CN101626895A - 用于形成呈现二维油墨梯度的油墨图案的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于在印刷机的印版滚筒(15b)的表面形成油墨图案(80)的一种方法和一种上墨装置(50)，其中该油墨图案(80)在印版滚筒(15b)的表面至少部分地呈现在轴向和周向延伸的二维油墨梯度。至少第一和第二模版滚筒(20，25)被沿着对印版滚筒(15b)上墨的油墨轮系(20，25，30，31，32，33，34，35a，35b，36，37)的上墨路径相继放置，以使油墨在轴向和周向分布，以及提供了使第一和第二模版滚筒(20，25)在轴向和周向进行周期性振荡运动的装置(200，201，210，211，212，250，251，260，261，262)。

Description

用于形成呈现二维油墨梯度的油墨图案的方法和装置

技术领域

本发明大致上涉及用于在印刷机的印版滚筒的表面上形成油墨图案的一种方法和一种装置，其中油墨图案在印版滚筒的表面上至少部分地呈现在轴向和周向延伸的二维油墨梯度。具体地，本发明可以用在生产安全文件比如纸币、护照、身份证文件、支票或类似安全文件的情形中。

发明背景

在印刷机的印版滚筒的表面上形成油墨图案，其中油墨图案在印版滚筒的表面上至少部分地呈现在轴向和周向延伸的二维油墨梯度，这在现有技术中是已知的。该原则最近被俄罗斯实体Goznak发展并被用在所谓的二维虹膜印刷(iris printing)(在下文中称为“2D-虹膜印刷”)的情形中。2D-虹膜印刷被具体地描述在欧洲专利申请EP 1 053 887和相关的俄罗斯专利RU2 143 344C1以及俄罗斯专利RU 2 143 342C1中。

一种用于执行2D-虹膜印刷的装置被进一步描述在俄罗斯专利RU 2147 282Cl中。本文后附的图10是该文件中公开的装置的说明，其中该装置来源于瑞士专利CH 655 054 A5中公开的多色胶印机(multicoloroffset printing press)的构型。图10中的参考数字103标示了承载一个胶印板(offset printing plate)的印版滚筒(plate cylinder)，102标示了承载橡皮布(blanket)的橡皮滚筒(blanket cylinder)，101标示了压印滚筒(impression cylinder)，104标示了带有两块橡皮布的油墨收集滚筒，105标示了四个选择性上墨滚筒(selective-inking cylinder)(或模版滚筒，chablon cylinder)，以及106标示了用于对对应的选择性上墨滚筒105上墨的四个上墨装置(其中上墨装置仅为部分地示出)。在图10中所示的构型中，印版滚筒103、橡皮滚筒102以及模版滚筒105各自为单段式滚筒(one segment cylinder)，而压印滚筒101和油墨收集滚筒104为双段式滚筒(瑞士专利CH 655054A5展示了类似的机器构型，其中压印滚筒和油墨收集滚筒为三段式滚筒)。换言之，模版滚筒105的直径和油墨收集滚筒104的直径之间的比值为1∶2。

每个模版滚筒105通过与其关联的上墨装置106被上墨，并且承载一个模板(chablon plate)，该模板的凸起部分对应于在印版滚筒103上的将要被以想要的颜色上墨的所选区域。每个模版滚筒105因此对在油墨收集滚筒104的每块橡皮布上的对应的区域上墨，以形成多色油墨图案，其中该图案被转印(transfer)到印版滚筒103的表面上，从而用多色油墨图案对胶印板上墨。对应于由印版滚筒103承载的印版的所得到的油墨图案随后被转印到橡皮滚筒102，其进而将油墨图案转印到印刷基板上，该印刷基板在橡皮滚筒102和压印滚筒101之间经过。

在此种上墨原则中一块相同的印刷板被上墨有多色油墨图案也被理解为符合“Orlof”原则的规定。它区别于用在常规胶印中的常规的多色上墨原则，该上墨原则提供了各自对应于一种将被印刷的想要的颜色的多个印刷板并且每块印刷板仅通过一个关联的上墨装置被上墨。按照此常规上墨原则，并且与Orlof原则相反，多个印刷板所得到的油墨图案在被转印到印刷基板上之前在相同的橡皮布上被集中或重新组合。Orlof原则的一个主要优势在于这样的事实：当一印刷板被上墨有多色油墨图案时，不同颜色之间的对花准确(perfect register)被保证，该对花准确非常难于伪造，特别是当印刷图案由细线形成时，比如印刷图案为连结环(guilloche)图案时，更是如此。相反，依据常规的上墨原则，不同颜色之间的对花将取决于印刷板的不同的油墨图案被转印并收集在相同的橡皮布上的精确度。

依据专利RU 2 147 282C1，以及如欧洲专利申请EP 1 053 887中教导的那样，模版滚筒105中的至少一个在轴向和周向上均受到周期性振荡运动。换言之，模版滚筒105既水平地从左往右振动以及从右往左震荡，又相对于印刷机的标称转动速度加速和减速。因此，在振荡的模版滚筒105的每次回转过程中，一小块油墨以与在前次回转过程中施加的一小块油墨相比轻微地偏移的位置被转印到橡皮滚筒104的表面上。在一定数量的滚筒回转后，在橡皮滚筒104以及在下游位置的印版滚筒103的表面上产生油墨图案，该图案在轴向上和周向上至少部分地呈现油墨梯度。

依据专利RU 2 147 282C1，油墨在两个方向，即，沿着轴向和周向的分布，是完全依据油墨从振荡的模版滚筒105转印到油墨收集滚筒104实现的。这意味着油墨分布的距离仅地由模版滚筒105的振荡幅度决定。因此，增加油墨被分布的距离将意味着增加所述滚筒的振荡幅度，其中该振荡幅度在实践中可能只达到某一限度。在上面提到的专利公报中所描述的解决方案的情形中，振荡幅度例如在±0.1mm到±2mm范围内(即，总幅度在0.2mm到4mm之间)。

另外，依据RU 2 147 282C1，振荡的模版滚筒105为单段式滚筒，其具有和印版滚筒103相同的尺寸，即，呈现由机器的构型和将要被印刷的单张纸的印刷长度确定的固定直径的滚筒。模版滚筒105的典型的直径例如为280.2mm(即，其周长为880.274mm)，该直径适用于具有标准格式的通常为达到700mm×820mm的印刷纸。依据专利RU 2 147 282C1中描述的解决方案，两段式油墨收集滚筒被进一步使用，即，具有两倍于模版滚筒105的尺寸的滚筒。因此，专利RU 2 147 282C1的解决方案需要大量的空间，并因此难以以紧凑的形式安装在印刷机的上墨系统中。

美国专利No.2,733,656公开了一种多色印刷机，其包括承载多个释放板的印刷滚筒，其中释放板被彼此平行成对关联的多个所谓的预印刷辊上墨，每个预印刷辊因此与由印刷滚筒承载的释放板的表面接触。此文件完全没有提及无论是一维的还是二维的任何油墨梯度的产生，也没有提及任何用于在轴向或周向分布油墨的滚筒或辊的布置，并且没有提供任何相关的装置。

发明概述

本发明的一个目的是改进已知的方法和装置。

具体地，本发明的一个目的是提供使得能在不需要增加用于分布油墨的模版滚筒的振荡幅度时增加油墨可以被分布的距离的解决方案。

本发明的另一个目的是提供有助于改进油墨在轴向和周向分布的均匀度的解决方案。

本发明的进一步的目的是提供使得能设计紧凑的上墨装置的解决方案。

这些目的由于权利要求中界定的上墨装置和方法而实现。

依据本发明，至少第一和第二模版滚筒被沿着对印版滚筒上墨的油墨轮系(ink train)的上墨路径相继放置以便在轴向和周向分布油墨，其中该第一和第二模版滚筒在轴向和周向受到周期性的振荡运动。由于此种解决方案，以及如下文更加详细地讨论的那样，人们可以实现沿着轴向和周向的更好的和更加均匀的油墨分布。人们可以进一步实现油墨在相对地大于现有技术解决方案中的距离的一定距离上的分布。

本发明的优选的实施方式形成从属权利要求的主题并在下文中讨论。

附图简述

通过阅读本发明的实施方式的下列详细描述，本发明的其它特征和优势将变得更清楚，其中这些实施方式仅仅以非限制性例子的形式呈现并且通过附图进行图释，其中：

图1A为包括用于单张纸(sheet)的同步正反面印刷(recto-versoprinting)的印刷组(printing group)的类型的单张纸进给胶印机(sheet-fedoffset print press)的侧视图，该印刷机包括依据本发明的第一实施方式的上墨装置；

图1B为图1A的印刷机的印刷组的放大的侧视图；

图1C为图1B的印刷组的右手边的放大的侧视图；

图2为依据图1A至图1C中展示的本发明的第一实施方式的上墨装置的示意性的侧视图；

图3为上墨装置沿着图2中的线A-A剖切所得的示意性的横截面图，其展示了用于驱动上墨装置的驱动和传动装置(driving and gearingarrangement)；

图4为图3的上墨装置的传动装置的示意性的透视图；

图5为展示了油墨沿着本发明的上墨装置的上墨路径的分布的示意图；

图6A到6E展示了沿着轴向和周向分布油墨的多种可能性；

图7A和7B为由二维的油墨分布产生的印刷图案的示范图；

图8为带有布置成行列矩阵的多个安全印记的单张纸的示意图，其中每个安全印记提供有由二维油墨分布产生的印刷图案；

图9为在单张纸的安全印记的一列内的每个安全压印的位置的示意图；以及

图10为现有技术的用于二维油墨分布的上墨装置的示意图。

本发明实施方式详述

下文中将在用于印刷安全防伪纸特别是纸币的单张纸进给胶印机的情况下描述本发明。如接下来会变得明显的那样，所展示的印刷机包括适用于单张纸的同步正反面印刷的印刷组。该印刷组类似于欧洲专利申请EP 0 949 069中所描述的那样，其中该欧洲专利申请EP 0 949 069通过引用包含于此。然而应理解，本发明可以适用于油墨图案可以被施加到印版滚筒的表面上的任何其它类型的印刷机。另外，虽然接下来的描述将集中在单张纸的印刷上，但是，本发明同样地可以被应用到在连续的卷筒纸(web)材料上的印刷。

图1A、1B和1C为装备有依据本发明的一个实施方式的上墨装置的单张纸胶印机的侧视图。此种印刷机的印刷组在这种情况下适合于实现单张纸的同步正反面胶印，其包括常规形式的在箭头指示的方向转动的两个橡皮滚筒(或印刷滚筒)10、20，并且单张纸在两个橡皮滚筒(或印刷滚筒)10、20之间被进给以接收多色压印。在此例子中，橡皮滚筒10、20为三段式滚筒，即，滚筒的圆周长度近似为单张纸的长度的三倍。橡皮滚筒10、20接收具有来自印版滚筒15a到15d或印版滚筒25a到25d(每侧有四个，在图1A中未做标记)的相应的颜色的不同的上墨图案，其中印版滚筒15a到15d或印版滚筒25a到25d绕橡皮滚筒10、20的圆周分布。这些各自带有对应的印刷板的印版滚筒15a-15d和25a-25d，它们本身分别地被对应的上墨装置13a到13b以及23a到23d上墨。两组上墨装置13a-13d和23a-23d有优势地被放置在两个上墨小车(carriage)中，该上墨小车可以向着位于中心的印版滚筒15a-15d、25a-25d以及橡皮滚筒10、20移动或者从印版滚筒15a-15d、25a-25d以及橡皮滚筒10、20移动开去(如图1A中的虚线示意性地指示的那样)。

单张纸从位于印刷组的右手边的进给站1被进给到进给台2上，并随后到达放置在橡皮滚筒10、20的上游的一连串的传纸滚筒(transfercylinder)3(此例子中为3个滚筒)。当被传纸滚筒3传送时，这些单张纸可以可选择地使用如EP 0 949 069中描述的附加的印刷组(未示出)在单张纸的一侧接收第一压印，传纸滚筒3(即，在图1A和1B中见到的两段式滚筒)中的一个满足压印滚筒的附加功能。假使单张纸通过可选择的附加印刷组印刷，则这些单张纸在被传递到橡皮滚筒10、20进行如EP0 949 069中所讨论的那样的同步正反面印刷之前首先被以合适方法干燥。在示出的例子中，单张纸被传递到第一橡皮滚筒10的表面上，其中在该表面每个单张纸的前缘由设置在橡皮滚筒10的每段之间的滚筒坑中的适当的叼纸牙装置(gripper means)保持。每个单张纸因此被第一橡皮滚筒10传递到橡皮滚筒10和20之间的印刷夹区(printing nip)，在该印刷夹区处发生同步正反面印刷。一旦被两面印刷，印张(printed sheet)就随后被按照已知技术那样地传递到链式叼纸牙系统(chain grippersystem)5以便在单张纸交付站(sheet delivery station)6中交付，其中单张纸交付站6包括多个交付堆单元(图1A的例子中为3个)。

链式叼纸牙系统5典型地包括一对链，这对链持有多个间隔开的叼纸牙排(gripper bar)(未示出)，每个叼纸牙排设置有一系列用于叼住单张纸的前缘的叼纸牙。在示出的例子中，链式叼纸牙系统从两个橡皮滚筒10、20的下面延伸，通过印刷机的底部并延伸到交付站6的三个交付堆单元的顶部。叼纸牙排沿着此路径在顺时针方向被驱动，链式叼纸牙系统5从印刷组行进到单张纸交付站6的路径在链式叼纸牙系统5的返回路径下面运行。干燥装置7被沿着链式叼纸牙系统的路径布置，以便干燥单张纸的两面，干燥通过使用红外灯和/或紫外线灯实现，而使用哪种灯取决于所使用的油墨的类型。在此例子中，干燥装置7位于链式叼纸牙系统5的竖直部分，在该竖直部分处叼纸牙排被从印刷机的底部引导到单张纸交付站6的顶部。在链式叼纸牙系统5的两个极限位置，即，在橡皮滚筒10、20下面以及在单张纸交付站6的最外侧左手边部分，设置有多对链轮以便驱动链式叼纸牙系统5的链。印刷机可以附带包括检测系统以便检测印张的质量。

在示出的实施方式中，在印刷组的右手边的两个下部上墨装置13a和13b已经被改进(和在印刷组左手边的对应的上墨装置23a和23b相比)以便为一般地用参考数字50标示的特定地设计的上墨装置提供空间。如下文中将要解释的那样，该上墨装置50被设计成在相关的印版滚筒的表面上形成油墨图案，该油墨图案在印版滚筒的表面上至少部分地呈现在轴向和周向延伸的二维油墨梯度。在此例子中，上墨装置50与印版滚筒15b配合，该印版滚筒也通过上墨装置13b被上墨。在此种情形中，优选地，上墨装置13b施加浅色油墨作为底色(比如黄色油墨)，而上墨装置50施加较深颜色的油墨(例如蓝色油墨)。尽管事实上两种不同的油墨被施加在相同的区域上，但是测试已经显示在上墨装置13b和上墨装置50之间几乎没有任何油墨污染。

应理解，在本发明的范围内，上墨装置50可以与其它的印版滚筒15a、15c、15d、25a到25d中的任何一个配合并且可以使用多于一个这样的上墨装置50。例如，位于印刷机的左手边的上墨装置23a和23b可以按照与13a和13b相同的方式被改进以安装第二上墨装置50，供用于印张的另外一面。依据本发明的两个上墨装置50甚至可以被用于对一个以及相同的印版滚筒上墨。

图1C和图2中更细致地展示了上墨装置50的一个实施方式。上墨装置50包括沿着该上墨装置的上墨路径布置的第一模版滚筒20和第二模版滚筒25。带有涂量控制辊31(doctor roller)的墨斗30以现有技术已知的方式对上墨装置50提供必需的油墨量，油墨条通过振动器辊(vibratorroller)32被传递到位于下游的第一油墨施加辊33。此第一油墨施加辊33进而与第二油墨施加辊34配合，该第二油墨施加辊34与第一模版滚筒20的表面接触。油墨被从第一模版滚筒20经过中间油墨转印辊36转印到第二模版滚筒25。最后，第三油墨施加辊37将油墨从第二模版滚筒25传递到关联的印版滚筒即印版滚筒15b的表面。优选地，一对骑压辊(riderroller)35a、35b(参照图2)被沿着第二油墨施加辊34的圆周布置。这些骑压辊35a、35b的主要目的是使得油墨薄膜均匀地形成在油墨施加辊34的圆周上。

如图2中所示，上墨装置50有优势地进一步设置有用于清洗用途的清洗装置40。在此例子中，清洗装置40与第一油墨施加辊33配合。

在示出的实施方式中，印版滚筒15b也通过上墨装置13b被上墨。因为印版滚筒15b在顺时针方向转动，因此应理解，印版滚筒15b的表面首先被上墨装置13b上墨然后被上墨装置50上墨。

模版滚筒20和25优选地为无缝滚筒(即，具有不中断的圆周的滚筒)。在RU 2 147 282C1中公开的现有技术解决方案中(仍见图10)，模版滚筒105各自设置有滚筒坑，该滚筒坑包括用于夹持对应的模板的夹持装置，因此，该滚筒坑在滚筒的圆周中形成中断，这些中断可能引起上墨系统中周期性的震动。无缝滚筒的优势在于避免了这些震动。

依据一个有优势的变化形式，模版滚筒20、25包括磁体22、27，其中磁体22、27承载可以被磁性吸引的模板20a、25a，比如钢板。可选择地，模版滚筒可以被制成模版直接地形成在其圆周上的一个滚筒件。然而能够仅更换模板是优选的。磁体22、27优选地为永磁体。可选择地，磁引力可以由电磁型的磁体产生。

模板20a、25a被设计成具有对应于将要被形成在关联的印版滚筒15b上的油墨图案的多个凸起部分的板。这些凸起部分可以采取任何适合的形状，一个简单的例子为例如盘状部分。

依据另一个变化形式，模版滚筒20和25可以有优势地为被调温的(thermo-regulated)，以便在操作过程中确保稳定的操作温度，应理解，由于与不振荡的接触的上墨辊34、36、37摩擦，模版滚筒20和25的振荡产生热。

为了使维修操作特别是接近模版滚筒20、25以便更换模板20a、25a容易进行，上墨辊和模版滚筒被设计成使其容易被安装到机器上或从机器上拆除。在该情形中，至少第二模版滚筒25优选地设置有可分离的滚筒轴颈(cylinder journal)，以便其主体可以被从机器拆除而不影响与它关联的驱动机构，并使得允许接近位于上游的第一模版滚筒20。这是通过打开对应的位于上墨装置50所在位置的上墨小车、移除油墨施加辊37、将第二模版滚筒25的主体从其轴颈分离以及移除油墨转印辊36而实现的。

在操作中，两个模版滚筒20、25被关联的驱动装置驱动而在轴向和/或周向震荡，而上墨辊33、34、36、37不振荡并以机器速度被驱动，即，以与关联的印版滚筒15b的圆周速度相同的速度转动。在所示的实施方式中，至少上墨辊34、36和37被分别的驱动装置驱动。在此例子中，上墨辊33也被驱动辊34、36和37的分别的驱动装置驱动。

更具体地，依据一个优选的实施方式，第一和第二模版滚筒20、25被分别的伺服驱动装置驱动，即，以便以独立形式控制两个滚筒的振荡。更有优势地，第一模版滚筒20和第二模版滚筒25中的每一个通过第一伺服驱动装置被驱动转动并周向地振荡以及通过第二伺服驱动装置被轴向地振荡。该第一伺服驱动装置被控制以对应于印刷机运行时的周向速度的平均周向速度驱动对应的模版滚筒20、25，即，以与上墨辊33、34、36、37，印版滚筒15a-15d、25a-25d和橡皮滚筒10、20的速度相同的周向速度驱动对应的模版滚筒20、25。如在下文中将领会到的那样，为每个模版滚筒20、25提供两个伺服驱动装置使得能以任何想要的方式控制每个滚筒的轴向和周向振荡。分别控制每个模版滚筒20、25的转动进一步地使得能独立地和精确地控制和调整每个模版滚筒20、25的角度位置。

图3为图2的上墨装置50的优选的变化形式的沿着图2中的线A-A剖切所得的横截面图，即，通过油墨施加辊37、第二模版滚筒25(带有其模板25a、磁体27以及优选地、可分离的滚筒轴颈，未引用)、油墨转印辊36、第一模版滚筒20(带有其模板20a和磁体22)、油墨施加辊34和油墨施加辊33的转动轴的横截面图。如图3中示意性地示出的那样，第一模版滚筒20和第二模版滚筒25以及油墨辊33、34、36(以及图3中未示出的骑压辊35a、35b)被安装在位于上墨小车的侧框架部分501、502之间的支撑框架511、512之间，其中上墨小车位于上墨装置50所处的位置。

依据此优选的变化形式，模版滚筒20、25中每一个的轴向的和周向的振荡分别被驱动装置200、210、250、260控制。更具体地，第一模版滚筒20和第二模版滚筒25的轴向振荡分别被第一伺服驱动装置200和第二伺服驱动装置250控制，伺服驱动装置200、250中的每一个分别经过振荡机构201、251被耦合到对应的模版滚筒20、25的轴。此振荡机构201、251因此可以类似于已知的用于侧向地分布油墨的振荡机构。可选择地，一个共用的驱动机构可以被用于沿轴向振荡的两个模版滚筒。然而，使用分别的驱动装置是优选的，因为这样对于人们希望以什么样的方式振动两个模版滚筒20、25提供了最大的灵活性。第一和第二模版滚筒20、25的周向振荡优选地分别由第三和第四伺服驱动装置210和260控制，伺服驱动装置210、260中的每个分别经过包括一对齿轮211-212、261-262的传动装置被操作地耦合到对应的模版滚筒20、25的轴。如已经提到的那样，伺服驱动装置210、260被控制为以对应于印刷机运行时的周向速度(其中印刷机运行时的周向速度可以被称为“机器速度”)的平均周向速度驱动对应的模版滚筒20、25。由于此种驱动布置，模版滚筒20、25两者的振荡可以对于滚筒20、25中的每一个以及对于每个振荡方向被独立地控制。

另一方面，油墨施加辊37、油墨转印辊36、油墨施加辊34(以及优选地还有油墨施加辊33)被分别的驱动装置(图3中未示出)驱动，以便其周向速度对应于关联的印版滚筒的周向速度(即“机器速度”)。为此目的，油墨辊37、36、34、33通过包括齿轮301至306的共用的传动装置而彼此耦合(齿轮301只在图4中可见，其中图4为所述传动装置的透视图)。如图3和图4中所示，齿轮301至306有优势地分别位于油墨施加辊33、油墨施加辊34、第一模版滚筒20、油墨转印辊36、第二模版滚筒25和油墨施加辊37的轴的一个末端。因为第一和第二模版滚筒20、25通过它们对应的驱动装置210、260被驱动转动，所以安装了齿轮303和305以便能自由地绕模版滚筒20、25的轴线转动(例如通过滚珠轴承)。

图3和图4中示出的传动装置301至306不是限制性的，并且可以用任何其它合适的驱动机构替换，只要其能确保油墨辊37、36、34和33被以与印版滚筒15b的周向速度相同的周向速度驱动。

沿着轴向和/或周向的周期性振荡运动的振幅是可调整的，优选地在0到±2mm的幅度范围内进行调整。另外，沿着轴向和/或周向的周期性振荡运动的振荡频率也是可调整的，优选地在0至3Hz的频率范围内进行调整。频率的调整优选地依赖于印刷机的速度产生(即，根据印版滚筒15b的周向速度的变化而变化)。另外，周期性振荡运动的振荡频率和印版滚筒15b的转动频率之间的比值应优选地被选定为一无理数，即，一不能被用两个整数的分数表达的数字，这确保了油墨的均匀分布。

如上文已经提到的那样，模板20a、25a中的每个带有对应于将形成在关联的印版滚筒15b上的油墨图案的多个凸起部分。油墨因此被从油墨施加辊34转印到第一模板20a的油墨承载部分，第一模板20a的所有的油墨承载部分在过程中被均匀地上墨。油墨随后从第一模板20a的油墨承载部分被转印到油墨转印辊36的表面，由于第一模版滚筒20的振荡，在第一模板20a和油墨转印辊36之间存在有在轴向和/或周向的相对运动。由于此振荡，第一模板20a的每个油墨承载部分将在油墨转印辊36的表面上的在辊的各次回转间变化的位置处沉积对应的一小块油墨，从而实现油墨在轴向和/或周向上的分布。在油墨转印辊36的表面上产生的油墨小块随后以类似的方式被转印到第二模板25a的油墨承载部分上，油墨的第二次分布(轴向的和/或周向的)因此在该过程中被实现。油墨进而从第二模板25a的油墨承载部分被转印到油墨施加辊37的表面，从而在该过程中实现油墨的另一次分布。在油墨施加辊37的表面上所产生的油墨小块随后被转印到印版滚筒15b的表面上。

换言之，本发明的上墨装置和现有技术相比的主要优势在于，事实上它能在轴向和周向都产生更好的和更均匀的油墨分布。实际上，应领会油墨沿着轴向和周向的第一次分布是按照油墨从第一模版滚筒20到油墨转印辊36的转印而实现的。油墨的第二次分布是按照油墨从油墨转印辊36到第二模版滚筒25的转印而实现的。最后，油墨的第三次分布是按照油墨从第二模版滚筒25到油墨施加辊37的转印而实现的。这个过程示意性地在图5中示出。

初步近似，可以假设在油墨被从第一辊/滚筒转印到第二辊/滚筒的常规的上墨系统中，油墨薄膜被分成厚度大致均等的两部分，一部分保留在位于上游的辊/滚筒上，而另一部分被转印到位于下游的辊/滚筒的表面上。此种假设也应用在本例中。

在图5中，为了简单起见假设在第一模版滚筒20上的模板20a设置有10mm宽的油墨承载部分。也假设油墨的分布依据正圆形分布图案实现(即，通过依据轴向振荡和周向振荡之间带有90°的相位差的正弦振荡以及在轴向和周向的相同的振荡频率和幅度来振荡模版滚筒20、25，如下文将要讨论的那样)。为了说明起见，进一步假设在所有方向的振荡幅度为±1mm。

如图5的上部中示意性地示出的那样，第一模版滚筒20的模板20a的油墨承载部分将承载10mm宽的给定厚度的油墨小块80。在从第一模版滚筒20传递到油墨转印辊36后，近似地有一半的油墨被转印到油墨转印辊36的表面并被分布在所有的方向。在油墨转印辊36的若干次回转后，产生了厚度大致恒定和直径大约为8mm的内核的油墨小块80’，同时油墨小块80’周围的环形区域呈现向着边缘逐渐地减小的油墨梯度，油墨小块80’的外周界达到大约12mm。在该第一次油墨转印后，油墨梯度在内核周围延伸大约2mm的距离。

在从油墨转印辊36转印到第二模版滚筒25后，产生类似的油墨分布，从而在第二模版滚筒25的若干次转动之后，形成油墨小块80”，该油墨小块80”带有厚度大致恒定和直径大约6mm的内核的油墨小块80”，同样油墨小块80”周围的区域呈现向着边缘逐渐地减小的油墨梯度，在此情形中油墨小块80”的外周界达到大约14mm。假设在此情形中，第二模版滚筒25的模板25a上的油墨承载部分为至少14mm宽。在该第二次油墨转印后，油墨梯度在内核周围延伸大约4mm的距离。

在从第二模版滚筒25转印到油墨施加辊37后，油墨被进一步分布。在油墨施加辊37的若干次回转之后，产生油墨小块80”’，该油墨小块80”’呈现大约4mm宽的内核并在内核周围带有延伸大约6mm的环形区域，因此，油墨小块80”’达到接近16mm的整体直径。

由于使用两个模版滚筒，因此，油墨的分布在比现有技术的解决方案更宽的区域上被实现。

滚筒20、25中的每一个在轴向和周向的振荡可以以各种形式实现，这取决于想要的油墨分布。下文将参照图6A至6E简要地描述一些例子，其中图6A至6E展示了可能的油墨分布图案。更精确地，图6A至6E展示了不同的轨迹800，该轨迹800可以依据选定的振荡参数在若干次滚筒回转中被油墨图案跟随。图6A至6E中的基准O标示了油墨图案的名义(nominal)(或参考)位置，由于在轴向和周线方式上的振荡使得油墨被绕该位置分布。

例如，如果在轴向和周向的周期性振荡运动为具有相同的振荡频率以及具有90°相位差的正弦运动，则可以得到在所有方向的油墨分布。此外，如果在每个方向振荡幅度相同，则可以得到如图6A中示意性地示出的那样的正圆形的油墨分布，油墨的分布跟随绕名义位置O的圆形轨迹800。通过调整沿着轴向和周向的幅度，可以得到依据如图6B和6C中描绘的绕名义位置O的任何其它椭圆形轨迹800的油墨分布。例如图6B揭示了沿着轴向的振荡幅度大于沿着周向的振荡幅度的情形。图6C则展示了相反的情形。

类似地，通过调整沿着轴向和周向的振荡运动之间的相位差，可以使油墨沿着绕名义位置O的具有如图6D和6E中示意性地示出的相对于轴向成±45°的主轴的椭圆图案800分布。在图6D的情形中，相位差包括在0°和90°之间，然而，在图6E的情形中，相位差包括在90°和180°之间。在极限情形中，如果相位差为0°或180°，则将分别沿着相对于轴向成+45°或-45°的线形成分布。

仍根据另一个例子，沿着轴向和周向的振荡运动的振荡频率可以不同，从而形成沿着两个方向的非椭圆的油墨分布图案。

两个模版滚筒20、25可以以相同的方式振荡，或者可选择地，可以以不同的振荡参数振荡。例如可以以某些振荡参数操作第一模版滚筒20以便产生沿着相对于轴向成+45°的主轴(即以图6D中所示的方式)的油墨分布，而第二模版滚筒25可以以某些振荡参数操作以便实现沿着相对于轴向成-45°的主轴(即以图6E中所示的方式)的油墨分布。

在一种类似的方式中，第一模版滚筒20可以完全在轴向振荡，而第二模版滚筒25可以完全在周向振荡(或者反之亦然)。这可以引起具有正方形或矩形外形的油墨小块的形成。

在上面的所有例子中，假设了沿着轴向和周向的振荡幅度保持恒定，从而引起对称的油墨分布图案。作为选择可以使用非恒定的振荡幅度振荡模版滚筒20、25以便产生非对称的油墨分布图案。

同样应理解，对每个模版滚筒20、25提供两个独立的伺服驱动装置给油墨可以沿着轴向和周向分布的方式带来了最大的灵活性。也应领会位于上墨路径的两个模版滚筒的使用为油墨的二维地分布的方式带来了新的可能性。

应理解，由印版滚筒15b承载的印刷板将典型地被构造为带有点、线和/或其它几何图案，以便仅有一部分的油墨图案被从上墨装置50(即，从在示出的例子中的油墨施加辊37)转印到印刷板的表面上。例如图7A和图7B展示了图案90的两个非限制性的例子，其中这些例子可以使用所构造的印刷板在印张上产生，以直线或曲线的形式呈现印刷部分，并且其中油墨的分布是依据图6A中示出的圆形分布图案实现的，印刷的图案90的中心部分呈现较深的色调而外部呈现油墨梯度，在该油墨梯度，油墨密度向着图案的边缘逐渐地减小。

在所示的实施方式中，油墨的分布通过第一和第二模版滚筒20、25、油墨转印辊36以及油墨施加辊37的配合来确保。在一个可选择的实施方式中，第二模版滚筒25可以直接地对印版滚筒15b的表面上墨因此可以不使用油墨施加辊37。然而，优选地，应使用在印版滚筒15b和第二模版滚筒25之间的中间油墨施加辊，因为这样一来，印版滚筒15b和油墨施加辊37之间仅有滚动接触，这有优势地防止了模版滚筒25的振荡引起由印版滚筒15b承载的印刷板的表面的大量磨损。

在本发明的情形中，人们希望沿着滚筒的轴向及周向为印版滚筒15b的表面的确定的位置上墨。印版滚筒15b具有给定的固定直径，该直径由所需的印刷长度和印刷段的数量(即，由印版滚筒承载的印刷板的数量)确定。在示出的实施方式中，印版滚筒15b为单段式滚筒，即，仅承载一个印刷板的滚筒。单段式印版滚筒的一个有代表性的直径为例如280.20mm，该直径相当于880.274mm的圆筒外周长。值得注意的是，印版滚筒15b可以具有多于一段并且重要的是单段式滚筒的对应的参考直径。单段式滚筒的参考直径D0可以被如下定义，其中D表示将要被上墨的印版滚筒的实际直径以及p表示印版滚筒的印刷段的数量(在所示的实施方式中p＝1以及D0＝D)：

D0＝D/p         (1)

油墨图案沿着轴向的位置并不成问题，任何轴向位置都是可能的。至于油墨图案沿着周向的定位，必须确保每个油墨图案沿着印版滚筒的圆周的名义位置在各次回转后保持相同。在本发明的情形中，这意味着和上文提到的参考直径D0相比，第一和第二模版滚筒20、25的直径以及上墨辊36和37的直径必须满足如下文将解释的某些规则。

从一般的观点看，为了得到想要的油墨分布，第一和第二模版滚筒20、25、油墨转印辊36和油墨施加辊37中的每一个的直径和参考直径D0之间的比值必须为一有理数，即，可以用两个整数的比值表达的数字(或分数)。这确保了油墨在周向以及在想要的位置沿着印版滚筒15b的圆周的正确的分布。

一个解决方案可以在于使用其直径等于参考直径D0的整数倍的模版滚筒20、25以及上墨辊36、37。虽然此解决方案是可能的并且属于本发明的范围，但是其不是优选的，因为此种解决方案需要大量的空间以将模版滚筒和上墨辊容纳在上墨系统中，而该空间在实践中一般是有限的。

从所需的安装空间的观点看，一个优选的解决方案是选择具有小于参考直径D0的直径的模版滚筒20、25以及上墨辊36、37。在此情形中，模版滚筒20、25和上墨辊36、37的直径必须被小心地选定，因为这对在周向上即沿着单张纸的长度的两个连续的油墨图案之间的距离有影响，如下文将要解释的那样。

为了解释的目的，让我们定义第一和第二模版滚筒20、25、油墨转印辊36和油墨施加辊37中的每一个的直径与参考直径D0之间的比值由下列不可约分数(2)至(5)定义，其中D20、D25、D36以及D37分别表示第一模版滚筒20、第二模版滚筒25以及油墨转印辊36和油墨施加辊37的直径：

D20/D0＝α1/β1     (2)

D25/D0＝α2/β2     (3)

D36/D0＝α3/β3     (4)

D37/D0＝α4/β4     (5)

在上面的例子中，应理解各对整数α1∶β1、α2∶β2、α3∶β3、α4∶β4为互质的整数，即，除了1之外的没有公约数的数字。

在此种情形中，仅当印版滚筒15b的圆周被细分成整数数量的相等长度的间距时可确保油墨的合适的分布。该规则可以用由上面的表达式(1)定义的参考直径D0的函数表达，该函数的形式为下面的等式(6)，其中Δ表示在周向上的两个连续的油墨图案之间的距离(该距离在下文中被称为“图像间距”)以及s0为一整数：

Δ·s0＝π·D0        (6)

这对于模版滚筒20、25以及上墨辊36、37也成立，即，必须使其周长对应于图像间距Δ的整数倍，如下面的等式(7)至(10)定义的那样，其中s1、s2、s3、s4同样为整数：

Δ·s1＝π·D20    (7)

Δ·s2＝π·D25    (8)

Δ·s3＝π·D36    (9)

Δ·s4＝π·D37    (10)

通过将来自等式(6)的图像间距Δ的值代入上面的等式(7)至(10)，可以将整数s1、s2、s3、s4表达为如下：

s1＝s0·D20/D0＝s0·α1/β1    (11)

s2＝s0·D25/D0＝s0·α2/β2    (12)

s3＝s0·D36/D0＝s0·α3/β3    (13)

s4＝s0·D37/D0＝s0·α4/β4    (14)

考虑上面的表达式(11)至(14)，只有在整数s0为分母β1、β2、β3、β4的最小公倍数(1cm)的整数倍时，数字s1、s2、s3、s4才均为整数。例如，如果不可约分数(2)至(5)的分母β1、β2、β3、β4的最小公倍数等于15，那么数字s0可以为15的任意倍，即，单段式印版滚筒15b的周长可以被细分成15、30、45、60等相等长度的部分。如果印版滚筒15b为直径为280.20mm的单段式滚筒，则这进而意味着可能的图像间距Δ将为58.685mm、29.342mm、19.562mm、14.671mm等等。

因此，依据选定的直径比值以及想要的图像间距Δ可能有很多解决方案。为进一步说明起见，将假设第一和第二模版滚筒20、25、油墨转印辊36和油墨施加辊37中的每一个的直径和印版滚筒15b的直径之间的比值如下：

D20/D0＝8/17    (15)

D25/D0＝8/17    (16)

D36/D0＝5/17    (17)

D37/D0＝6/17    (18)

考虑到直径D0为208.20mm，则将得到下面的直径D20、D25、D36、D37：

D20＝131.859mm    (19)

D25＝131.859mm    (20)

D36＝82.412mm     (21)

D37＝98.894mm     (22)

在上面的例子中，在不可约的比值(15)到(18)中的分母β1、β2、β3、β4优选地全部等于一相同的数字，即，17(因此其最小公倍数也等于17)。考虑到上面表示出的直径比值，可能有如下面的表1中总结的不同的图像间距，其中也列出了生成的整数s0、s1、s2、s3、s4：

表1

在纸币生产的情形中，其中每个印张带有布置成m行n列的阵列的多个纸币印记(如图8中示意性地示出的那样，其中每张中纸币印记的行数和列数仅仅是说明性的)，在选择纸币沿着单张纸的长度的尺度时图像间距Δ必须被考虑(其中该尺度通常对应于纸币的高度H)。通过将纸币沿单张纸的长度的尺度选择为对应于选定的图像间距Δ的整数倍，可以确保生成的油墨图案(由图8中的参考数字90标示)将形成在相对于每张纸币的边缘的确定的和固定的位置。依据选定的纸币尺度H和图像间距Δ，将在每张纸币上形成一个或多个油墨图案。图8示出了纸币高度H被选定为实质上对应于图像间距Δ的情形。应理解，如果纸币高度H被选定为等于图像间距Δ的两倍，则每张纸币将沿着其高度被提供有两个油墨图案。

如果接受从一张纸币到另一张纸币的变化，那么可以不遵照上面的规则。例如，通过采用51.9mm的纸币高度H和51.781mm的图像间距Δ，在每张纸币上生成的油墨图案90的实际位置将在纸币的一行到相同单张纸上的另一行之间略微改变，从一行到下一行的偏移等于高度H和间距Δ之间的差，即，在上面的例子中为0.119mm。

图9示意地展示了在连续行的纸币上的油墨图案90的位置，仅示出了第一、第二和最后(第m)行。如果高度H对应于图像间距Δ(或其整数倍)，则在每张纸币上的第一油墨图案90相对于其上边缘的距离(即图9中的距离L1、L2、...、Lm)保持恒定。在高度H和间距Δ之间有差值的情形中，距离L1、L2，...、Lm将从一行变化到另一行。考虑上面提到的例子，如图8中所示，其中纸币高度H等于51.9mm并且图像间距Δ等于51.781mm，单张纸有12行纸币，则与生成的油墨图案90相对于第一行纸币上的纸币边缘的位置相比，生成的油墨图案90相对于在单张纸上的最后(第m)一行纸币上的纸币边缘的位置将产生1.309mm的偏移(该偏移等于纸币高度H和图像间距Δ之间的差值|H-Δ|乘以行数减去1即乘以(m-1))，即，在此种情形中，距离Lm将比距离L1短1.309mm的量。

优选地，纸币高度H应被选定为尽可能接近选定的图像间距Δ的整数倍，以便限制纸币的第一行和最后一行之间的油墨图案的总偏移。

可以依据上面描述的实施方式做出各种修改和/或改进而不背离如由附加的权利要求所界定的本发明的范围。例如，虽然本发明是在适用于同步正反面印刷的印刷机的环境中被描述的，但本发明也同样可应用于适用于连续的正反面印刷或单面印刷的印刷机。此外，本发明可应用于胶印以外的印刷过程。

Claims (16)

1.一种上墨装置(50)，其用于在印刷机的印版滚筒(15b)的表面上形成油墨图案(80)，所述油墨图案(80)在所述印版滚筒(15b)的表面上至少部分地呈现在轴向和周向延伸的二维油墨梯度，其中，所述上墨装置(50)包括油墨轮系(20，25，30，31，32，33，34，35a，35b，36，37)和装置(200，201，210，211，212，250，251，260，261，262)，所述油墨轮系至少具有沿着所述油墨轮系的上墨路径相继放置的第一模版滚筒(20)和第二模版滚筒(25)，所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)用于在轴向和周向分布油墨，所述装置(200，201，210，211，212，250，251，260，261，262)用于使所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)在轴向和周向进行周期性振荡运动。

2.如权利要求1所述的上墨装置，其进一步包括：

油墨转印辊(36)，其与所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)接触以便将油墨从所述第一模版滚筒(20)转印到所述第二模版滚筒(25)；以及，优选地，

油墨施加辊(37)，其与所述第二模版滚筒(25)和所述印版滚筒(15b)接触以便将油墨从所述第二模版滚筒(25)转印到所述印版滚筒(15b)的表面。

3.如权利要求2所述的上墨装置，其中，所述第一模版滚筒(20)、所述第二模版滚筒(25)、所述油墨转印辊(36)和所述油墨施加辊(37)中的每一个的直径(D20，D25，D36、D37)和对应于所述印刷机的单段式滚筒的直径的参考直径(D0)之间的比值(D20/D0、D25/D0、D36/D0、D37/D0)为有理数，即，可以表示成两个整数(α1、β1、α2、β2、α3、β3、α4、β4)的比值(α1/β1、α2/β2、α3/β3、α4/β4)的数字。

4.如权利要求3所述的上墨装置，其中，所述第一模版滚筒(20)、所述第二模版滚筒(25)、所述油墨转印辊(36)以及所述油墨施加辊(37)的直径小于所述参考直径(D0)。

5.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其中，所述周期性振荡运动的振荡频率和所述印版滚筒(15b)的转动频率之间的比值被选定为一无理数，即，不能被表示成两个整数的分数的数字。

6.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其中，所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)为无缝滚筒。

7.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其中，所述第一模版滚筒(20)包括磁体(22)，所述磁体(22)承载可被磁性吸引的模板(20a)，所述第二模版滚筒(25)包括磁体(27)，所述磁体(27)承载可被磁性吸引的模板(25a)，所述磁体(22)和所述磁体(27)优选为永磁体。

8.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其中，所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)为被调温的。

9.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其进一步包括上墨辊(34)和两个骑压辊(35a，35b)，所述上墨辊(34)用于对所述第一模版滚筒(20)上墨，所述两个骑压辊(35a，35b)与所述上墨辊(34)的圆周接触。

10.如权利要求9所述的上墨装置，其进一步包括带有涂量控制辊(31)的墨斗(30)、用于从所述涂量控制辊(31)获取油墨的油墨振动器辊(32)以及用于将油墨从所述油墨振动器辊(32)转印到所述上墨辊(34)的油墨转印辊(33)。

11.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其中，所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)中的每一个通过第一伺服驱动装置(200，250)在轴向振荡并且通过第二伺服驱动装置(210，260)在周向振荡，所述第二伺服驱动装置(210，260)以对应于所述印版滚筒(15b)的周向速度的平均周向速度驱动所述模版滚筒(20，25)，所述第二伺服驱动装置(210，260)被以使所述模版滚筒(20，25)周期性地加速和减速的方式控制。

12.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其包括：

油墨转印辊(36)，其与所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)接触以便将油墨从所述第一模版滚筒(20)转印到所述第二模版滚筒(25)；以及，优选地，

油墨施加辊(37)，其与所述第二模版滚筒(25)接触以便将油墨从所述第二模版滚筒(25)转印并直接地或间接地将该油墨施加到所述印版滚筒(15b)的表面上，

其中，所述油墨转印辊(36)和所述油墨施加辊(37)通过齿轮(301至306)连接，并且被通过一共用的独立驱动装置驱动而以对应于所述印版滚筒(15b)的周向速度的平均周向速度来转动。

13.如权利要求12所述的上墨装置，其中，所述齿轮(301至306)包括可自由转动的齿轮(303，305)，所述可自由转动的齿轮(303)安装成绕所述第一模版滚筒(20)的轴转动，所述可自由转动的齿轮(305)安装成绕所述第二模版滚筒(25)的轴转动。

14.如任一在先权利要求所述的上墨装置，其中，沿着轴向和/或周向的所述周期性振荡运动的振幅、频率和/或相位是可调整的。

15.一种单张纸进给或卷筒纸进给的印刷机，其包括至少一个第一印版滚筒(15a-15d，25a-25d)以及至少一个如任一在先权利要求所述的用于对所述第一印版滚筒的表面上墨的第一上墨装置(50)。

16.一种用于在印刷机的印版滚筒(15b)的表面上形成油墨图案(80)的方法，所述油墨图案(80)在所述印版滚筒(15b)的表面上至少部分地呈现在轴向和周向延伸的二维油墨梯度，其中，所述方法包括以下步骤：

沿着为所述印版滚筒(15b)上墨的油墨轮系(20，25，30，31，32，33，34，35a，35b，36，37)的上墨路径至少提供第一模版滚筒(20)和第二模版滚筒(25)；以及

通过使所述第一模版滚筒(20)和所述第二模版滚筒(25)在轴向和周向进行周期性振荡运动而使油墨在轴向和周向分布。

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