。此系统能够保持印刷台相对于大框架的中心位置，使得其在印刷台热膨胀期间相对于大框架保持不变，或反之亦然。因为第四个将有损于对准系统的超稳定状态，所以只使用了三个径向对准系统。

用来使印刷台悬置到大框架的主轴传动装置中的万向接头以及印刷台径向对准系统中的弹簧承载轮并不仅用来吸收印刷台和大框架相互间的热膨胀，而且也用来抑制对准器件上的机械位置误差。印刷机构建中的不同组件设计成能用来接受机械误差，而不是使印刷机结构变得超稳定。

印刷单元倾斜

在工业的印刷设备中，印刷台尺寸可能高达2到3米或更大，并且重达高达500kg或更重，印刷头梭子可能横跨印刷台的整个宽度(如图1中所示)。这通常会导致巨大和重型的印刷部分。这些印刷机特征的一个影响在于，会使印刷部件和导引系统偏移，例如当梭子跨越印刷页移动时，大框架导引印刷头梭子的偏移。这个问题的解决方案将在后面的说明书中讨论。这些印刷机特征的另一影响就是印刷部件和导引系统的倾斜，例如在印刷头梭子位于印刷台侧面的原位置或工作位置时(即位于大框架一端时)，大框架的倾斜。大框架倾斜位置是四个悬置块上负载不平稳的结果，大框架通过四个悬置块搁置在印刷机底架上。大框架的倾斜位置传递到安装在大框架上的所有印刷部件上，包括通过主轴传动系统从大框架悬置的印刷台。在印刷头梭子位于原位置或工作位置时，此倾斜位置(例如)产生于印刷页传送期间。大框架和印刷台的倾斜位置会产生对印刷页传送系统的基本水平的路径、特别是移动的叼纸牙排的机械干扰。这个问题的解决方法能够通过增加两个气压缸11来实现，其在印刷头梭子的原位置或工作位置处运行于大框架和印刷机底架之间。气压缸安装在印刷机底架上，并位于印刷头梭子原位置或工作位置之下，大框架每个都侧部各一个，并且在气动式驱动时，其推动大框架向上，以补偿印刷头梭子在其位于原位置或工作位置时的重力。气压缸只在印刷页传送模式时运行。其在印刷期间，在印刷头梭子来回往复时不运行，因为在印刷期间位于其上的悬置块的大框架倾斜和振动不会成为问题(由于印刷台集成了“振动”数字印刷单元部分)，这将会在后面的印刷台夹钳部分作解释。“振动”数字印刷单元在印刷期间不会以产生任何机械干扰问题。

然而这并不是说，就不可以想到使用与气压缸具有相似功能的其它驱动系统。

数字印刷单元期间(台夹钳)对喷射距离的控制和保持。

根据本发明的数字印刷设备的一个主要问题是如何在整个印刷处理期间保持喷射距离不变。通常说来，喷射距离限定为数字印刷施放器(applicator)(例如安装在印刷头梭子上的喷墨印刷头)和印刷表面(例如印刷页顶面)之间的距离。当印刷头梭子位于印刷台侧向的原位置时，喷射距离在印刷处理开始前设定。喷射距离由印刷台相对于印刷施放器(即印刷头)的垂直移动而控制。

在大工业印刷设备中，保持喷射距离的一个主要问题在于印刷单元的刚性。在大版式印刷设备(large format printing equipment)中，印刷台的尺寸大小可高达2到3米或更大，并且重达500kg和更重，印刷头梭子可以横跨印刷台的整个宽度。这常常会导致巨大沉重的印刷部件。这些先决条件的影响在于，会使印刷部件和导引系统偏移，例如当梭子跨越印刷页移动时，大框架导引印刷头梭子的偏移。这种影响导致的一个问题在于喷射距离的变化，即在底板上具有印刷头的印刷头梭子和印刷台之间的、跨越印刷区域的间隔变化。此问题的解决方法在于，在印刷操作期间把印刷台牢固地固定到大框架，通过把印刷台增加到印刷单元组件，这具有增加大框架刚性的优点，并且还具有牢固地固定喷射距离的优点，因为印刷台将会跟随大框架以与其具有相同的偏移轮廓(如果还存在任何偏移的话)。

沿着快扫描方向夹钳。

印刷台到大框架的稳定固定可以由纵向的夹钳系统30实现，如图6A和6B中所示。图6A和6B垂直于印刷头梭子4、大框架5、印刷台2和印刷台支撑件12的快扫描方向的剖面图。图6A显示了位于印刷台左侧的夹钳系统，其处于夹钳状态；图6B图示了印刷台右侧处的相似夹钳系统，其处于释放状态。纵向夹钳系统可以基本沿着印刷台的整个长度延伸，如图4所示，图示了夹钳系统的印刷台部分31，其位于印刷头梭子的快扫描移动方向，即沿着大框架发生偏移的方向。夹钳系统具有安装于印刷台支撑件上的第一叉形部31和安装于大框架上的第二叉形部32。夹钳系统的刀形部33可以同时接合第一叉形部和第二叉形部。叶片系统包括两对叶片34，即安装于印刷台上的属于第一叉形部的第一对叶片和安装于大框架上的属于第二叉形部的第二对叶片，该叶片系统把刀形部夹持在其接合位置中，并牢固地把夹钳系统的第一叉形部和第二叉形部联系在一起。刀形部的夹持通过按压各叶片贴靠刀形部而完成，如图6A中所示。因此，叶片也可被认为是弹簧片。管35的膨胀产生压力，通过管的膨胀，其推动相应叶片贴靠刀形部。优选地，刚介绍的夹钳系统在开始印刷处理前被激活，并且在印刷头梭子位于印刷台侧面的原位置或工作位置，即印刷头梭子的重量引起的大框架的偏移最小时的位置时。印刷台的夹钳状态被维持直到数字印刷到印刷页上之后。

在数字印刷到印刷页上之后，就执行相反的操作，即从大框架释放印刷台。这可以通过使管收缩且由此从叶片去除压力而实现。叶片收回且从夹钳系统释放刀形部。如果印刷台被从大框架释放，印刷台就能够向着如图6B中所示的传送位置移动，用以产生通道，使印刷页传送系统通过该通道能够从印刷台移去印刷页张，并向印刷台供给新印刷页。夹钳系统的刀形部可选地可以通过使用杠杆系统38而完全从安装在大框架上的叉形部缩回，如图6B中所示。这为印刷页传送系统产生了额外的间隙空间。

所显示的是把普通灭火水龙带用作膨胀管，尽管也可以使用其它类型的管子。还显示了，在要求较短的夹钳和释放印刷台的响应时间时，管的主动收缩要优选于被动地从膨胀的管子释放压缩空气。

沿着快扫描方向的夹钳系统可以实现为单一的大致完全长度的夹钳装置，如图4所示，或实现为一组沿着快扫描方向设置的较小夹钳装置。

沿慢扫描方向的夹钳。

可以理解，沿着快扫描方向的夹钳系统是很重要的，因为大框架的偏移会沿着快扫描发生。夹钳的印刷台为数字印刷单元提供了额外的刚性，并且使印刷头和印刷页的印刷表面之间的喷射距离固定。另外，夹钳系统能够防止印刷台在快扫描方向上相对于大框架的摇摆，这种摇摆可能是由来自印刷头梭子加速度力和减速度力而导致的。快扫描方向的夹钳系统并非设计成能够在慢扫描方向提供刚度。因此，此系统并不能防止印刷台在慢扫描方向的摆动。印刷台在慢扫描方向及快扫描方向摆动的防止，在某种程度上由位于印刷台的四个角块中的三个中的径向对准系统19来提供。因此优选的，提供多个附加夹钳装置用于在慢扫描方向把印刷台固定到适当位置。这些将会进一步增加作为整体的数字印刷单元的刚性，并在慢扫描方向增加克服印刷台摆动的稳定性。作用于慢扫描方向的横向夹钳装置系统40可以如图4所示放置，其中安装于印刷台支撑件上的横向夹钳系统40的叉形部41沿台一侧分布，并在快扫描方向与横向夹钳系统30的叉形部31相邻。横向夹钳装置系统的其它位置及横向夹钳装置系统的其它数量当然也是可能的，并可能依赖于印刷机参数，如工作台尺寸、大框架的偏移轮廓、梭子的重量等。在特殊实施例中，作用于慢扫描方向的横向夹钳装置可以使用不同的促动机械，因为它们要比作用于快扫描方向的纵向夹钳装置短。作为膨胀管的替代，也可以使用如由Festo提供的夹钳模块45。特别是对于短夹钳装置系统而言，这些夹钳装置模块比膨胀管更适合。来自Festo的EV型夹钳模块较快速，并特别适于夹钳略微不平坦的部分，弯曲叶片就是这种情况。来自Festo的EV型夹钳模块中，压力板安装于隔板上，隔板是压力腔的一部分。由施加的压缩空气引起隔板偏移。因此，沿着慢扫描方向的小夹钳装置就可以使用与沿着快扫描方向的大夹钳装置相同的能量源，这在工程上是个优点。图6C显示了使用这些夹钳装置模块45的实施例。

作用在慢扫描方向的夹钳装置优选地与作用于快扫描方向的夹钳装置同步运行，但是也可以对他们进行独立操作。

至此还没有讨论的横向夹钳装置系统的机械或操作方面与纵向夹钳装置系统的相应方面相似。

带印刷承印物传送系统的夹钳系统的兼容性。

在上面的讨论中，焦点集中在带有多色丝网印刷线的印刷页传送系统的印刷台夹钳机构的兼容性上面。然而，夹钳装置还能够结合印刷卷筒纸传送系统(printing web transport system)使用。如图4中所示，沿着快扫描方向的夹钳装置31，以及与其垂直的夹钳装置41位于印刷头梭子4的快扫描路径外。夹钳装置构造31+41不仅为印刷头梭子4提供了自由行程，其还为印刷承印物传送系统提供了自由行程。因此，假使印刷卷筒纸平行于主(纵向的)夹钳装置31延伸的话，还可以使用支撑印刷卷筒纸(printing web)的印刷承印物传送系统。通常，如果印刷承印物传送方向平行于印刷台的夹钳装置，那么就可以使用印刷卷筒纸和印刷页。然而如果印刷承印物传送方向不平行于印刷台的夹钳机构，例如与之正交，如图1中所示，那么就只能使用片状的印刷材料。

在印刷期间把印刷台固定到数字印刷单元且从印刷单元释放印刷台以用于从印刷台供给和去除印刷承印物的方案，还兼容于手动供给设置。从数字印刷单元释放印刷台为操作者提供了空隙，以把印刷页放置到印刷台上和从印刷台移去印刷页。例如，如果数字印刷机加入在已经使用独立手动丝网印刷工位的工作流程中，例如把可变数据加入到已经丝网印刷的页或用一个全色数字印刷工位代替多个单色丝网印刷工位，那么把印刷台固定到数字印刷单元的方案就能在数字印刷图像内以及在该数字印刷图像和上一幅或下一幅丝网印刷的图像之间提高印刷数据的质量和对准度。

印刷处理

在印刷页支撑到印刷台上时印刷开始，印刷台位于印刷位置，并被夹钳到大框架以产生具有可靠喷射距离的单一纯色印刷单元(unitary solid printing unit)。如图1中所示，当在页上印刷时，印刷头梭子跨越印刷台在快扫描方向上往复。在印刷期间，印刷页维持在固定位置。用来在印刷页上印刷完整图像的快扫描的次数依赖于印刷头梭子的实施例细节(例如印刷头的数量、宽度和设置)和/或目标印刷质量，例如所用的分辨率或套叠/交织(shingling/interlacing)策略。如果印刷头梭子包括整宽度印刷头或印刷头组件的话，可以在一次快扫描操作中获得印刷图像。如果印刷头梭子包括具有比需要印刷的页张或图像宽度要小的印刷宽度的印刷头或印刷头组件，就需要多次快扫描。在两次快扫描之间，印刷头梭子在垂直于快扫描方向的慢扫描方向上偏移，以重新定位印刷头或印刷头组件于页张的未印刷或只是部分地印刷的区域上。包含套叠或交织策略的印刷方法提高了图像质量，付出的代价是印刷头梭子的附加快扫描操作及沿慢扫描方向的间隙印刷头重定位。

可选实施例

在印刷台位置的讨论中，已经解释过，印刷台的一种竖直移动情况相对于印刷页传送系统的叼纸牙排的基本上水平的路径的位置而控制，并且相对于大框架的位置而进行物理测量，因为印刷台通过印刷台支撑件与大框架一起悬置。

作为在不同相对位置之间移动印刷台的可选方案，印刷台可以固定于固定位置，并且在印刷页传送期间，当印刷页传送系统的叼纸牙排在印刷台上通过时，其可以移动进相对于印刷台的抬高位置，并且也可以降低到其正常位置以与印刷台对准，用于在印刷页上印刷。叼纸牙排的抬高位置与窄喷射距离规范(narrow throw-distancespecification)并不冲突，因为叼纸牙排在印刷台通过，而印刷头梭子位于印刷台侧面的原位置或工作位置，就如前面说明过的。

用于夹钳系统的可选实施例还包括这样的实施例，其中，作为使用两个膨胀管按压一对叶片贴靠刀形部的替代，其中一个膨胀管可以由固定条来替代。在这种设置中，夹紧力只由一个膨胀管产生，其把叶片-刀形部-叶片设置推在相对的固定条上。

在附图所示的实施例中，管或夹钳块和叶片组件安装在由机械加工的固体材料制成的叉形部中。机械加工的固体金属的优点在于其固有的刚性和其能够刚性地把这些叉形部安装到框架的性能。然而，机械加工固体部分的高成本则是其缺点。备选地，叉形部可以由金属薄板制成，其制造便宜，但是只能为结构提供较小刚性。为了维持夹钳系统的强度，特别是刀形部和金属薄板叉形部的一对叶片之间的剪切部的强度，优选地，使这些叶片延伸，并将它们和金属薄板叉形部一起安装到大框架或印刷台上。

基于主轴旋转的、除主轴传动外的其它实施例也可以用来调节印刷台的垂直位置。这些实施例可以包括来自角块下的电气或气动驱动的活塞装置，其与大框架悬置并推动印刷台克服作用重力。备选地，也可以使用位于印刷台下的抬高装置，其机械式参照印刷机底架并由大框架到印刷台距离的距离反馈信号控制。

在图1所示的数字印刷机中，印刷头的快扫描方向垂直于印刷页传送方向。快扫描方向还可以选择成与印刷页传送方向相同的方向。快扫描方向的选择可能是出于处理能力的考虑。快扫描方向也可以依赖于印刷台的尺度大小，即优选的使快扫描方向沿着和印刷台最长尺度相同的定位，以优化印刷处理能力。

上面介绍的数字印刷机并不限于数字印刷技术的具体类型的使用。也可以使用能够在置于基本平坦的印刷台上的印刷页上印刷的任何类型的数字印刷技术。可应用的数字印刷技术可以是包括诸如转印印刷(transfer printing)的压印印刷(impact printing)技术或诸如喷墨印刷的无压印印刷技术。数字压印和数字无压印印刷之间的一个不同点在于数字印刷施放器和印刷页的印刷表面之间的距离。在诸如转印印刷或静电印刷(xerographic printing)的数字压印技术中，数字印刷施放器与印刷页印刷表面“吻合”接触，即喷射距离控制在零微米，而在数字无压印印刷技术中，喷射距离值被控制在大于零微米处。然而在两种情况下，把喷射距离控制在窄范围内是很重要的，因为大部分数字印刷施放器或应用过程都高度敏感于施放器到印刷表面的距离的变化。

如果使用单页宽或无页宽(non-page-wide)印刷头或印刷头组件的话，上述的数字印刷机可能仅限于单色印刷。然而，印刷头梭子可以包括多个印刷头或组件，其在单次快扫描操作期间能够印刷不同颜色。所公开的数字印刷机的一个优点在于，其可以在单一印刷工位中提供全色彩成象。这被认为是数字印刷的一个优点，即单一印刷工位可以具有全色印刷能力。数字印刷工位可以使用4色印刷头组(青色、洋红色、黄色、黑色)，六种颜色组(青色、洋红色、黄色、橙色、绿色、黑色)或允许覆盖给定彩色空间的任何其它颜色集的组合。

已经很详细地介绍了图1所示的数字印刷机。数字印刷机已经兼容于用于自动丝网印刷机的工业印刷页传送系统。因为有了数字印刷工位的全处理颜色能力(full process color capability)，上面介绍的数字印刷机如今可以无缝集成于自动丝网印刷线中，并替代多个传统丝网印刷颜色工位(screen printing color station)。图7是这种混合印刷机50的示例。在图7中，单元62是前面介绍的数字印刷工位，而工位61、62和63是丝网印刷工位(screen print station)或印刷页预处理或后处理工位。单元51、52、55和56则是印刷页传送系统的一部分，其作为通过从供纸器51到堆叠器56的整个混合印刷机(hybridprinting press)的通道而延伸。

已经很详细地介绍了本发明的优选实施例，本领域技术人员可以明显看出，可以在不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围内进行许多的修改。

Claims (14)

1.一种数字印刷机(1)，其包括：

数字印刷单元(4，5)，其用于在印刷头和印刷承印物(3)彼此之间的相对移动期间把图像数字式印刷到印刷承印物(3)上；

印刷台(2，12)，其用于在所述数字印刷期间夹持所述印刷承印物(3)；

其特征在于，所述数字印刷机(1)还包括在把所述图像数字式印刷到所述印刷承印物(3)上时，用以把所述印刷台(2，12)牢固地固定到所述数字印刷单元(4，5)上以及用来在所述图像数字式印刷到所述印刷承印物(3)上之前和之后把所述印刷台(2，12)从所述数字印刷单元(4，5)上释放的装置。

2.根据权利要求1的所述数字印刷机(1)，其特征在于，还包括用以在印刷位置和印刷承印物供给位置之间移动所述印刷台(2，12)的机构(8)，在印刷位置时，所述印刷台(2，12)牢固地固定到所述数字印刷单元(4，5)上，而在印刷承印物供给位置时，所述印刷台(2，12)从所述数字印刷单元(4，5)上释放。

3.根据前述权利要求任一项所述的数字印刷机(1)，其特征在于，用于把所述印刷台(2，12)牢固地固定到所述数字印刷单元(5)上的所述装置包括夹钳系统(30，40)。

4.根据权利要求3所述的数字印刷机(1)，其特征在于，所述夹钳系统(30，40)包括至少一个沿着第一方向延伸的夹钳装置(30)。

5.根据权利要求4所述的数字印刷机(1)，其特征在于，所述夹钳系统(30，40)包括至少一个沿着第二方向延伸的夹钳装置(40)，所述第二方向垂直于所述第一方向。

6.根据权利要求3至5任一项所述的数字印刷机(1)，其特征在于，所述夹钳系统(30，40)包括安装于所述印刷台(2，12)上的第一叉形部(31)、安装于所述数字印刷单元(5)上的第二叉形部(32)、用于在所述印刷台(2，12)位于所述印刷位置时接合所述第一叉形部(31)和所述第二叉形部(32)的刀形部(33)，用于把所述刀形部(33)和所述第一叉形部(31)和所述第二叉形部(32)牢固地固定于接合位置的装置(34，35)。

7.根据前述权利要求任一项所述的数字印刷机(1)，其特征在于，还包括用于把所述印刷台(2，12)悬置在所述数字印刷单元(4，5)上的装置(25)。

8.根据权利要求8所述的数字印刷机(1)，其特征在于，用于把所述印刷台(2，12)悬置在所述数字印刷单元(4，5)上的所述装置(25)是和所述机构(8)一体形成的，所述机构(8)用于在所述印刷位置和所述印刷承印物供给位置之间移动所述印刷台(2，12)。

9.根据权利要求2至8任一项所述的数字印刷机(1)，其特征在于，还包括在所述印刷台(2，12)位于所述印刷承印物供给位置时，用于间歇性地供给和从所述数字印刷机(1)移去所述印刷承印物(3)的印刷承印物传送系统(7)。

10.根据权利要求9所述的数字印刷机(1)，其特征在于，所述印刷承印物传送系统(7)适于沿着所述印刷台(2，12)传送卷筒纸。

11.根据权利要求9所述的数字印刷机(1)，其特征在于，所述印刷承印物传送系统(7)适合于沿着所述印刷台(2，12)传送页张。

12.一种在印刷承印物(3)数字式印刷的方法，其包括所述如下步骤：

把所述印刷承印物(3)供给到印刷台(2，12)上；

在数字印刷单元(4，5)的印刷头和所述印刷承印物(3)之间的相对移动期间，在所述印刷承印物(3)上进行数字式印刷，以及；

从所述印刷台(2，12)上移去所述印刷承印物(3)；

其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

在所述数字式印刷期间，把所述印刷台(2，12)牢固地固定到所述数字印刷单元(4，5)上，以及；

在把所述印刷承印物(3)供给到所述印刷台(2，12)上和从所述印刷台(2，12)移去所述印刷承印物(3)期间，从所述数字印刷单元(4，5)上释放所述印刷台(2，12)。

13.根据权利要求1 2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤，在把所述印刷台(2，12)牢固地固定到所述数字印刷单元(4，5)上之前，把所述印刷台(2，12)移动到印刷位置，并且在从所述数字印刷单元(4，5)释放所述印刷台(2，12)之后，把所述印刷台移动到印刷承印物供给位置。

14.所述权利要求12至13中任一项所述的方法，其特征在于，还包括在所述印刷台(2，12)位于所述印刷承印物供给位置时，使用印刷承印物传送系统(7)间歇性地供给和从所述印刷台(2，12)移去所述印刷承印物(3)。

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