CN103879140A - 印刷单元中受力的能量固化油墨的输送 - Google Patents
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Abstract
一种油墨输送系统，包括保持墨源的封闭的或者可封闭的油墨容器。所述油墨容器具有入口和出口。所述入口和出口布置在所述油墨容器中以便在所述油墨容器被封闭且部分地填充有油墨时保持压缩空气。空气输送系统通过所述入口供应压缩空气到所述油墨容器。泵被连接到所述油墨容器的出口，所述泵接收来自所述油墨容器的油墨；并且墨斗接收来自所述泵的油墨。优选地，所述油墨是紫外线或电子束油墨。
Description
本申请要求2012年12月7日提交的申请号为No.61/734,718的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用在此并入。
技术领域
本发明总体上涉及印刷机，并且更具体地涉及印刷单元中紫外线和电子束油墨的输送。
背景技术
紫外线(UV)油墨是一种施加紫外光后干燥或“凝固”(sets)的辐射固化油墨。UV固化油墨载体由液态低聚物(小的聚合物)、单体(连结在一起从而形成聚合物的轻量分子)、以及当暴露于紫外线辐射时释放导致载体聚合而硬化成包括颜料的干油墨膜的自由基(能够使其他原子或分子不稳定并开始迅速的链反应的极具活性的原子或分子)的光引发剂。然而，UV固化油墨的成本是通常热固油墨的三倍，并且仅用于特种印刷，例如白酒类纸箱(liquor carton)、化妆品包装、金属装饰、丝网印刷以及柔性版印刷。
电子束(EB)油墨是使用电子束干燥的印刷油墨。与通过紫外光固化的UV油墨类似，EB油墨通过聚合的方式固化，而电子在可聚合物质上的直接效应使其成为可能。与UV油墨不同，EB油墨不需要特殊的光引发剂，因此EB油墨更容易存储。然而，EB油墨的特殊优点是可被施加的层的厚度，因为电子束穿透地深。
EB和UV固化油墨被设计来替换热固油墨，热固油墨的溶剂散发潜在有毒和破坏环境的气体排放。因为UV油墨中所使用的活性材料非常贵，UV固化油墨的花费由EB固化油墨避免。EB固化油墨能利用更廉价的和更少活性的材料，并且不需要昂贵的光引发剂。包含于EB固化油墨中的实际花费是配备利用这种油墨的印刷机的成本。还有EB固化设备产生X射线的危险。用于电子束固化的设备要么是扫描束生成器(电子从阴极被产生并且被射向带正电的屏，其使用磁透镜以将它们聚焦成细的束)，要么是线性阴极射线生成器(从阴极生产电子但不将它们聚焦成束，而仅仅允许它们阵雨般地轰击湿油墨)。后一种类型更加普及，因为其更小并且被更有效地屏蔽X射线泄露。
发明内容
在印刷机中，紫外线和电子束油墨通常手工地或利用昂贵且复杂的高压输送系统，例如高压气动、液压或者隔膜式泵，而被输送到墨斗(inkfountain)中。
紫外线和电子束油墨为粘性材料，并且不能自由流动。它们不像热固油墨那样流动。粘性油墨难以由泵虹吸。另外，因为紫外线和电子束油墨为能量固化的，所以在常规的输送系统中油墨趋向于硬化。采用高压处理紫外线或电子束油墨由于高压下增加的热量和摩擦而导致无意的固化。
在高的印刷速度伴随大的覆盖量(heavy coverage)下手工地填充墨斗可能由于所需要的劳力而是昂贵的。贯穿生产运行，甚至在正常印刷作业期间，也需要检查油墨液面。在高压输送系统的情况下，系统的成本和维护成本很高。当需要改变上墨单元中的油墨颜色时，为新颜色清空并清洁输送系统经常是困难并耗时的。
本发明提供一种油墨输送系统，包括：
保持墨源的油墨容器，该油墨容器具有入口和出口；
通过该入口将压缩空气供给到该油墨容器的空气输送系统；
连接到该油墨容器的出口的泵，该泵接收来自该油墨容器的油墨；
接收来自该泵的油墨的墨斗。
本发明还提供了一种用于输送油墨的方法，包括步骤：
供给封闭的容器中的油墨；
加压该封闭的容器中的空气，从而该油墨流动到泵中；以及
将该油墨泵送到墨斗中。
本发明还提供了一种具有根据本发明的油墨输送系统的印刷机。
根据本发明的第一实施例，油墨输送系统包括保持墨源的封闭的或者可封闭的油墨容器。该油墨容器具有入口和出口。入口和出口布置在油墨容器中以便在油墨容器被封闭且部分地填充有油墨时保持压缩空气。通过入口将压缩空气供给到油墨容器的空气输送系统。泵连接到油墨容器的出口，该泵接收来自油墨容器的油墨；并且墨斗接收来自泵的油墨。优选地，油墨是紫外线或电子束油墨。
根据该实施例的另一方面，当油墨容器部分地填充有油墨时，出口位于油墨液面的下方，并且当油墨容器部分地填充有油墨时，入口位于油墨液面的上方。
根据该实施例的又一和/或另一方面，油墨是紫外线或电子束油墨，并且压缩空气是从大约5PSI(磅每平方英寸)到最大压力的低压空气，该最大压力小于油墨固化的压力。优选地，低压空气为从7到10PSI。
根据该实施例的又一和/或另一方面，该泵是蠕动泵。蠕动泵可包括蠕动管和受驱动转子。该受驱动转子可以以从每分钟大约5到大约60转的速度旋转。
根据该实施例的又一和/或另一方面，可以是蠕动泵的该泵通过输送管连接到墨斗，并且该输送管具有从大约10到大约30毫米的内径。
根据本发明的第二实施例，提供一种用于输送油墨的方法，其包括步骤：供给封闭的容器中的紫外线或电子束油墨，该封闭的容器具有位于容器中的油墨液面下方的出口，该封闭的容器具有位于油墨液面上方的压缩空气入口；通过入口加压该封闭的容器中的空气，从而油墨流动到泵中；以及将油墨泵送到墨斗中。
根据第二实施例的另一方面，该空气被加压至从大约5PSI到最大压力的压力，该最大压力小于油墨固化的压力。优选地，该压力为从7到10PSI。
根据第二实施例的又一和/或另一方面，泵送步骤包括采用蠕动泵进行泵送。优选地，蠕动泵包括蠕动管和受驱动转子，并且该方法还包括以从每分钟大约5到大约60转的速度旋转该转子。
根据第二实施例的又一和/或另一方面，可包括采用蠕动泵进行泵送或采用其他装置进行泵送的泵送步骤，包括经由具有从大约10到大约30毫米内径的输送管将油墨泵送到墨斗。
附图说明
下面将参照附图阐述本发明的优选实施例，图中：
图1(A)-1(C)示出了在三个时间点的填充有紫外线或电子束油墨的第一类型的现有技术的开口杯；
图2(A)-2(C)示出了在三个时间点的填充有紫外线或电子束油墨的第二类型的现有技术的开口杯；
图3(A)-3(C)示出了根据本发明一实施例的第一类型的加压密封容器；
图4(A)-4(C)示出了根据本发明一实施例的第二类型的加压密封容器；
图5和图6示出了根据本发明一实施例的油墨输送系统；
图7示出了包括具有根据本发明一实施例的油墨输送系统的上墨装置的卷筒纸胶印双面印刷机。
具体实施方式
UV、EB以及其他能量固化油墨对油墨输送提出挑战，因为在常规的油墨输送系统中输送期间施加到油墨的力趋向于在油墨被施加到印刷单元的上墨序列(ink train)之前固化UV和EB油墨。这会导致一系列问题：从其被施加到上墨序列时太粘的油墨，到油墨输送系统的油墨线中的油墨的硬化。
例如，许多常规的油墨计量系统在压力下输送油墨以便经过例如油墨轨(ink rail)系统。在美国专利No.5,472,324和U.S.2006/0162597中描述了这种布置的例子，上述专利在此以引用的方式并入。
在本领域中同样已知在油墨桶中使用活塞泵以将油墨输送到油墨计量装置或油墨托盘。然而，这些活塞泵通过对油墨施加压力，例如通过活塞，而作用于油墨以将其驱动到油墨桶的外部。然而，通过活塞施加到桶内油墨的能量具有导致UV、EB或其他能量固化油墨硬化的趋势，使得活塞泵系统不利。
另一种本领域中已知的方案是将油墨存储在压力容器中，其中受压介质将油墨从容器中排出。然而，通过受压介质施加的能量同样有导致UV、EB或其他能量固化油墨硬化的趋势，使得这些系统不利。
图1和图2示出了本领域已知的不加压的两种不同类型油墨杯。图1示出了在三个不同时间：当油墨流开始(图1A)、当油墨流继续(图1B)以及当油墨流由于气孔形成而停止(图1C)的具有侧出口104的敞口(openair)油墨杯100。图2A、图2B、以及图2C示出了在同样情况下的具有底部出口106的敞口油墨杯102。杯100、102可以被填充紫外线油墨或电子束油墨。出口104、106被连接到泵的真空侧。油墨108朝向低压出口104、106流动直到空穴或腔110、112由于油墨108的低粘度而被产生。由于空穴110、112不能被迅速填充，油墨108不能流动到泵中从而引起油墨输送的延迟。
图3(A-C)和图4(A-C)示出了在相同的三个时间的根据本发明一实施例的可封闭或封闭的油墨容器3、23。图3(A-C)示出了带有侧出口13的封闭的或可封闭的油墨容器3，并且图4(A-C)示出了带有底部出口33的封闭的或可封闭的油墨容器23。油墨容器3、23储存油墨16，例如紫外线或电子束油墨。每个容器3、23分别包括入口12、32以及出口13、33。低压缩空气17，例如压力从7到10PSI变动的空气，通过入口12、32被供应到每个容器3、23。然后，油墨16分别流到出口13、33之外，到泵的下游，因为压缩空气17帮助粘性油墨16流动。
图5和6示出了根据本发明一实施例的用于与印刷单元1一起使用的油墨输送系统20。如所示出的，包括构件14和15的压缩空气输送系统提供压缩空气17到入口12。构件14和15可包括压缩空气输送管15和用于控制压缩空气17的量和压力的仪表或阀门14。
如上所述封闭的容器3包括入口12和出口13。封闭的容器3可以是被用于将油墨16从油墨制造商运输到印刷机设备的桶或容器。出口13通过快速接头11a和运输管11b连接到蠕动泵8。压缩空气17迫使油墨16流动并朝向出口13移动到泵8中。蠕动泵被控制使得当油墨16在重力作用下通过出口13流出时，压缩空气17保持压向油墨16的上表面16.1的大致恒定的压力。这样，该大致恒定的压力防止了气泡的形成，而不输入多的使得该能量固化油墨固化的力(和因此的能量)。优选地，压缩空气17具有的压力至少为5PSI且小于将导致该能量固化油墨固化的压力。该上限可以为不同的油墨和容器23的不同构造凭经验地确定。然而，作为一个例子，对于UV或EB油墨，蠕动泵可配置成将空气17的压力维持在7到10PSI的范围内。
蠕动泵8包括受驱动转子9，转子9包括两个辊18。泵8通过使转子9旋转而工作。当转子9旋转时，辊18挤压蠕动管11d的一部分从而在管11d内部产生真空。该挤压作用迫使粘性油墨16向下游移动并朝向泵出口、室11e推动油墨。
由于低压缩空气17帮助油墨16流动，油墨16流动到蠕动管11d中。油墨16和管11d由辊18密封，并且油墨16由转子9和辊18的旋转和挤压作用向前推动。结果，油墨16被输送到出口室11e。转子9的转数很低，例如从5到60rpm，并且优选大约8rpm，且蠕动管11d包括过大的内径，例如至少10mm，优选大约20至大约30mm，从而最小化热量和压力，否则的话该热量和压力会固化紫外线或电子束油墨16。
可设置压力转换器10以在室11e处测量泵出口的压力。压力测量可保护油墨输送系统20免受过载和/或监视蠕动管11d中的破损。
输送管11f被连接至室11e。油墨被从泵8经由室11e输送到输送管11f以运输到墨斗7。墨斗例如可以是敞口墨斗。输送管11f的终点可以是开放的，或者安装到往复移动的搅拌器单元4或安装在固定的墨盒中。墨斗7中的油墨液面可由多重的或单一的液面传感器5控制。油墨以常规方式从墨斗7流动到油墨辊系中的辊6。
当需要改变油墨颜色时，可将新的油墨容器连接到泵8并可更换管11(11a至11f)。管11可以是单一段管，并可以作为一段从系统20中取出，并用新的或现有的管组件代替。通过仅需更换管，可避免或减小以往清洁和输送时的复杂性。仅一短段管需要清洁或替换。因此，从一种颜色的油墨到另一种的更换可以是容易、快速和干净的。
图7示出了包括具有根据本发明的油墨输送系统20的上墨装置50的卷筒纸胶印双面印刷机。印刷机110包括多个在卷筒纸125上进行印刷的印刷单元120。每个印刷单元可包括印版滚筒122和橡皮布滚筒121。印刷机110可以是可变裁切印刷机。可变裁切印刷机能进行具有多种裁切长度的多个印刷作业。为了适应多种裁切长度，印版和橡皮布滚筒的周长可以被改变，例如不同尺寸的橡皮布和印版滚筒可以被使用，现有的滚筒可以被包裹(pack)或装垫(pad)以增加其周长，或者具有多种厚度的印版或橡皮布可以被互换。每个印版滚筒122包括用于供给润版液和油墨到印版滚筒122上的相应的湿润装置40和相应的上墨装置50。
在卷筒纸125被印刷后，卷筒纸125可以由切割机124切割成多个带然后由折页三角板126纵向对折。印刷机110的折叠机130可包括用于将卷筒纸125裁切成书帖131的刀筒132、用于夹紧并收集书帖131的集合滚筒134以及用于将多个收集到的书帖131对折的叼纸滚筒136。输送机138可设置成将书帖131运输到更下游用于进一步处理和/或输送。
在前面的说明中，参照特定的示例性实施例及其示例对本发明进行了描述。但是，在不脱离后附的权利要求中所阐明的本发明的宽泛主旨和范围的情况下可对其做出各种修改和改变将是明显的。说明书和附图相应地也应以说明性方式而非限制性意义来考虑。
Claims (17)
1.一种油墨输送系统，包括：
保持墨源的封闭的或可封闭的油墨容器，所述油墨容器具有入口和出口，所述入口和出口布置在所述油墨容器中以便在所述油墨容器被封闭且被部分地填充有油墨时保持压缩空气；
通过所述入口将压缩空气供给到所述油墨容器的空气输送系统；
连接到所述油墨容器的出口的泵，所述泵接收来自所述油墨容器的油墨；
接收来自所述泵的油墨的墨斗。
2.根据权利要求1所述的油墨输送系统，其中，当所述油墨容器部分地填充有油墨时，所述出口位于所述油墨的液面下方，并且其中，当所述油墨容器部分地填充有油墨时，所述入口位于所述油墨的液面上方。
3.根据权利要求1所述的油墨输送系统，其中，所述油墨是紫外线或电子束油墨，并且其中，所述压缩空气是低压空气，所述低压空气为从大约5磅每平方英寸(PSI)到最大压力，所述最大压力小于所述油墨固化的压力。
4.根据权利要求1所述的油墨输送系统，其中，所述油墨是紫外线或电子束油墨，并且其中，所述压缩空气是低压空气，所述低压空气为从7到10PSI。
5.根据权利要求1所述的油墨输送系统，其中，所述泵是蠕动泵。
6.根据权利要求1所述的油墨输送系统，其中，所述墨源为紫外线油墨或电子束油墨。
7.根据权利要求1所述的油墨输送系统，其中，所述泵通过输送管连接到所述墨斗，所述输送管具有从大约10到大约30毫米的内径。
8.根据权利要求7所述的油墨输送系统，其中，所述泵包括蠕动管和受驱动转子，所述受驱动转子以从每分钟大约5到大约60转的速度旋转。
9.根据权利要求5所述的油墨输送系统，其中，所述蠕动泵包括蠕动管和受驱动转子，所述受驱动转子以从每分钟大约5到大约60转的速度旋转。
10.一种用于输送油墨的方法，包括步骤：
供给封闭的容器中的紫外线或电子束油墨，所述封闭的容器具有位于所述容器中的所述油墨液面下方的出口，所述封闭的容器具有位于所述油墨液面上方的压缩空气入口；
通过所述入口加压所述封闭的容器中的空气，从而所述油墨流动到泵中；以及
将所述油墨泵送到墨斗中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述空气被加压至从大约5PSI到最大压力的压力，所述最大压力小于所述油墨固化的压力。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述空气被加压至从7到10PSI的压力。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，泵送步骤包括采用蠕动泵进行泵送。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，泵送步骤包括经由具有从大约10到大约30毫米内径的输送管将所述油墨泵送到所述墨斗。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，泵送步骤包括采用蠕动泵进行泵送，所述蠕动泵包括蠕动管和受驱动转子，所述泵送包括以从每分钟大约5到大约60转的速度旋转所述转子。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述蠕动泵包括蠕动管和受驱动转子，并且所述方法包括以从每分钟大约5到大约60转的速度旋转所述转子。
17.一种印刷机，包括：
印刷多个印刷产品的印刷单元；以及
根据权利要求1所述的油墨输送系统。
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140625 |