CN101765513B

CN101765513B - 用于喷墨印刷移动纤维网的方法和装置

Info

Publication number: CN101765513B
Application number: CN2008801010889A
Authority: CN
Inventors: 安德烈亚斯·卡勒; 卢卡·米纳蒂罗; 皮埃罗·萨比; 奥斯瓦尔多·曼西尼; 西蒙·霍尔特
Original assignee: Procter and Gamble Ltd
Current assignee: Procter and Gamble Ltd; Procter and Gamble Co
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: EP2020298B1; CN101765513A; EP2020298A1; JP4885307B2; DE602007012081D1; WO2009016556A1; MX2010001151A; ATE495905T1; US7731331B2; US20090033716A1; JP2010534569A

Abstract

本发明公开了一种用于通过喷墨来印刷在方向(Y_B)上移动的纤维网(B)的装置，其中纤维网(B)在穿过印刷工位(14)的同时在横交于其前进方向(Y_B)的印刷宽度(W)上进行印刷。印刷工位(14)包括用于在比纤维网(B)上的预期印刷宽度(W)要窄的覆盖宽度上产生喷墨的一个或多个印刷头(10，12)。一个或多个成型元件(16，18)使穿过印刷工位(14)的纤维网(B)成为V形以便使纤维网至少局部地被定向成倾斜于喷出油墨的线性喷嘴阵列。来自印刷头的油墨因此被印刷在纤维网(B)的预期印刷宽度(W)上。

Description

用于喷墨印刷移动纤维网的方法和装置

发明领域

本发明涉及移动纤维网的喷墨印刷(即，借助于油墨喷射进行印刷)。本发明的可能应用领域是喷墨印刷包含在卫生产品中的纤维网材料。用于生产卫生产品的所谓顶片或第二顶片的薄膜材料是这些材料的示例性材料。

发明背景

PCT专利申请WO-A-97/48634公开了一种用于通过喷墨来印刷移动基质纤维网并包括用于移动所述基质纤维网的部件的装置，在基质纤维网可移动过并且可在其中对基质纤维网进行印刷的弯曲轨道线上布置了具有几个喷墨喷嘴的印刷工位。在用于印刷以平直状态、基本平行于其纵长方向被送到所述装置的基质纤维网的印刷工位区域中安装了弯曲部件，以便在印刷工位的所述区域中基质纤维网的横截面为弯曲形状。

如前面所述的移动纤维网通常具有超过带材宽度的要印刷宽度(“覆盖区”)，其可通过包含在常规印刷头中的数个喷墨头同时进行印刷。

采用并列布置的多个印刷头可允许增加喷墨覆盖区以在超过单个印刷头的印刷面积上印刷移动纤维网。然而，采用并列布置的多个印刷头将在成本方面不利，会降低效率并增加相关机器的复杂性。

期望提供一种用于在较宽广的宽度范围内执行纤维网的喷墨印刷的改进方法和相应的装置，所述装置更简单并且性价比高。

发明概述

本发明提供了一种对纤维网进行喷墨印刷的方法，所述纤维网在某一方向上移动并经过印刷工位，以在横交于该方向的印刷宽度上通过从线性喷嘴阵列在比该印刷宽度要窄的覆盖宽度上喷出的喷墨进行印刷。

在一个实施方案中，由于纤维网被定向成至少局部倾斜(即，偏斜)于喷射油墨的线性喷嘴阵列，因此来自在覆盖宽度上所喷出的喷墨的油墨可印刷在纤维网的印刷宽度上。在本发明的某些实施方案中，这种结果可通过在印刷工位将纤维网弯曲成槽形形状(例如，V形)来实现。

本发明也涉及一种相应的装置。

附图概述

现在将参照附图仅通过非限制性实例描述本发明的示例性实施方案，其中：

-图1为如本文所述的喷墨印刷布置的平面图；

-图2为沿着图1的线II-II’截取的剖面图；

-图3为按略微放大比例重新生成的沿着图1的线III-III’截取的剖面图；

-图4为图1中的箭头IV所指示的装置部分的侧正视图；和

-图5为本文所讨论的某些几何实体的示意图。

发明详述

在图1中，基准B大体表示在主轴线Y_B的方向上纵向移动的薄片状纤维网。在所示的实施方案中，轴线Y_B为纤维网的主轴线；纤维网B按照图1的视角从右移动到左。

在一个实施方案中，纤维网B可为用于生产诸如卫生巾、尿布、成人失禁产品之类的卫生产品的纤维网。在一个实施方案中，纤维网B可为具有例如90mm总宽的第二顶片(STS)。

移动纤维网B在横交于轴线Y_B(即纤维网B的移动方向)的宽度上进行喷墨印刷。

在本文所示的实施方案中，要印刷的宽度W基本上对应于纤维网B的整个宽度，即分隔其相对的纵向边缘的距离。要印刷的宽度W可比纤维网B的整个宽度要窄。要印刷的宽度可相对于纤维网B的中心主轴线Y_B居中或横向偏移设置。虽然宽度W在这里被显示成要打算进行连续印刷并横交其整个伸出部，但本文所述的布置可容易地用来间歇地和/或以带状方式印刷宽度W，以便在纤维网上所得的印花可与任何类型的图案、图像相对应。

印刷可通过与印刷工位14相对应的静止喷墨印刷头10来实现。静止喷墨印刷头10包括用于将喷墨射到纤维网B上的线性喷嘴阵列。

图1所示的示例性实施方案采用串联布置的沿着纤维网B的移动方向Y_B串联的(即，错开的)两个静止印刷头10，12。“覆盖区”(即，横交轴线Y_B的宽度，印刷头10的直线喷嘴阵列在该宽度上射出喷墨)实际上将与印刷头12的覆盖区重合。在这种串联布置中，一个印刷头在某时可工作，而另一个可待命(例如，以便于进行清洁)。采用沿着纤维网B的前进方向串联的具有基本相同的覆盖区的多个(即，两个或更多个)印刷头可通过将不同颜色的油墨送进各个印刷头而允许进行多色印刷。也可采用能够提供多色印刷的单独的印刷头。

本说明书通篇将主要提到一个印刷头(即，印刷头10)，前提条件是关于该印刷头所述的内容一般也将适用于另一个印刷头。

附图标号16和18表示布置在印刷工位14上游和下游的呈金属板形式的两个元件(“板”)。词语“上游”和“下游”是指纤维网B的方向，其在图1的图示中是从右到左。

在一个实施方案中，包括板16，18的金属板可为V形的。这些金属板也可具有不同的形状。为容易表示起见，下面将考虑V形。

纤维网B朝着印刷工位14以平直状态前进，如图2的剖面图示意性所示。由于通过“上游”板16，纤维网B被赋予槽形形状。在一个实施方案中，如图3的剖面图示意性所示，槽形形状可为V形。

V形的开口角度-标示为2α(α)-由可为基本上V形的板的造型元件的开口角度确定。角度2α被选择成使槽形形状的开口部分(“嘴”部)所具有的宽度等于或大于印刷头10的覆盖区F(参见图3)，即印刷头10向上面喷射喷墨的宽度F。

此外，要印刷的宽度W可比纤维网B的整体边缘至边缘宽度要窄。在这种情况下，仅纤维网的与要印刷的宽度W相对应的部分需要被赋予如本文所述的槽形形状。同样，尽管本文考虑了对称的槽形形状，在本文所述的布置中可等同地应用不对称的形状(即，臂的长度不同的V形)或者任何其它几何形状。

在任何情况下，尽管在比要印刷的纤维网B的宽度要窄的覆盖区F上进行喷射，由于纤维网被至少局部地定向为倾斜(即，偏斜)于喷射油墨的线性喷嘴阵列的缘故，因此来自印刷头10的油墨将能够达到(并因此“印刷”)要印刷的整个宽度W。由于这种倾斜取向，要印刷的纤维网的宽度实际上将被印刷头(以及由其喷出的喷墨)“看”成具有比其实际宽度要窄的宽度。

在纤维网B被弯曲成V形的所示实施方案中，V形的两个边将代表纤维网W的与喷射油墨的线性喷嘴阵列成倾斜取向(具有相反的角度)的部分。图3显示-对于给定的覆盖区F-印刷头10向上面喷射油墨的纤维网部分的宽度W可通过相应地改变角度α(2α)的幅度而选择性地进行改变。与如果将纤维网B以平直状态暴露于印刷头10时将印刷在纤维网上的图像相比，印刷到纤维网B上的图像通常将会失真。这是由于以下事实，为了到达正在印刷的移动纤维网B，与纤维网W由于纤维网的倾斜取向的缘故而更接近于印刷头的部分相对应的从印刷头10喷出的那些喷墨的小墨滴(例如，在所示的实施方案中，在覆盖区的两端喷射出的那些喷墨)相比，与纤维网W由于纤维网的倾斜取向的缘故而远离印刷头的部分相对应所喷射的那些喷墨的小墨滴(例如，在所示的实施方案中，从印刷头的中部喷出的那些喷墨)将需行进更长的距离。

下面将讨论用于补偿这样一种失真(其也取决于纤维网B沿着轴线Y_B的线速度)的部件。

在一个实施方案中，可采用具有例如50mm的覆盖区F的印刷头通过选择等于36.8度的α来印刷等于约60mm的宽度W。

在印刷后，纤维网B朝着“下游”板18前进并且恢复成平直状态以便进一步加工，例如缠绕在辊上或者可能直接送到生产装置。

纤维网和/或板的不可取的污染可例如源自粘到板16，18上的纤维网纤维，其与油墨相混合而形成不可取的相当厚度(例如3mm)的“小滴”。

在所示的布置中，可将两个板16和18彼此保持一定距离，以便当经过印刷工位14接受喷墨印刷时，V形纤维网B不受支撑。这样，从印刷头喷出的油墨在变干之前不能到达板16和18中的任一个，因此不易污染板。

在一个实施方案中，可将“上游”板16与喷射油墨的印刷区保持至少约60mm的距离。

在一个实施方案中，可将“下游”板18与印刷区保持至少约100mm的距离。这些不同的间隙值考虑了纤维网B的前进，以便可保持“上游”板比“下游”板更接近于印刷区。

应当理解，在一布置包括沿着纤维网B的前进方向串联的两个(或更多个)印刷头的情况下，保证在“上游”板16和所述串联布置中的第一印刷头(即，图1中的印刷头10)之间具有给定的最小间隙便能自动地保证对于其它印刷头获得更高的间隙。同样，保证所述串联布置中的最后一个印刷头(即，图1中的印刷头12)之间具有给定的最小间隙便能自动地保证对于其它印刷头获得更高的间隙。

印刷头的污染可由可能由于纤维网B贴着板16和18摩擦的缘故而形成的灰尘产生。这种污染大概与移动纤维网周围产生的湍流有关，这种湍流很有可能将纤维网灰尘和/或油墨带回印刷头。

为防止这种情况发生，在纤维网W下方提供了在板16，18之间象桥一样延伸的挡板20(例如，平板)。挡板20可有效地阻挡杂散油墨颗粒并防止它们由于湍流而迁移回到印刷头。挡板20的油墨阻挡效果也可有效地防止纤维网灰尘污染，因为纤维网灰尘不再处在与杂散小墨滴相混合而形成可粘附到印刷头上的粘块的位置。

下面将参照图5讨论用于校正由于将印刷作用到呈V形的移动纤维网上而产生的失真的标准。如本文所说明，失真主要是由于以下事实，即由印刷头同时喷出的两个小墨滴可实际上具有不同的行进长度达到纤维网，这取决于在覆盖区F内各自喷墨的位置(中心-侧向)。这些不同的路径长度将转换成这两个小墨滴将达到纤维网B而印刷在其上的不同时刻。在这两个不同时刻之间的时间间隔期间，纤维网将沿着轴线Y_B行进给定的长度，这导致在所印刷物质上的一段失真。

在图5中，附图标号10还是代表印刷头，其被构造成能在-L和L之间沿着x轴(横交于纤维网轴线Y_B)延伸的“覆盖区”F上喷射小墨滴，覆盖区因此具有等于2L的宽度，其中纤维网B所折叠成的V形的(顶点)夹角表示成2α。

采用下面的定义：

v_z是从印刷头10朝着纤维网B沿着z轴喷射的小墨滴的速度；

v_y是纤维网B沿着轴线YB的速度；

x是小墨滴在印刷头上的位置，从-L变到L；

x’是小墨滴在施用(印刷)在其上之后在纤维网B上的位置；和

y是由于喷射在覆盖区中不同点的小墨滴的可能的不同行进路径、时间而导致的纤维网的失真长度。

在正常工作条件下，将采用下面的假设：

可忽略重力对小墨滴速度的影响：在印刷头10和纤维网B之间的行进时间实际上很短；

鉴于小滴的尺寸很小，同样可忽略空气摩擦对小墨滴速度的影响；

印刷头距纤维网最近边缘的(小)距离实际上可被忽略，因为这个行进路径对于所有的液滴完全相同并且在印刷在纤维网B上的图像上不产生任何失真；

-最后，小滴可被当做是形成连续的直线而不是单个点，并且系统的对称性可允许将图5的几何形状简化到纤维网W的正好一半。

给出小滴在时间t0时在印刷头10上的位置(x，0)，当小滴达到纤维网时，该小滴将在时间t在位置(x′，y)处印刷在(平直)纤维网B上。

一般来讲，在知道α以后，可由三角学观点容易地计算出x’＝x/sinα。

如果z代表等同于小滴从头部10到纤维网B的行进方向的轴线，则有：

dz＝dx/tanα和dz＝v_zdt

所以

dt＝dx/(v_z.tanα)

dy＝-v_ydt所以dt＝-dy/v_y

通过外推法得到：

dy＝-v_ydx/(v_ztanα)＝-Kdx.

因此，通过求解积分

y-y_L＝y＝∫Kdx-K(L-x)，

其中积分范围介于x和L之间，得到了y方向上的失真公式。

在本实施方案的几何形状下，这是一个具有斜率-K的线性函数，其中K是常数，取决于纤维网速度、小滴速度和系统的几何形状，即，所述移动纤维网的夹角(α)至少局部地定向为倾斜于线性喷嘴阵列。

因此，以上公式使得可很容易地预测图像失真并产生一个模型来生成适当变形的在印刷机10中要加载的图像以在纤维网B上获得所需的印刷图案(例如，图像)。

在所示的布置中，可将来自印刷头的喷墨通过槽形形状的开口部分喷射到纤维网B上(参见图3)，从而印刷槽形形状的纤维网B的“内”表面。可同样通过作用到槽形形状的纤维网的“外”表面上将喷墨喷射到纤维网B上，即，具有与图3所示布置互补的布置。

当然，在不损害本发明的根本原则的情况下，细节和实施方案可在不脱离如随附权利要求所限定的本发明的范围的条件下，相对于仅以举例的方式进行的说明发生改变甚至明显地改变。

本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲均是指所引用的数值和围绕该数值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

Claims

1.一种用于喷墨印刷在一个方向(Y_B)上移动的纤维网(B)的方法，其中所述纤维网(B)移动通过印刷工位(14)，以在横交于所述方向(Y_B)的印刷宽度(W)上，通过从线性喷嘴阵列在比所述印刷宽度(W)要窄的覆盖宽度(F)上喷出的喷墨(10)进行印刷，其中使所述纤维网至少局部地定向成倾斜于喷出油墨的所述线性喷嘴阵列，其中使来自在所述覆盖宽度上喷出的喷墨的油墨被印刷在所述纤维网(B)的所述印刷宽度(W)上。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述纤维网在所述印刷工位(14)处被弯曲成槽形形状。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述槽形形状为V形。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述移动的纤维网(B)不受支撑地移动通过所述印刷工位(14)。

5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法包括下述步骤：在所述印刷工位(14)处用挡板遮住所述纤维网(B)的与所述喷墨(10)相对的一侧。

6.如权利要求2或3所述的方法，所述方法包括下述步骤：将所述喷墨(10)喷射通过所述槽形形状的开口部分，以印刷弯曲成所述槽形形状的所述纤维网的内表面。

7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法包括下述步骤：校正由所述喷墨印刷的图案，以补偿由于使所述移动的纤维网至少局部地定向成倾斜于喷出所述油墨的所述线性喷嘴阵列而产生的失真。

8.如权利要求7所述的方法，所述方法包括下述步骤：根据所述纤维网(B)在所述方向(Y_B)上的移动速度、所述喷墨的小滴的速度和所述移动的纤维网至少局部地定向成倾斜于所述线性喷嘴阵列的夹角(α)来校正所述图案。

9.一种用于喷墨印刷在一个方向(Y_B)上移动的纤维网(B)的装置，其中所述纤维网(B)在横交于所述方向(Y_B)的印刷宽度(W)上进行印刷，所述装置包括：

-待印刷的所述纤维网(B)要穿过的印刷工位(14)，所述印刷工位(14)包括具有线性喷嘴阵列的至少一个印刷头(10，12)，所述线性喷嘴阵列在比所述印刷宽度(W)要窄的覆盖宽度(F)上产生喷墨，以及

-至少一个元件(16，18)，所述至少一个元件使所述纤维网至少局部定向成倾斜于喷出油墨的所述线性喷嘴阵列，而使来自在所述覆盖宽度上喷出的所述喷墨的油墨印刷在所述纤维网(B)的所述印刷宽度(W)上。

10.如权利要求9所述的装置，所述装置包括至少一个用于在所述印刷工位(14)处将所述纤维网(B)弯曲成槽形形状的成型元件(16，18)。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述槽形形状为V形。

12.如权利要求9至11中任一项所述的装置，所述装置包括相对于所述移动的纤维网(B)的行进方向在所述印刷工位(14)的上游和下游支撑所述纤维网(B)的元件(16，18)，其中所述移动的纤维网(B)不受支撑地移动通过所述印刷工位(14)。

13.如权利要求9所述的装置，所述装置包括在所述印刷工位(14)的上游支撑所述纤维网(B)的元件(16)，其中所述上游支撑元件(16)与喷射油墨的印刷区保持至少60mm的距离。

14.如权利要求9所述的装置，所述装置包括在所述印刷工位(14)的下游支撑所述纤维网(B)的元件(18)，其中所述下游支撑元件(18)与印刷区保持至少100mm的距离。

15.如权利要求9至11中任一项所述的装置，所述装置包括在所述印刷工位(14)上游和下游的元件(16，18)之间延伸的挡板(20)，所述挡板(20)布置在所述纤维网(B)的与所述至少一个印刷头(10，12)相对的一侧上。