CN114025965A - 使用压力的墨分配系统 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于为印刷机分配精确且连续的分量的墨（5）的墨分配系统（1）。墨分配系统（1）可以组合成更复杂的墨分配系统（1），该系统使用两个腔室（2、22），两个腔室（2、22）具有不同浓度的墨（5、25）以分配具有精确、可调节的和稳定的墨浓度的墨（5、25）。当速度或任何环境参数变化时，墨分配系统（1）可用于补偿印刷机中观察到的质量偏差。

Description

使用压力的墨分配系统

技术领域

本发明涉及用于印刷机器的供墨系统。详细而言，本发明涉及用于将精确分量的墨输送到印刷机器的系统。

背景技术

一台印刷机器由若干印刷单元组成；每个印刷单元在基片上印刷一种颜色。颜色的组合产生彩色印刷图案。现代机器提供联机质量控制系统，该系统验证经印刷材料的质量并将结果反馈给印刷单元。质量控制可以在印刷过程结束时进行，也可以在每个单元之后进行。就质量控制而言，从检测到质量问题到解决问题之间的反应时间是很重要的。印刷单元可以通过修改例如印刷压力、墨温度、墨成分、图案排列等的印刷参数来解决质量问题。为了对涉及墨成分或墨温度的参数作出反应，现代印刷单元倾向于将在与印刷设备直接接触的墨缓冲器中使用的墨量减至最小。墨缓冲器可以是例如墨盘、具有双刮墨刀的储存器或印刷滚筒与供墨滚筒之间的墨隙。为了处理小的墨缓冲器或调节墨混合物，需要一个精确的墨分配系统。

发明内容

本发明公开一种使用气压来控制墨的分配的墨分配系统。分配系统包括用于使墨维持受压的第一腔室。压力源向腔室输送空气以调节腔室中的压力。第一墨通道将腔室的输出端连接到墨分配系统的输出端。腔室中的压力用作控制流出腔室和流出分配系统的墨流量(或等效地为墨量)的参数。控制系统监测由系统分配的墨流量以调节输送到腔室的压力，从而调节墨流量。

传感器可以是流量传感器和/或测量液位(以及由此可选地通过分辨出容器形状和尺寸而测量的墨的体积)的传感器。使用流量传感器时，传感器放置在墨通道上。流量是最方便(直接/快速反应)调节的值，因此流量传感器是优选技术方案。使用液位传感器时，它可以放置在腔室内或系统输出端之后(以测量所输送的墨的液位)。(在输出端输送的或留在腔室中的)墨的体积/量是使用液位传感器获得的，或者可以通过将流量传感器的读数在时间上以积分来计算。墨流量是通过使用流量传感器获得的，或者可以通过将液位传感器的读数对时间求导来计算。

使用压力控制墨流量允许非常精确地控制流量。通过调节流量，系统连续分配墨，即使系统可以停止和再启动流量。使用压力还允许非常精确地控制(在墨缓冲器中的)墨的液位，因为液位是墨流积累的结果。

有利地，为了在输出端调节墨的成分，该系统包括使墨维持受压的第二腔室。一般认为第二腔室中的墨的成分不同于第一腔室中的墨的成分。从第二腔室出来的墨经由第二墨通道输送。第二墨通道在接合点流入第一墨通道。产生的墨混合物用混合器处理以获得均相混合物。此外，分配单元包括第二压力源(第二压力源是第二墨通道的一部分)或者包括在接合点的混合阀以控制来自每个通道的被混合的墨的相对量。结果，分配系统可以控制分配系统输出端的总的墨流量，以及分别源自第一腔室和第二腔室的墨的相对流量，从而控制墨成分。

在使用第二压力源的构造中，第二压力源向第二腔室输送空气以调节腔室压力。该系统还包括第二传感器以测量流出第二腔室的墨流量(在与第一通道的接合点之前)。优选地，第一传感器被构造成测量源自第一腔室的墨流量(换言之，第一传感器优选地被放置在混合点之前的第一墨通道上)。

在使用混合阀的构造中，第一压力源可以连接到第一腔室和第二腔室。

这里使用的压力源被构造成设置可控的压力值。换句话说，压力源的输出端的压力(实际上)可以设置为两个压力边界之间的任何值。

有利地，为了再填充(一个或多个)腔室，可以将墨储存器附接到每个腔室。由于有泵，墨储存器可以用墨再填充腔室，而不必为腔室减压，因此不必中断印刷过程。墨储存器保持在环境压力下以允许方便地再填充。可选地，在墨储存器与墨腔室之间放置有止回阀，以防止在泵空转时墨流回墨储存器。

本发明还涉及一种结合了控制墨成分的分配系统的印刷单元。该分配系统非常适于使用固定版的印刷单元类型，即凹版印刷、柔版印刷或胶版印刷单元，每个单元印刷单个颜色通道。在单元的输出端使用光学传感器来测量印刷介质上的光学参数(例如光密度、亮度或色块的光谱)。当测量值与指定值不匹配时，控制系统改变墨的相对混合以达到或接近指定值。请注意，不需要知道每个通道中墨的(绝对)成分。墨的绝对混合比例也无须知道。分配系统只须能够改变源自每个腔室的墨的相对比例(并保持稳定)，以及改变总的墨流量(并保持稳定)。

本发明是关于分配精确分量的墨，当使用两个或更多个墨腔室时可选地具有可调节的成分。本发明特别适于在分配系统的输出端与印刷介质之间具有非常小的墨缓冲器的供墨系统。详细而言，在所述供墨系统中，在墨缓冲器与墨腔室之间没有墨的再循环。详细而言，没有从墨缓冲器到墨腔室或到墨再填充储存器的返回通道。

附图说明

本发明的实施例在附图中通过示例示出，其中附图标记表示相同或相似的元件并且其中；

图1A示出具有腔室、压力源和传感器的墨分配系统的示例；

图1B示出图1A的示例，描绘了基于流量传感器读数来控制泵的压力的反馈回路；

图2示出用于控制墨成分的分配系统的示例，该示例由一个压力源、两个腔室以及具有混合阀的混合器组成；

图3示出图2中的示例的变体，其中混合阀被两个压力源替代；

图4示出图2的示例，其中再填充储存器连接到每个腔室；

图5示出图3的示例，其中再填充储存器连接到每个腔室；

图6示出图2的示例，其中仅使用一个传感器；

图7示出图3的示例，该示例描述控制系统；

图8示出图6的示例，其中传感器被监测墨缓冲器中的墨量的传感器替代；

图9示出图7的示例，该示例使用附加的传感器来监测墨缓冲器中的墨量。

具体实施方式

图1A和1B示出使用连接到(第一)压力源4的(第一)腔室2的墨分配系统1的示例。所述压力源在腔室2中产生可控压力，导致墨5被动穿过墨出口13进入(第一)墨通道3。(第一)传感器6测量朝分配单元输出端14流经通道3的墨的流量。通过改变输送到腔室2的压力、例如通过作用于由压力源4输送的空气的量和/或压力，来控制墨流量。这个技术方案允许精确且连续的墨分配。

请注意，本文中公开和要求保护的任何压力源可以是连接到可控空气阀(例如比例阀)的具有恒压的加压空气源，或者可以是泵。所述可控空气阀输送加压空气源中存在的压力的(可设置的)一小部分。此外，当提到两个压力源时，可以是指具有两个可控气阀的单个加压空气源。

本文中的压力源4、24输送加压空气。空气是指任何不会影响墨质量的气体(它可能是CO2)——但优选地是空气。

(本文中的任何示例性腔室的)腔室入口12和出口13优选地定位和构造成使得进入腔室的空气推动墨穿过出口13，而不会产生气泡或任何其他人工制品。有利地，所述出口定位成使得所述腔室可以被受压空气排空。例如，为了实现这个特性，入口12可位于腔室2的顶部而所述出口位于腔室2的底部。

图2示出构造成调节输出端14的墨成分的分配系统的示例。该分配系统由连接到相同压力源4的两个腔室2、22构成。每个腔室连接到其各自的墨通道3、23，墨通道3、23将墨输送到分配输出端14。墨混合器10被放置在墨通道的路径上，以将来自第一腔室2(即，来自第一墨通道3)的墨5与来自第二腔室22(即来自第二墨通道23)的墨25混合在一起。混合器10被构造成输送均相的墨混合物。为了控制墨成分，混合器10包括——或连接到——混合阀11，混合阀11的功能是控制从每个通道3、23提取的墨的相对量。有利地，所述混合器能够设置混合器输出端的任何墨比率，从由源自腔室2的墨5的100％构成的墨成分到由源自腔室22的墨25的100％构成的成分。第二传感器26被放置在第二墨通道23上以测量从第二腔室22出来的墨流量。第一传感器6被放置在第一墨通道3上的混合器的上游以测量从第一腔室2出来的墨流量。作为替代方案，第一传感器6可以放置在混合器10的下游，从而测量由分配系统1输送的总的墨流量。控制系统连接到两个传感器6、26，连接到混合阀11以及连接到压力源，以控制由所述系统分配的墨的量和成分(压力源影响总的墨流量，而混合器影响墨成分)。

请注意，为了获得反应系统，所述墨通道的接合点17和所述分配系统的输出端之间的路径长度应保持尽可能短。因此，所述分配系统的输出端可以是所述混合器的输出端。此外，所述混合器可以是无源装置，或有源装置，其中由马达作用的元件(例如旋转螺旋状物、旋转元件或振动体)混合所述混合器内的墨。

假设所述第一腔室和所述第二腔室充满了具有不同特性的墨以调节墨成分。例如，第一腔室2可以充满颜料浓度低于规格的墨，而第二腔室22可以充满颜料浓度高于规格的墨。通过控制墨比例(例如通过作用于混合阀11)，系统1可以分配具有可调浓度的墨。这种调节能力允许墨分配系统1补偿由环境参数如温度或湿度或由于印刷硬件的磨损引起的印刷不稳定性。为此，结合了分配系统的印刷机器(或印刷单元)必须有一个监测印刷质量并反馈测量值的传感器。将测量值与期望值进行比较以调整被分配的墨的成分和/或量。

图3示出一个示例，其中与图2相比，通过使用附加的压力源24取代混合阀11来控制墨成分。因此，第一压力源4连接到第一腔室2，而第二压力源24连接到第二腔室22。由系统分配的墨的量和成分通过单独控制由两个压力源4、24中的每一个输送的压力来控制。作为替代，流量传感器6、26可由所述混合阀下游的墨通道3上的单个流量传感器6替代。

图4示出通过添加再填充系统的图2的示例。由于所述再填充系统，所述分配系统可以不间断地起作用。第一墨储存器7通过再填充通道9连接到第一腔室2。所述墨储存器有利地保持在环境压力下，从而允许简单的再填充方法。再填充通道上的再填充压力源8用于将墨从墨储存器7推向腔室2。再填充压力源8补偿墨储存器7和腔室2之间的压力差。请注意，像图4中的那些墨储存器(7、27)(以及相关的再填充通道和压力源)可以添加到本文的任何腔室，以使墨(再)填充所述腔室。此处，第二储存器27通过具有再填充泵28的第二再填充通道29连接到第二腔室22。所述再填充泵可以是例如隔膜泵、齿轮泵、蠕动泵或活塞。优选地，止回阀19放置在再填充通道(9、29)上以防止腔室减压和/或防止墨从所述腔室流回所述储存器。所述止回阀在压力源8与所述储存器结合成单个装置的实施例中特别有用，以防止在印刷期间将储存器替换为新储存器时所述腔室发生减压。请注意，无须替换储存器；印刷过程中可能会再填充储存器；止回阀19在墨分配系统1的使用和压力源8的类型的选择方面提供了更大的灵活性。

图5示出一个示例，其中与图4相比，通过使用附加的压力源24取代混合阀11来控制墨成分。在该示例中，流量传感器26不是可选的。

图6示出对图2的示例的修改，该修改仅使用一个传感器。图6的分配系统适于具有光学传感器37的印刷机器，光学传感器37监测印刷介质34(未示出)的质量。传感器6测量由所述单元分配的总墨流量。此测量值用于确保所述印刷单元的供墨系统中不会有过多或过少的墨。此外，所述印刷机器或印刷单元的光学传感器37的反馈(或通常是所述质量控制系统的反馈)用于通过作用于混合阀11来设置或校正墨混合比例。

图7示出图5的示例，其示出控制系统100。图7的分配系统适于具有光学传感器37的印刷机器，光学传感器37监测印刷介质34(未示出)质量。流量传感器6、26测量由每个墨腔室2、22分配的墨流量。此外，所述印刷机器或印刷单元的光学传感器37的反馈(或通常是所述质量控制系统的反馈)用于通过分别作用于压力源2、24的相对压力和总压力以及使用流量传感器6、26监测产生的墨流量，来设置或校正墨混合比例和墨混合量。

图8示出图6的示例的修改，其中传感器6被液位传感器替换，该液位传感器测量存在于所述印刷单元的供墨系统的墨缓冲器35中的墨的液位。根据优选实施例，通过利用所述印刷单元的供墨滚筒31与蚀刻滚筒30(网纹或凹版滚筒或者印版滚筒)之间的辊隙上方的区域来实现供墨缓冲器。然而，所述供墨缓冲器可以使用墨盘或带有双刮墨刀的腔室来实现。所述液位传感器用于控制分配系统1须随时间输送的墨量。印刷单元具有光学传感器37，光学传感器37监测基片34上的印刷质量并且反馈测量值。将测量值与期望值进行比较，以调整分配的墨的成分(即调整混合阀设置)。请注意，图8显示印刷辊的部分是概略的：蚀刻滚筒30与压印滚筒32之间的滚筒数量可取决于印刷技术的类型(此处绘出凹版印刷技术)而变化。

图9示出根据图7示例的实施例，其中液位传感器测量在所述印刷单元的供墨系统的墨缓冲器35中存在的墨的液位。如在图8的示例中，通过利用所述印刷单元的供墨滚筒31与蚀刻滚筒30(网纹或凹版滚筒或印版滚筒)之间的辊隙上方的区域来实现供墨缓冲器。然而，所述供墨缓冲器可以使用墨盘或带有双刮墨刀的腔室来实现。所述液位传感器用于确保所述墨缓冲器中有足够的墨。印刷单元具有光学传感器37，光学传感器37监测基片34上的印刷质量并且反馈测量值。将测量值与期望值进行比较以调整分配的墨的成分(即调整压力源4、24的相对压力)。请注意，图9显示印刷辊的部分是概略的：蚀刻滚筒30与压印滚筒32之间的滚筒数量可取决于印刷技术的类型(此处描绘的是凹版印刷技术)而变化。

用于控制本发明的任何实施例的所述控制系统将所述传感器的读数和来自所述印刷机器/单元的质量控制系统的信息条作为输入。该信息条可以是读取经印刷的基材的光学传感器的测量值(连同其期望值)，或者是更抽象的信息条，该更抽象的信息条指示系统以一定方式改变墨特性、或者增加或减少由系统1分配的墨流量。所述控制系统向压力源4、24和/或混合阀输出控制信号，从而控制由系统1分配的总的墨量，并且如果适用时控制分配的墨的成分。

本文中适于控制墨成分的示例可以扩展到使用任意数量的腔室(大于两个)的实施例。这将允许例如通过影响分配的墨的色调和浓度来控制墨成分的多于一个的参数。

请注意，当本文提及分配系统的示例时，它意味着根据本发明的分配系统的示例性实施例。

请注意，要调节墨的成分以获得目标值，只须能够修改墨混合物中墨的相对量，而无须测量绝对值。例如，所述系统无须知道图2的示例的墨混合物由57％的墨5和43％的墨25组成，但只须能够改变该比率并能够保持该比率恒定。

请注意，第一墨通道3将腔室2的输出端连接到分配系统14的输出端，而第二墨通道23将腔室22的输出端连接到接合部17。因此，在接合部17之后，第一墨通道3可以容纳来自若干墨腔室的墨。

如图所示，所述分配系统的输出端14可以是单个输出端，或者它可以是多个：一组连接部，其优选地具有相同的长度，可以将所述混合器的输出端连接到所述分配系统的若干输出端14。以这种方式，分配的墨可以分布在更大的区域上或沿着一条管线分布。

实际上，所述腔室中使用的压力范围通常在1巴与2巴之间，例如1.5巴。然而，它们的范围可以从0.1巴到3巴。

请注意，所述压力用于将墨从系统1推出。所述分配系统通常连续地分配墨，但也可能在有需要时停止和再启动。考虑到所述系统中包含的受压空气/墨的体积，这种停止和再启动过程的频率比喷墨印刷中使用的频率慢若干数量级，在喷墨印刷中，分配的墨用于生成图案。

确定腔室2、22的体积，使得当以全速、全宽度和100％墨覆盖率使用所述印刷单元时，所述腔室被设计为在5至10分钟内消耗其墨容量。这是操作人员在不中断印刷过程的情况下将空的墨储存器7、27替换为新的、满的墨储存器所需的时间。在我们的实施中，腔室2、22包含三升墨。或者，腔室2、22可以包含二至五升的墨。在任何情况下，墨腔室的容量都大于0.1升。请注意，操作人员可以简单地用新墨再填充所述储存器，而不是用新的、满的储存器替换储存器7、27。

固定印版是指在整个印刷作业期间都相同的图片(与图片可以逐页变化的数字印刷相反)。

请注意，当所述分配系统运作时，墨会沿着从上游到下游的路径流动。

Claims (11)

1.一种墨分配系统（1），其包括：

- 第一腔室（2），其被构造成使墨（5）维持受压；

- 第一墨通道（3），其将所述第一腔室的输出端（13）连接到所述墨分配系统的输出端（14）；

- 第一压力源（4），其被构造成向所述第一腔室（2）输送具有可调压力的空气；

- 第一传感器（6），其被构造成测量墨量或墨流量；

- 控制系统（100），其在功能上连接到所述第一压力源（4）以及连接到所述第一传感器（6）；

其特征在于，所述控制系统（100）被构造成通过调节输送到所述第一腔室（2）的压力值来控制由所述墨分配系统（1）输出的墨量。

2.根据权利要求1所述的墨分配系统，还包括：

- 第二腔室（22），其被构造成使墨（25）维持受压；

- 第二墨通道（23），其将所述第二腔室的输出端连接到接合部（17），所述接合部（17）将所述第二墨通道（23）与所述第一墨通道（3）接合；

- 混合器（10），其根据所述第一墨通道（3）上的墨流量而位于所述接合部（17）或所述接合部（17）的下游，并且构造成将源自两个腔室（2、22）的墨混合在一起并将产生的混合物输出到所述墨分配系统（1）的输出端（14）。

3.根据权利要求1所述的墨分配系统，其特征在于，所述第一传感器（6）被构造成测量源自所述第一腔室（2）的墨流量。

4.根据要求2或3所述的墨分配系统，还包括：

- 第二传感器（26），其被构造成测量源自所述第二腔室（22）的墨流量或者被构造成测量所述第二腔室（22）内的墨量；

- 第二压力源（24），其被构造成向所述第二腔室（22）输送具有可调压力的空气；

其特征在于，所述控制系统（100）被构造成通过调节由所述第二压力源（24）输送的压力值来控制源自所述第二腔室的墨流量，从而控制由所述墨分配系统（1）输送的总墨量以及源自每个腔室（2、22）的相对墨量。

5.根据权利要求2所述的墨分配系统，还包括：

- 在所述接合部（17）的混合阀（11），其控制分别源自所述第一腔室和所述第二腔室（2、22）的被混合墨的相对量；

并且其中所述第一压力源（4）连接到所述第一腔室和所述第二腔室（2、22）以利用可调压力将空气输送到两个腔室（2、22）。

6.根据权利要求1或3所述的墨分配系统，还包括被构造成将墨输送到所述第一腔室（2）的第一墨储存器（7）。

7.根据权利要求2所述的墨分配系统，还包括：

- 第一墨储存器（7），其被构造成将墨输送到所述第一腔室（2）；

- 第二墨储存器（27），其被构造成将墨输送到所述第二腔室（22）。

8.根据权利要求7和4所述的墨分配系统。

9.根据权利要求7和5所述的墨分配系统。

10.一种旋转印刷装置，其包括：

- 根据权利要求4或5或8或9的墨分配系统；

- 子系统，其包括滚筒组和墨缓冲器（35），所述子系统被构造成在介质（34）上印刷固定印版的单色通道和控制标记；

- 光学传感器（37），其被构造成从所述介质（34）上已印刷的控制标记测量光学参数并且被连接到所述控制系统（100）；

- 其中所述墨分配系统（1）被构造成向所述子系统提供墨；

- 其中所述控制系统（100）在功能上连接到所述光学传感器，并且被构造成每当所测量的光学参数偏离目标值时，改变源自每个腔室的所述墨的相对量以使所测量的光学参数与目标值匹配。

11.根据权利要求10所述的旋转印刷单元，其特征在于，从所述墨缓冲器（35）到所述墨分配系统不存在墨再循环通道，所述墨再循环通道被构造成用于将墨从所述墨储存器（35）输送到所述墨分配系统。

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