CN1043469A - 印刷机的加热器组件 - Google Patents

Abstract

在一个喷墨式印刷机中，加热器被安装成与喷墨笔一起移动，使材料片上的印行能够在它们喷印时就几乎同时受到加热。喷印之后，材料片被一个加热了的辊件熨展平以达到进一步干燥油墨和避免皱褶的目的。

Description

本发明一般地涉及印刷机，更具体地说明是涉及喷墨式印刷机，这种印刷机是将含水油墨喷印在一张吸水材料片（medium    sheet）（例如纸）上。

传统的喷墨式印刷机包括有着墨装置，通常称之为“笔”，它用来把墨点淀积在被印刷的材料片上。一般来说，这些墨点包含有一定比例的水份，印刷之后必须将它们蒸干，使它们脱水而将墨迹永久地固定在材料片上。随着对于高含水油墨（其中许多油墨所含的水份几乎占了重量的百分之百）使用的增加，也就带来了一些印刷上的问题。这类问题之一就是材料片印刷面上浸湿的纤维比其背面干燥的纤维隆起许多。这样一种通常称为不均匀膨胀的效应造成了材料片上褶皱似的隆起或皱纹。在普通纸上印刷时，在喷印含水油墨之后600毫秒就会有皱纹产生。

另外，高含水的油墨也造了材料干燥的困难。习惯上对于材料片上油墨的干燥是在印完一整张之后对其进行加热来实现。这种做法对于应用高含水油墨的情形来说存在一些缺陷。例如，一张被印刷的材料片从喷印位置移到干燥位置的途中极易被抹得模糊起来。而且，高含水的油墨常常在干燥工作完成之前就已浸润了纸的纤维并顺着纤维向外洇开。这种“洇”的现象会损害印在材料上的文字或图象所呈现的效果，并且对于被印材料片背面所呈现的印刷面貌也会带来不良影响。

许多现代油墨的高含水性质也会给喷墨式印刷机的工作效率带来消极影响。例如，为了保证高含水油墨进行干燥所需要的适当时间，喷墨式印刷机的印刷速度也许不得不降下来，或者也许就得增加印刷机上干燥器的尺寸。虽然为了更快地干燥油墨可以提高干燥器的温度，但这是有限度的，即温度不能提高到使被印刷材料片被灼焦的程度。

除了上述问题之外，高含水油墨还会以一些显著的方式消极地影响喷墨印刷的质量。例如，由于喷墨印刷一般都是横向依次地从材料片表面上的一个点移到下一个点顺序进行喷印，于是正在喷印的点上的笔-纸之间的间隙会受相邻点的受湿凸皱的影响而超差。双向喷墨印刷对于笔-材料片间隙的要求是异常严格的。（所谓双向喷墨印刷就是当喷墨嘴在材料片表面上从右到左和从左到右横向移动时都喷出墨滴留下墨点趟）在双向喷印中，只有当笔纸间隔的误差始终保持在大约±0.0025英寸的允差范围内，它所引起的印刷缺陷才是可以被容忍和接受的。

综上所述可以看到，喷墨式印刷工艺需要改进工艺方式和装置，从而减少材料片的褶皱以及避免高含水油墨在干燥式序之前出现渗洇和被蹭抹的情况。

概括来说，本发明提出了一种喷墨印刷组件，它包括一个喷墨笔和沿着喷印轨迹对材料片上的局部位置进行加热的加热器装置，这个加热器装置使在喷墨笔喷出过程中立即使墨迹暴露于高温之下。在本发明优选实施方案中，加热器装置包含有第一加热器和第二加热器，它们被安装成在喷墨之前和喷墨之后都对每一喷印行加热。另外在本发明的优选实施方案中，喷墨笔和这两个加热器都安装成在印刷过程中可以往复横过被印刷的材料片。

在另一个实施方案中，在距喷墨笔某一间隔的位置上安排一辅助加热器，用于加热被印刷材料片的印刷表面的。最好，这个辅助加热器包含有一对辊子，其中至少有一个被加热，它们的作用是熨平被印刷的材料片除去上面的褶皱。

结合附图参阅后面说明，可以体会到本发明的诸多特征和优点，在这些附图中：

图1是本发明所提出的喷墨式印刷机组件的一个正视图;

图2是图1所示组件中加热器的一种布局配置的底平面视图;

图3是沿走纸方向看去所看到的图1组件工作情况示意图;

图4是图1所示组件组合上一个辅助加热器后的侧轮廓图。

图1概略地表示出了一个喷墨笔架20，有时称其为“喷印头”。喷墨笔架可滑动地安装在一导向轴30上，喷墨笔架20上可以装截一支或多支喷墨笔40，其安排要使之能在被印材料片50的表面上形成印刷行。更具体一点，笔架20由导向轴30支撑，从而使喷墨笔40可以沿着与材料片侧边垂直的方向往复横过材料片50，同时保持平行于材料片。（在图1中，喷墨笔的横过移动平行于导向轴30的中心线。）一个电机驱动的部件，如一条传送带，与笔架20机械耦合，从而驱动笔架20在导向轴30上往复移动。

如图1所示，笔架20载着一个加热器60，例如电热型加热器，这个加热器邻近喷墨笔的一侧安装，它面向材料片50的表面并且尽可能靠近片50的表面。最好，至少再将另外一个加热器70安装在喷墨笔40的与第一加热器60相对的另一侧。这样，在所说明的实施方案中，两个加热器60和70都面对着材料片50的表面。实际上这两个加热器不必分开，而做成是一个环绕着喷墨笔的单个加热器，使它们在喷印前后喷印墨笔附近立即对每一条印行进行加热

现在概略地介绍一下图1所示系统的工作过程。首先，假设这个喷墨式印刷机是双向型的，所以当笔架20沿着导向轴30往复移动时喷墨笔40就横过材料片50的表面印上墨滴趟（swath）。在每一趟印迹上，墨点成列印刷，复盖材料片上的一排这样的行称为一条“印行”。一般情况下，在每次改变喷印行进方向的瞬间，被印刷的材料片都要移动变位一次，使得各印行之间具有大致相等的间隔。（在图1中，材料片移动变位方向垂直于图面）。

在图1所示的实施方案中，由于加热器60和70安装在笔架20上，所以当喷墨笔40在印行上淀积下油墨之前和之后，加热器也从材料片表面上这条印行的正上方掠过。因此，笔架上的前导加热器将对着第一条印行上即将被喷印的区域进行对流加热。然后，该区域被喷印之后，尾随加热器几乎是立即（即约50毫秒之内）就对每条印行进行干燥。因此，图1所示的系统功能是当构成印行的墨点即将真正渗入材料片纤维之前、或有可能与相邻的墨点融汇在一起之前、或有产生皱纹之前就对喷印行进行干燥。

在图1所示的喷印头的工作过程中，沿着印行的局部区域被加热到的温度是由加热器60和70的温度来控制的。一般来说，各加热器的温度是通过改变流过电热丝的电流来控制的。例如，在普通平纸上喷印，纸片表面定点喷印区域的温度通常不高于会使其受热变褐的温度，即大约160℃。

图2表示了加热器60和70具体配置情况的一个例子。在这种配置情况中，每个加热器都包含一条电热丝80，它接于两个接电端子100之间并且盘在一个电热丝盘90的工作平面上。在所述的实施方案中，电热丝80为电阻金属化图形，通常是螺旋形或波折形。最好电热丝盘90采用电绝丝和隔热材料制做，以防止电热丝80的热量造成喷墨笔40或笔架20的变形。电热丝盘90常用铝土陶瓷制做，电热丝80常用钨制做。实际上最好再给电热丝盘和电热丝覆盖上一个薄的玻璃保护层。

一般来说，电热丝盘90的工作平面的表面安装成与被印表面平行，一般在印行上方大约2毫米或更低的一个高度上。实际上，这样的间隔使被喷材料片表面基本受到的是对流加热以及辐射加热。由于主要是靠强制的对流将热传递到材料片50上，所以将空气吹过加热器和材料片表面之间能提高热传导递效果。

从图3可以进一步了解加热器60和70的工作情况，图3示出喷墨笔40沿着箭头A的方向横过被印材料片50，同时有选择地把墨滴120淀积在材料片表面。（在图3中，材料片运动的方向是穿入或穿出图面）。在喷墨笔40的移动方向A上，加热器60在喷墨笔40前面并且预热沿着每一印行的局部区域。当各个局部区域被预热时，表面湿与被蒸发或被驱入材料片50的深层。所以，当墨滴120从喷墨毛40射出后，接触到材料片表面热的、干燥的纤维上，立即开始被干燥。

图3还示出加热器70尾随着喷墨笔40在印行上沿着方向A移动的情况。可以看出，尾随加热器70的作用是蒸干并固定那些构成印行的墨滴120。另外，尾随加热70所提供的热还驱使墨滴中的液态胶合剂渗入材料片表面上和表面深处的纤维。这后一种作用改善了印刷外观效果，并且带来这样一种实际的好处，即当被印刷的材料片继续被处理和运输时可以减少墨迹被蹭抹的情形出现。再有，尾随加热器70通过驱赶墨滴中的潮气在材料上散开，有助于使整个被印刷的材料片达到均匀一致的潮气分布，这样，就减少了材料起趋的可能，还应该指出，加热器60和70对流加热喷墨笔40附近的空气，从而也起到了防止潮气在喷墨笔上冷凝的作用。

实际上，安装在笔架上的加热器60和70比以往的静止不动的干燥器尺寸要小。将安装在笔架上的加热器的尺寸做得较小，是考虑到这样一个事实：用静止的加热器去除已经渗入薄片的潮气困难较大，而用安装在笔架上的加热器来干燥喷印的油墨却困难较小并足以使墨滴避免湿薄片。试验表明，当使用安装在笔架上的加热器时，由于蒸发了材料片表面的湿气并且使材料片内温度分布更均匀，这就大大减少了纸皱曲的可能性。在实际效果上看，采用安装在笔架上的加热器大大减少和消除了喷墨式印刷机对尺寸较大的静止式干燥器的需求。因此，采用安装在笔架上的加热器，不但能减小喷墨式印刷机的尺寸，并能保留印刷的高质量的和正常的印刷速度。

图4表示一个如上所述的安装在笔架上的加热器与一个辊式加热器组合，这个辊式加热器的整体用标号130来标注。在实用中，在印制具有很大着墨面积、质量要求较高的图片时，图4所示的系统特别具有应用价值。在这样在应用中，尽管用安装在笔架上的加热器来干燥油墨以避免蹭抹现象是足够的，但是常常需要进一步加热材料片，以便去除残余的油墨潮气并去除残存潮气所形成的材料片上的皱褶。

在图4所表明的实施方案中，辊式加热器130是一个空心的、细长的圆柱形件131，它平行于导向轴30的方向安装，并且其位置设计成能够与喷印后的材料片50滚动接触。在该优选实施方案中，圆柱形件131用金属制成并覆盖一层导热的非粘性的材料，如聚四氟乙烯。在圆柱131的轴线上安装一个加热灯140。在本优选实施方案中，还可以在材料片50的背侧对着辊式加热器130设置一个压辊150，使材料片被挤压在两个辊子的辊隙中。压辊150可以同时起辅助加热作用，或者代替辊130起到加热作用。

现在介绍图4所示系统的工作。开始假定辊130和150由一个公共动力驱动，具有相同的表面速度，以足够的压力靠在一起，带动材料片50而\不致让材料片滑移。还可以再假设安装在笔架20上、随着笔架上的喷墨笔40移动的加热器60和70未能将材料片50彻底干燥，但是大部分水分已被除去，从而在辊130和150之间辊隙的前头不会出现墨珠。这样，当灯140通电对辊130进行辐射加热（通常达到大约160℃到190℃）时，如果材料片50从辊130和150的辊隙中穿过，那么它也就被传导过来的热量所加热。材料片50被加热的温度一般是辊子温度和材料片移动速度的函数。总之，辊130和150之间的辊隙压力和热量提供了一种熨效果，它去除了潮气使被印刷的材料片充分干燥，并且熨平了材料片的皱褶，因此保证了被印刷材料片的外观效果。

此外再强调一下，在图4的系统中，在被印刷的材料片送入辊式加热器130之前，安装在笔架车上的加热器并不将印行彻底干燥。这样做是因为材料片中的剩余膨胀潮气对辊式加热器熨平材料片的皱褶是很重要的。对这一作用的解释是：材料片中存留潮气使纤维膨胀因而增大了材料片整个体积，于是当局部干燥的材料片送入辊式加热器处理时材料片上才会有空间余地供纤维重新排列捋顺使其整平。所以装在笔架上的加热器与辊式加热器组合作用，通常会获得一个增强的效果。

尽管通过具体的实施方案和操作方式描述了本发明，但说明书应该仅是对发明的说明而不是限制。本领域的技术工作者应能懂得，本发明还可以另外的方案实施。例如，虽然实施前文所述的本发明的最佳模式是结合纸张的喷墨印刷提出的，并且对于这样的应用可以最充分地发挥本发明的那些长处，但可能证明将本发明结合应用于其他类型的印刷机以及采用其他不同的印刷介质也是有效的。

作为本发明范围的另一个具体实例，本领域的技术工作者将承认：喷墨式印刷完全可以用非移动的喷印头实现，而代之以静止的横跨被印材料片整个宽度的喷印头。在这样的一个实施方案中，前面介绍的加热器60和70应沿着材料片传输运送的方向静态地紧靠喷印头安置。

作为本发明范围内的另一个例子，本领域的技术工作者将承认：图4所示系统上装配的辊子130和150可以是连续驱动或步进式驱动的。在需要辊子130和150连续式驱动运转而材料片步进间歇移动（即材料片按步移动）的场合，辊子可以被安排在例如一个输纸路径补偿环的后面，这个输纸路径补偿环在辊子和喷印位置之间构成了一个缓存区。

Claims (30)

1、喷墨式印刷机的一种印刷组件，它包括：

喷墨笔装置，用于在材料片上形成印行的墨滴；

一个第一加热器，用于加热材料片上沿着印行所定位的区域；

支撑喷墨笔架装置和第一加热器的支撑装置，它与被印刷的材料片互相靠近，从而使得从喷墨笔喷出、形成一印行的油墨基本上沿印行暴露于第一加热器的局部加热之下。

2、如权利要求1所述的印刷组件，其中，第一加热器被安装在支撑装置上，使它们对材料片上紧靠喷墨笔的前方的局部区域进行加热。

3、如权利要求2所述的印刷组件，还包括：安装在支撑装置上的一个第二加热器，这样，喷墨笔就位于第一加热器和第二加热器之间。

4、如权利要求3所述的印刷组件，其中，第一加热器和第二加热器的工作用来在喷墨笔喷印之前和之后立即对每条印行加热。

5、如权力要求1所述的印刷组件，其中，喷墨笔装置被安装成能够横过被印刷的材料片表面往复地直线平移。

6、如权利要求5所述的印刷组件，其中，第一加热器被安装在支撑装置上从而随着喷墨笔装置一起行进。

7、如权利要求1所述的印刷组件，其中，喷墨笔装置和第一加热器是静止的。

8、如权利要求1所述的印刷组件，进一步包括一个辅助加热装置，这个装置被安排在与喷墨笔有一段间隔的位置上，用于加热刚印刷后的材料片表面。

9、如权利要求8所述的印刷组件，其中，所说的辅助加热装置包含一个加热了的第一辊件，用于横过被印材料片滚压印刷表面。

10、如权利要求9所述的印刷组件，其中，所说的辅助加热装置包含一个与第一辊件相对安装的第二辊件，使被印刷材料片通过第一辊件与第二辊件之间的辊隙。

11、如权利要求10所述的印刷组件，其中，第二辊件是被加热的。

12、用于喷墨式印刷机等印刷设备中的一个印刷组件，它包括：

喷墨笔装置：

喷墨笔架装置，用于运送喷墨笔装置平行于材料片表面做往复移动，以便在该材料片表面上形成印行;

加热装置，它安装笔架装置上随着喷墨笔装置一起移动，用于沿印行加热局部区域，从而使喷墨笔装置喷出的油墨基本上是立即暴露于高温之下。

13、如权利要求12所述的印刷组件，其中，所说的加热装置包括第一加热器和第二加热器，它们安装在笔装置的相对两侧，以便在笔装置形成印行之前和之后立即对每条印行加热。

14、如权利要求13所述的印刷组件，其中，笔架装置包含一个导向轴，该轴平行于正在印刷的材料片表面，并且笔架可滑动地安装在导向轴上。

15、如权利要求12所述的印刷组件，进一步包括一个辅助加热装置，这个装置被安排在距印刷后对印刷的材料片进行加热的加热装置相距一定间隔的位置上。

16、如权利要求15所述的印刷组件，其中，所说的辅助加热装置至少包括一个加热了的辊件，用于横过被印材料片的印刷表面进行滚压。

17、如权利要求15所述的印刷组件，其中，所说的辅助加热装置包括第一和第二辊件，这两个辊件互相相对安装，以使被印刷的材料片从两辊之间的辊隙通过。

18、如权利要求17所述的印刷组件，其中第一辊件是被加热了的。

19、如权利要求17所述的印刷组件，其中，第一辊件和第二辊件都是加热了的。

20、在材料片上印刷墨点图案的一个印刷系统，它包括：

一个笔架，该笔架安装成可以在平行于被印刷材料片表面的主方向上移动;

一个喷墨笔，它由笔架运送以便使墨滴在被印刷的材料片上形成印行;

第一加热器装置，它安装在笔架上、随喷墨笔一起移动，用于在喷墨笔即将向印行喷墨之前的瞬间对该印行进行加热;

第二加热器装置，它安装在笔架上、随喷墨笔一起移动，用于在喷墨笔向印行喷墨之后的瞬间立即对该印行刚喷印的局部区域进行加热。

21、如权利要求20所述的印刷系统，其中，喷墨笔安装在第一和第二加热器装置之间。

22、如权利要求21所述的印刷系统，进一步包括一个辅助加热装置，用来对印刷后的被印材料片表面进行加热。

23、如权利要求22所述的印刷系统，其中，所说的辅助加热装置至少包括一个被加热了的辊件，这个辊件安装成能够与材料片上被之印刷过的表面接触进行滚压。

24、如权利要求22所述的印刷系统，其中所说的辅助加热装置包括第一和第二两个辊件，使被印刷过的材料片能通过这两个辊件之间的辊隙。

25、一种喷墨式印刷的方法，包括如下步骤：

控制墨点趟使它们在材料片的一个表面上顺序地形成印行;

几乎与喷印同时即对印行进行加热，从而使喷射到材料片表面的墨滴形成印行并立即于高温之下。

26、如权利要求25所述的方法，包括在喷印之前的瞬间对印行进行加热的步骤。

27、如权利要求25所述的方法，包括在喷印之后的瞬间对印行进行加热的步骤。

28、如权利要求25所述的方法，包括在喷印之前和之后的瞬间都对印行进行加热的步骤。

29、如权利要求25所述的方法，进一步包括在喷印后用一个加热了的辊件对将被印刷过的材料片进行熨平的步骤。

30、如权利要求29所述的方法，其中，在熨平步骤开始之前，对印行的干燥是不完全的。