CN111093998B - 具有最小储墨量的输墨系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于例如柔性版印刷机或轮转凹版印刷机的旋转印刷机的输墨系统。输墨系统使用机器的两个滚筒（2，3）之间的压印线区域作为为印刷滚筒着墨的唯一来源。这导致输墨系统的油墨很少，从而在反应时间和油墨浪费方面有所受益。

Description

具有最小储墨量的输墨系统

技术领域

本发明涉及旋转印刷机，例如柔性版印刷机或轮转凹版印刷机，尤其涉及在那些机器中使用的输墨系统。

背景技术

常见的轮转凹版印刷装置由与第二滚筒(通常是橡胶滚筒，也称为压印辊)接触的凹版滚筒(或印刷滚筒)制成。凹版滚筒在其表面上显示出微小网穴(cell)的集合，其分布限定了待印刷的图像。这些网穴充满油墨，通过接触将油墨转移到印刷支承体上。支承体(纸、纸板或聚合物膜)夹在印刷滚筒和压印辊之间。

常见的柔性版印刷装置由网纹滚筒制成，该网纹滚筒将油墨转移到印版承载滚筒(或印刷滚筒)上，后者又与压印辊接触。像在轮转凹版印刷机中一样，印刷支承体被夹在印刷滚筒和压印辊之间。网纹滚筒由其表面上的微小网穴组成，其作用是将油墨带到印刷滚筒上。

输墨系统用于用油墨填充蚀刻滚筒的网穴，该蚀刻滚筒是轮转凹版印刷装置的凹版滚筒或柔性版印刷装置的网纹辊。常见的输墨系统使用着墨辊(或上墨滚筒)填充网穴，然后将其部分或全部浸入装有油墨的盘中，抵靠蚀刻滚筒滚动并提供必要的压力以完全填充网穴。在印刷过程中，刮墨刀片会从蚀刻滚筒表面去除多余的油墨，同时将油墨留在网穴中。

着墨辊的功能是避免在蚀刻滚筒的网穴内产生气泡。着墨辊的另一功能是对被蚀刻滚筒表面进行预清洁，特别是从被蚀刻滚筒表面去除干燥的油墨。在某些系统中，着墨辊处于自由运转状态，或者在其他系统中，着墨辊则由电动机驱动；在大多数情况下，着墨辊的运行速度比蚀刻滚筒慢。速度不匹配(速度方向或大小方面不匹配)可以实现上述功能。

现有的具有上墨滚筒的系统使用油墨盘作为输墨系统的油墨源。使用油墨盘需要在印刷过程中使用大量油墨。

本发明的主要目的是关于在输墨系统中使用最少量的油墨。使用墨量少的输墨系统有许多优点。例如，减少了由于更换油墨或清洗滚筒而产生的浪费。而且，减少了油墨从油墨源流到支承体所需的时间，从而减少了通过监视印刷的支承体和改变油墨成分来调节印刷特性的系统中的反馈回路滞后。

US 3,283,712公开了一种在着墨辊上产生厚度均匀的墨层的系统。尽管它们的系统看起来在结构上与我们的发明相似，但关键元件的功能和特性却大不相同。该系统不适用于为蚀刻滚筒上墨，也不适合使用最少的油墨。

DE 10 2004 056 539公开了一种输墨系统，其中在两个位置上进行上墨：首先在着墨辊和凹版滚筒之间的压印线(nip)处，然后通过将凹版滚筒浸入油墨盘中。该系统使用大量油墨润湿凹版滚筒。无法控制压印线中使用的油墨量。

JP59093351公开了一种在网纹辊和橡胶辊之间的压印线中的输墨系统。两个辊配置为沿相反方向转动，从而向下推动油墨。油墨由网纹辊通过压印线传输，因此需要一个桶来收集辊下方的多余油墨，并需要一个再循环回路来回收所述油墨并将其放回系统中。

发明内容

通过将所有用于上墨的油墨保留在靠近上墨滚筒和蚀刻滚筒之间的接触线(我们称之为压印线区域(nip area))的小空间中来实现本发明。

本发明的目的通过权利要求中限定的系统和方法来实现。

特别地，这些目的通过一种输墨系统来实现，在该系统中，上墨滚筒抵着蚀刻滚筒定位并且构造成将油墨保持在两个滚筒之间的接触区域中(即，在压印线区域中)。油墨出口用于将油墨直接或间接地倒入压印线区域(油墨可以倒入上墨滚筒，然后由所述滚筒朝着压印线区域输送)。而且，使用一种系统来控制压印线区域中的油墨液位，以设定并保持可接受的油墨量。上墨滚筒的旋转可以由旋转系统控制，例如连接至蚀刻滚筒的电动机或齿轮系统。着墨辊构造成沿与蚀刻滚筒相同的方向旋转，从而使两个滚筒的表面在相反的方向上彼此滑动。

有利地，印刷单元设置有单个这样的输墨系统，以便进一步最小化用于上墨的油墨量。

有利地，刮墨刀片被定位在蚀刻滚筒上，使得从蚀刻滚筒顶面去除的油墨(通过刮墨刀片)回落到压印线区域中，而无需再循环回路。

有利地，着墨辊沿使油墨朝着压印线区域运送的方向旋转。等效地，蚀刻滚筒沿将油墨推动到压印线区域上方的方向旋转。

有利地，压印线区域位于上墨滚筒和蚀刻滚筒之间的接触线上方。

本发明的目的还通过一种方法来实现，该方法用于对印刷单元的蚀刻滚筒进行上墨，该方法通过油墨出口将油墨提供到压印线区域，使上墨滚筒与蚀刻滚筒在相同的方向上旋转(从而使得它们各自的表面彼此滑动，并将油墨带入和/或保留在压印线区域中)，并在必要时通过添加油墨来控制压印线区域中的油墨液位。

附图说明

图1示出了根据本发明的输墨系统的示意图。

图2示出了用于柔性版印刷机的输墨系统的示意图，其中蚀刻滚筒是网纹辊。

图3示出了用于轮转凹版印刷机的输墨系统的示意图，其中蚀刻滚筒是凹版滚筒。

图4a至图4c示出了与图1所示的系统相比的输墨系统的几种替代布置；我们假设重力沿页面高度方向。

图5示出了油墨液位设置和刮墨刀片组件以及朝向刮墨刀片的夹紧通道的详细视图。

图6以框图形式示出了输墨系统，该系统具有与控制系统的连接。

具体实施方式

图1示出了本发明的实现原理。上墨滚筒3与蚀刻滚筒2接触。在两个滚筒(2，3)之间形成压印线区域8，该压印线区域8用于保持油墨10。油墨通过油墨出口5被带入，该油墨出口5将油墨滴在上墨滚筒2上或直接进入压印线区域8(或在蚀刻滚筒上)。从根本上说，油墨出口被构造成将油墨滴落在油墨在压印线区域8中结束的位置(不经过任何油墨缓冲器)。传感器7监视压印线区域8中的油墨10的液位，以确保在印刷机消耗油墨时对蚀刻滚筒进行适当的上墨。有利地，系统70控制压印线区域中的油墨10的液位。有利地，在确保最佳印刷质量的同时，将油墨液位保持在尽可能低的水平。

压印线区域8定义为上墨滚筒3和蚀刻滚筒2之间在接触线32附近的容积，在这里可以通过仅使用所述这些滚筒(以及一些侧壁和刮墨刀片)来保持油墨。当印刷机运行时，在压印线区域8中存在油墨。接触线是与上墨滚筒3接触的蚀刻滚筒2的母线(它是位于蚀刻滚筒的顶表面的线；该线平行于滚筒的旋转轴线)。

有利地，蚀刻滚筒2根据方向21转动，从而向上推动油墨。在这种构造中，滚筒2的表面首先在无墨区80中行进，然后到达接触线32，然后在压印线区域8中到达油墨10。最后，该表面到达刮墨刀片40，然后将油墨转移到下一个滚筒(或转移至印刷支承体)并再次在无墨区80中终止，依此类推。

等效地，上墨滚筒3在方向31上旋转，该方向将油墨10推向压印线区域(即，首先行进通过压印线区域朝向蚀刻滚筒2)。这种旋转构造在图4A至图4C中示出。换句话说，当上墨滚筒3位于蚀刻滚筒2的左侧时，上墨滚筒3沿顺时针方向旋转(或等效地，当位于蚀刻滚筒2的右侧时，沿逆时针方向旋转)。这样，油墨10被保留在压印线区域8中，而不必在上墨滚筒上使用任何刀片。而且，油墨可以直接输送到上墨滚筒上，上墨滚筒将把油墨朝向压印线区域8推动。也可以直接将其倒入压印线区域8。直接的是指不使用中间缓冲器，例如油墨盘或带有双刮墨刀片的油墨室(油墨缓冲器将无法达到在系统中具有少油墨的目标)。

请注意，图中的空气-油墨分界面由近似直线表示。实际上，它通常是一条凸起的线，其形状取决于诸如蚀刻滚筒和上墨滚筒(2,3)的旋转速度以及方向之类的参数，取决于油墨粘度和滚筒表面的摩擦特性。因此，油墨液位100，即在特定位置的油墨高度(沿着不一定竖直的线测量)，在不考虑所述参数的情况下，不能直接映射到压印线区域8中存在的油墨液位。但是，实际上，在给定的转速范围和粘度值的情况下，可以通过反复试验，通过当油墨液位在这两个边界值(101,102)之间时确保印刷质量良好并且整个输墨系统的反应性也是良好的来确定油墨的最小可接受液位101和最大可接受液位102。

上墨滚筒由旋转系统驱动，该旋转系统构造成控制上墨滚筒3的旋转。该旋转系统可以包括电动机，该电动机独立于驱动蚀刻滚筒的电动机运行。旋转系统也可以是蚀刻滚筒2的电动机和上墨滚筒之间的机械齿轮系统。所述机械齿轮系统在上墨滚筒和蚀刻滚筒之间施加恒定的速度比，并且实现起来比通过使用额外的电动机更便宜。

为了确保用油墨最佳地填充蚀刻滚筒的网穴，上墨滚筒被配置为在蚀刻滚筒上滑动。换句话说，两个滚筒的表面在接触线32处沿相反的方向行进。这种滑动将油墨推到蚀刻滚筒网穴上。它还清洁蚀刻滚筒的顶面，并去除可能存在于蚀刻滚筒顶面上的多余的干油墨(从这个意义上来说，它具有刮墨刀片的冗余功能，从而提高了上墨可靠性，可防止干油墨所造成的缺陷)。

上墨滚筒3可以例如以包括在蚀刻滚筒的旋转速度(大小)的5％至50％之间的速度(大小)旋转；旋转速度测量为滚筒表面的(线性)速度。但是请注意，上墨滚筒3的速度大小可以更慢，等于或大于蚀刻滚筒的速度大小，而不会显著影响上墨质量。优选上墨滚筒3的速度较慢，以限制上墨滚筒的机械磨损。

图2示出了如何在柔性版印刷机中实施本发明，其中使用上墨滚筒3抵靠网纹辊2，该网纹辊2将油墨转移到印刷滚筒。由于压印滚筒20的作用，印刷滚筒22被压靠在支承件4上，从而使印版被印刷在支承件上。

图3示出了如何在轮转凹版印刷机上实施本发明。与图2所示的实施方式相比，输墨系统将油墨直接转移到凹版滚筒中，该凹版滚筒承载着待印刷的图像。因此它使用较少的滚筒，但是可以以相同的方式使用输墨系统。

图4示出了压印线区域8的位置的一些变化。图4A和图4B示出了两个实施方式，其中油墨由于重力而不从其宽侧离开压印线区域(因为压印线区域位于接触线32上方)。图4C示出了替代方案，其中油墨被上墨滚筒向上推，从而防止其从其宽侧离开压印线区域(宽侧在与接触线32相比的压印线区域的相对侧)。上墨滚筒沿如图中所示方向31旋转以保留油墨。如发明内容中所提到的，实施方式4A和4B优于实施方式4C，后者更易于控制。

图5示出了根据本发明的实施方式的详细视图。在该实施方式中，存在夹持刮墨刀片40的夹紧装置41。该夹紧装置具有表面42，当接近刮墨刀片时，该表面42到蚀刻滚筒的距离(43，44)减小。在装置的入口处，距离44大于靠近刮墨刀片的距离43。该夹紧表面42产生压缩，该压缩将油墨推入蚀刻滚筒网穴中，以填充在通过接触线32时未100％填充的网穴。例如，距离44可以设置为3mm，并且距离43设置为1mm。

可选地，夹紧装置还可以构造成限定存在于压印线区域中的油墨的最小液位101。在此，将油墨保持在液位101以上，即保持在夹紧区域的入口上方，可确保在夹紧表面下方不引入空气(实际上，控制系统会留有余量，以确保液位永远不会低于液位101以下)。可以将测量油墨液位的传感器7放置在夹紧装置旁边。当使用空气传感器时，其可以定位成使得其尖端位于油墨的最大液位102处，或者在使用电容式设备的光学超声时，可以将其尖端定位在更远的位置。

刮墨刀片也可以不带任何夹紧装置的情况下使用。可以方便地将其放置在压印线区域上方，以使从蚀刻滚筒2表面去除的油墨向压印线区域8滴落(图5实施方式中的刮墨刀片的布置具有相同的优势)。

用于测量咬合区域中的油墨液位的传感器7可以是各种类型的。它可以是通过空气导管72吹送空气的装置，其与位于空气导管中或将空气吹入所述导管的泵73中的任何位置的压力传感器74组合。如果在印刷机中已经有压缩空气源，则泵73的使用是可选的。传感器7可以是对空气-油墨交界面的接近敏感的电容性装置。它也可能是飞行时间传感器，它测量波离开传感器并从空气-油墨交界面反弹回来的时间。该波可以是超声波、雷达波或光波。在光波的情况下，必须保护传感器免受油墨溅出的影响(光学飞行时间传感器包括直接飞行时间，距离选通成像和相位检测传感器)。使用吹气传感器的优势在于其自清洁能力。

为了在印刷机运行时将压印线区域8中的油墨液位100保持在两个预定义值101、102之间，该印刷机具有一个连接到传感器7和油墨补充系统6的控制系统。无论何时当油墨液位100接近较低的数值101时，系统启动油墨补充系统6，该油墨补充系统6通过油墨出口5提供更多的油墨，同时确保在液位超过最大值102之前停止补充。作为替代的选择，也可以使用恒定比率进行油墨补充，该恒定比率可以当油墨液位接近边界值101、102之一时进行调整。实际上，可以使用任何众所周知的控制技术来将油墨液位保持在两个预定义值101、102之间或在(预定义)平均值100附近。

为了确保蚀刻滚筒2的上墨效果良好，上墨滚筒3必须与蚀刻滚筒2接触。通过两个滚筒之间的接触，我们意味着将上墨滚筒3压在蚀刻滚筒2上，或者两者之间只有几微米的微小空间，该空间被设置使得油墨不会通过压印线区域泄漏。在许多情况下，如果间距超过100微米，则油墨容易在两个滚筒之间泄漏。但是，对于某些粘性油墨，间隙可以达到1mm，而不会导致油墨泄漏。间隙的典型设置是例如10微米。在任何情况下，当将间隙设置为10mm(间隙可调整)时，油墨都会在两个滚筒之间冲刷(flushed)。需要在两个滚筒之间的压力与油墨泄漏的风险之间找到折衷方案(即使在两个滚筒之间存在很小的空间，在接触线32处也存在由于油墨的存在而产生的压力)。压力越大，滚筒的磨损越大，功率消耗越大，泄漏的风险越小。这种折衷是通过反复试验发现的，并且取决于油墨。换句话说，输墨系统适合于将间隙设置在0微米与1000微米之间，并且适合于将冲刷间隙设置成更大的距离，例如5mm，10mm，20mm或更大。(从技术上讲，该系统甚至适合将间隙设置为负值，从而可以设置由滚筒弹性确定的压力值，或者用于补偿上墨滚筒随时间推移的磨损，或者用于补偿在两个印刷滚筒之间的直径差)。根据应用，上墨滚筒上覆盖有橡胶，通用聚合物甚至金属或塑料。

为了设置上墨滚筒之间的压力和/或距离，一个可能的实施方式使用与活塞52和枢转臂53连接的支座54。目标是通过调节支座54的位置并确保活塞在支座位置处向臂所提供的压力Q足够大来将压力设置为值P或将两个滚筒之间的距离设置为给定值。当臂53在任何正常印刷条件下保持与支座54接触时，压力足够大。

活塞和枢转臂的使用允许输墨系统1的某些特殊操作。例如，它允许暂时在上墨滚筒3和蚀刻滚筒2之间产生间隙以引起油墨的泄漏。这种油墨泄漏允许在非常短的时间内(例如少于1秒)部分或完全替换压印线区域8中的油墨10。为了获得给定的印刷特性，可能必须在很短的时间内更换油墨以校正油墨成分。

请注意，为了实现本发明的主要目的之一，即，使得输墨系统中存在的油墨量尽可能少，本发明中公开的输墨系统优选地是唯一用于为蚀刻滚筒上墨的输墨系统。如果我们通过使用类似于DE 10 2004 056 539图1中公开的发明的结构来使用附加的油墨盘，则本发明将失去其大部分意义。通过使用利用压印线区域8的单个输墨系统，输墨系统中的油墨总量可以轻松地低于每米蚀刻滚筒宽度500g，通常低于每米蚀刻滚筒宽度250g，合理地约为每米蚀刻滚筒宽度80g(或每米蚀刻滚筒宽度小于120g)，并且在具有最佳油墨特性时可以低至每米蚀刻滚筒宽度40g。请注意，在某些困难的情况下，对于一个单独的蚀刻系统，可以使用两个公开的输墨系统，与使用油墨盘的解决方案相比，这仍将导致使用更少的油墨。

所谓输墨系统中的油墨总量，是指超过某一点的油墨总量，在该点处油墨不容易被清除而又不产生浪费或不容易被新油墨替换。它是在被具有校正(或不同)特性的油墨替换之前，印刷系统必须消耗(或丢弃)的油墨量。在此，它包括油墨出口5和压印线区域中的油墨。它不包括连接到油墨出口的任何油墨盒，因为该油墨盒被设计为需要更换，并且油墨盒内的油墨可以轻松地重复使用。在使用油墨盘或带有双刮墨刀片的油墨腔的更传统的输墨系统中，由于不容易去除油墨并且用新油墨替换该油墨(无浪费)，所以在油墨盘或双刮墨刀片腔中的油墨是输墨系统中的油墨总量的一部分。

请注意，本发明可以实现为对现有印刷机的改进。为此，需要提供(至少)一个上墨滚筒、一个油墨出口和一个传感器，以测量通过将上墨滚筒与印刷机已经存在的蚀刻滚筒接触而形成的压印线区域中的油墨液位。

请注意，印刷单元是印刷机的一部分，其功能是印刷单色的印刷作业。例如，可能有一个用于印刷黄色的印刷单元，另一个用于印刷黑色的印刷单元，等等。还存在一些印刷光泽的印刷单元。通过使支承体/纸张/卷筒纸经过印刷机中的多个印刷单元来获得最终印刷。

Claims (13)

1.一种用于旋转印刷装置的输墨系统（1），包括

-上墨滚筒（3）和蚀刻滚筒（2），其布置成将它们之间的油墨（10）保持在压印线区域（8）中；

-油墨出口（5），其构造成向所述压印线区域（8）提供油墨（10）；

-传感器（7），其被配置为测量所述压印线区域（8）中的油墨液位（100），

其中所述上墨滚筒（3）和所述蚀刻滚筒（2）构造成沿相同方向（31，21）转动，并且所述上墨滚筒（3）被配置为在适于将油墨通过所述压印线区域（8）朝向所述蚀刻滚筒（2）运送的方向（31）上旋转。

2.根据权利要求1所述的输墨系统，还包括控制系统（70），其功能性地连接至所述传感器（7），并被配置为控制所述压印线区域（8）中的所述油墨液位（100）。

3.根据权利要求2所述的输墨系统，其中所述控制系统（70）被配置为将所述压印线区域（8）中的所述油墨液位（100）保持在两个预定值（101，102）之间。

4.根据权利要求1所述的输墨系统，还包括刮墨刀片（40），其被配置为从所述蚀刻滚筒（2）的顶面去除油墨并且定位于所述压印线区域（8）上方。

5.根据权利要求4所述的输墨系统，还包括机械系统（52，53，54），以控制压力（P）或所述蚀刻滚筒（2）与所述上墨滚筒（3）之间的间隙。

6.根据前述权利要求中任一项所述的输墨系统，其中所述传感器（7）包括将空气吹向所述压印线区域（8）的空气导管（72）和感测所述空气的压力的压力传感器（71），所述空气导管被定位成使得空气压力随所述压印线区域（8）中的所述油墨液位（100）而变化。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的输墨系统，其中所述传感器（7）是光学飞行时间传感器。

8.印刷单元，其包括根据前述权利要求中任一项所述的输墨系统。

9.具有单个输墨系统的印刷单元，其中所述输墨系统的特征在于权利要求1-7中的任一项。

10.一种用于包括沿着接触线（32）与蚀刻滚筒（2）保持接触的上墨滚筒（3）和油墨出口（5）的印刷单元的，使用最少量的油墨（10）对所述蚀刻滚筒（2）进行上墨的方法，所述方法包括

-通过所述油墨出口（5）向位于所述油墨出口（5）和所述接触线（32）之间的压印线区域（8）提供油墨；

-沿与所述蚀刻滚筒（2）相同的方向旋转所述上墨滚筒（3），以将油墨（10）保留在所述压印线区域（8）中；

-在必要时通过添加油墨来控制所述压印线区域（8）中的油墨液位（100），

其中所述蚀刻滚筒（2）沿将油墨推动到所述压印线区域（8）上方的方向（21）旋转。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述油墨液位（100）被设置为使得与所述蚀刻滚筒（2）接触的油墨总量不超过每米蚀刻滚筒宽度500克。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述油墨液位（100）被设置为使得与所述蚀刻滚筒（2）接触的油墨总量不超过每米蚀刻滚筒宽度500克。

13.根据权利要求10、11或12所述的方法，其中将油墨从所述油墨出口（5）直接注入到所述压印线区域（8）中或直接注入到所述上墨滚筒（3）上。

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