專利名稱：用于將輻射能輸入到印刷材料上的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將輻射能輸入到印刷材料上的裝置。
背景技術(shù)：
已知相關(guān)于印刷油墨的種類和以之為基礎(chǔ)的特殊干燥過程有不同的印刷機裝置，特別是平版印刷機，如平版印刷機、輪轉(zhuǎn)印刷機、膠版印刷機和其他類似的印刷機，其用于加工處理單頁張的或卷筒紙的印刷材料，特別如紙張、紙板、卡紙和其他類似的印刷材料，這樣當(dāng)將輻射能輸入到印刷材料上的印刷油墨時消除或助于油墨在印刷材料上的粘附。
所謂的紫外油墨通過聚合作用而硬化，該聚合作用通過用紫外光的光化電離被消除。與此相反，在其他的加工方法中有含溶劑的印刷油墨，其不僅可經(jīng)受物理的而且可經(jīng)受化學(xué)的干燥過程。物理干燥包括溶劑的蒸發(fā)和向印刷材料的擴散(崩落)，而基于油墨配方中包含的油、樹脂、粘結(jié)劑或其他類似物的聚合作用的化學(xué)干燥或氧化干燥，可理解為空氣氧的共同作用。干燥過程通常是互相有關(guān)聯(lián)的，因為通過溶劑的擴散，在溶劑和樹脂之間的粘結(jié)劑體系內(nèi)發(fā)生分離，這樣樹脂分子互相接近并且可能更容易聚合。
已知，印刷品在印刷過程后要經(jīng)受干燥過程，以使得對印刷品沒有等待時間地進一步的加工處理成為可能。在該處例如與紫外油墨相關(guān)的稱為紫外干燥器，與熱定形油墨有關(guān)的稱為熱空氣-干燥器或紅外干燥器。
然而紫外油墨被視為對健康不利的和只能分開處理掉。此外由于紫外線輻射還要生成臭氧，以致于還要采用昂貴的抽吸裝置或采取中和措施。
此熱定形干燥過程具有相對較高的能量需求和可導(dǎo)致印刷材料的過度干燥和從而導(dǎo)致不期望的波紋。
在使用光譜寬帶的紅外干燥器時也可同樣導(dǎo)致過度的干燥和從而導(dǎo)致印刷材料上不期望的波紋，因為大部分的能量被印刷材料所吸收和只有較小的一部分被所要干燥的印刷油墨本身所吸收。
此外在印刷油墨中干燥加速劑，所謂的催干劑的使用容易導(dǎo)致印刷油墨的提前的干燥和從而導(dǎo)致在印刷機輥子-或滾筒的表面上印刷油墨構(gòu)成堆墨。所以催干劑的定量要有限制地使用。
例如DE 102 34 076 A1描述了一種用來干燥印刷材料頁張上的印刷油墨的裝置，在此該裝置具有輻射能源，特別是激光器，其發(fā)射出在近紅外區(qū)域的光。在此紅外輻射的波長這樣選擇，即其是與水的吸收波長是不諧振的，這樣就能達(dá)到只加熱油墨，而不加熱頁張的目的。
此外例如還未公開的DE 103 16 471描述了一種用來干燥印刷材料上的印刷油墨的方法，在此印刷材料伴隨激光輻射導(dǎo)入，它的波長為350-700nm和與印刷油墨的至少一種油墨色素的吸收波長是基本上諧振的。在此除了該色素沒有其他的吸收體材料對于輻射是必需的。
此外例如從也還未公開的DE 103 16 472獲知一種用來干燥印刷材料上的印刷油墨的方法，在此在印刷材料上除了涂覆印刷油墨外還涂覆打底劑或涂層和其中打底劑或涂層適合于，起通過吸收輻射而加快干燥印刷油墨的作用。
例如EP 0 355 473 A2公開了一種用于干燥印刷產(chǎn)品的裝置，該裝置以激光器作為輻射能源。輻射能在各個印刷裝置之間或者在最后的印刷裝置后收紙器之前或之中的位置被傳導(dǎo)在印刷材料的表面上，印刷材料通過印刷機在輸送帶上以輸送方向輸送移動。在此輻射源可以是用于紫外油墨的紫外區(qū)激光器或用于加熱含溶劑的印刷油墨的紅外區(qū)激光源。為了避免由于不可避免的或可屏蔽的熱量損失而加熱印刷機中不期望加熱的部件，輻射能源要安裝在印刷機的外面。所以，此裝置的缺點在于印刷機使用者必須有分離的附加的系統(tǒng)配件。
另外，例如對比文件US 6,026,748還公開了一種在印刷機中具有紅外燈的干燥裝置，在此紅外燈發(fā)射短波的紅外線(近紅外線)或中波紅外線。燈光源的發(fā)射光譜是寬帶光譜，所以是多種波長的光源。這種紅外區(qū)域的干燥裝置的缺點是很大一部分能量被紙所吸收，而油墨只是被間接地加熱。快速干燥只有通過相當(dāng)高的能源才可能進行。這就要產(chǎn)生另一種危險，印刷材料被不均勻地干燥而變成波浪形。
在光電印刷技術(shù)領(lǐng)域，例如可從DE 44 35 0 77 A1獲知，將調(diào)色劑固定到記錄載體上是通過二極管激光器發(fā)射的近紅外輻射能進行的。通過用一種窄波段光源可加熱調(diào)色劑顆粒，以將其熔化、形成油墨層并且將油墨固定在記錄載體的表面上。因為在這個光譜范圍內(nèi)許多種常用的紙具有最小的能量吸收，所以絕大部分的能量都可直接被調(diào)色劑顆粒所吸收。
然而在紙吸收光譜中窗口的簡單技術(shù)不能直接用在含溶劑的印刷油墨的印刷技術(shù)中，因為還有如上所述的其他的化學(xué)及物理的干燥過程。在本發(fā)明中含溶劑的印刷油墨特指的是具有下述特點的油墨，其溶劑成分可是水性的或有機性的，油墨以粘結(jié)劑體系為基礎(chǔ)并且可以被氧化性、離子性或游離基性地聚合。用于干燥含溶劑的印刷油墨的能源應(yīng)支持或促進溶劑蒸發(fā)的作用和/或向印刷材料擴散的作用和/或聚合反應(yīng)的作用，同時能避免不期望的副作用，特別如對含溶劑的印刷油墨太強烈的加熱，這可導(dǎo)致油墨成分的分解或溶劑的過熱。這種能源如用于調(diào)色劑固定的情況時，應(yīng)不只是用于熔化顆粒。
對于現(xiàn)有技術(shù)的裝置可出現(xiàn)這種問題，即經(jīng)干燥的產(chǎn)品具有可見的干燥過程的痕跡。這些痕跡例如作為在產(chǎn)品中的縱向的-或橫向的條紋是可注意到的和可損壞所制成的產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種經(jīng)改善了的用來輸送輻射能到印刷材料上的裝置，該裝置能夠進行干燥過程，而沒有印刷產(chǎn)品可見的不期望的改變。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明被這樣解決，即提出了一種用于將輻射能輸入到印刷材料上的裝置，具有至少一個輻射能源，該輻射能源的光照射到處在通過印刷機的印刷材料路徑上的印刷材料上的一個位置上，該位置設(shè)置在印刷裝置中至少一個印刷間隙的后面，其特征在于，該輻射能源發(fā)射光，它在印刷材料路徑方向的橫向方向上具有小于約15％的峰-谷-均勻性。
本發(fā)明的有利進一步構(gòu)造在以下給出。
根據(jù)本發(fā)明，例如通過均勻化光學(xué)鏡組所達(dá)到的、輻射能源的光的均勻性具有一個小于約15％的值和特別優(yōu)選為小于10％或5％的值，其中給出的百分比值是針對在光12的橫向強度中的最低值與最高值的偏差(峰-谷-均勻性)。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過采用輻射的在橫向上具有小于約15％的峰-谷-偏差的均勻性可有效阻止縱向的條紋形成。
在本發(fā)明輻射量的精度方面最佳的實施方案為，光照射在通過平版印刷機的路徑中的印刷材料上的位置這樣選擇，即在該位置處印刷材料在輻射的傳播方向上基本上是不作運動的。在光學(xué)鏡組的約3mm(然而至少1mm)的景深內(nèi)功率密度應(yīng)不大于15％變動或焦點尺寸應(yīng)不大于15％變動。優(yōu)選為不大于10％或5％。
根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，輻射能源的定位和進而是光在一個位置的入射點的特別的選擇，可以有效地阻止在產(chǎn)品中橫向條紋的形成，在該位置處印刷材料被穩(wěn)定地和無顫振地被導(dǎo)送。
可以優(yōu)選地設(shè)置，該位置被選擇在壓印滾筒的附近或在翻轉(zhuǎn)滾筒的附近或在傳送滾筒的附近。
此外還可以優(yōu)選的是，在無叼紙牙橋的印刷材料輸送裝置的區(qū)域中，如在一個(吸)帶式-輸送裝置的區(qū)域中(有利地在一個收紙器中或在至少一個印刷裝置后)設(shè)置輻射能源的位置，因為由于沒有叼紙牙橋而以較小的對于印刷材料或?qū)τ谟∷⒉牧下窂降拈g距來確定位置是可能的和所以很少有/或沒有由于運動的叼紙牙橋而產(chǎn)生的干擾。
此外根據(jù)本發(fā)明的用于輸入輻射能的裝置的特征在于，輻射能源基本上只發(fā)射光，它的波長與水(H2O)的吸收波長是不諧振的。
對于與水的吸收波長不諧振在本發(fā)明中可理解為，在20℃下由水吸收的光能不多于10.0％，在優(yōu)選的實施方案中不多于1.0％，特別的為低于0.1％。與此相關(guān)的是輻射能源只發(fā)射很小強度的與水(H2O)的吸收波長諧振的光，優(yōu)選為根本不發(fā)射這樣的光。
優(yōu)選的實施方案為輻射能源是窄波段(schmalbandig)的。在此輻射能源可發(fā)射例如一種波長直至±50nm寬，這樣也可涉及一個或多個單個的銳線發(fā)射光譜線。
此外在優(yōu)選的實施方案中，窄波段輻射能源的發(fā)射峰值或輻射能的波長為700.00nm-3000.00nm，優(yōu)選為700.00nm-2500.00nm，特別優(yōu)選為800.00nm-1300.00nm，在紙吸收光譜中的所謂的窗口部分區(qū)域中。特別優(yōu)選的發(fā)射為約870.00nm±50.00nm和/或1050.00nm±50.00nm和/或1250.00nm±50.00nm和/或1600.00nm±50.00nm。除此以外可用的合適的二極管激光器波長是808nm、860nm、880nm、940nm、980nm(各±10nm)。
在此本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識，即水的吸收波段有助于紙吸收光譜。在無水(無潤濕劑)的平版印刷中典型的印刷材料的水含量已經(jīng)導(dǎo)致了在印刷材料中不期望的、有時甚至不可接受的強烈的能量吸收。這種吸收在用潤濕劑的平版印刷中相應(yīng)地更強烈。通過一種波長的始終一致的輻射可避免太大的能量進入到印刷材料中，這個波長與水的吸收線或吸收波段(吸收波長)是不諧振的。根據(jù)Hiltran數(shù)據(jù)庫，在296K的溫度下，在1m吸收段內(nèi)，15000ppm水得到通過水的下列吸收，更確切地為通過水蒸汽的吸收在808nm處小于0.5％，在870±10nm處小于0.01％，在940±10nm處小于10％，在980±10nm處小于0.5％，在1030±30nm處小于0.01％，在1064nm處小于0.01nm，在1100nm處小于0.5％和在1250±10nm處小于0.01％。以1m2面積的印刷材料、特別是紙的表面和印刷材料上1m的空氣段計算，那么空氣在絕對濕度為1.5％時的水量約為12g。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施方案中，只要光源距離印刷材料不超過1m，并且絕對濕度不顯著高于1.5％，那么就不會超過上述的通過水和/或水蒸汽的吸收。假如光通過油墨層直至進入印刷材料，或通過潤濕劑，該潤濕劑是通過印刷過程而進入到紙張上的，這樣由于印刷材料的濕度就要產(chǎn)生附加的吸收。
取決于印刷油墨中各單個成分的功能團，這些成分特別是顏料、油墨材料或油墨劑、粘結(jié)劑(假漆)(Firnis)、溶劑、油或樹脂、填料、輔助劑、添加劑或附加材料或類似的物料，印刷油墨可吸收各種不同的波長。用根據(jù)本發(fā)明的裝置，可將近紅外區(qū)域的光在避免水吸收波長的情況下輸入到平版印刷機中印刷材料上的印刷油墨中，例如通過發(fā)射線狀光譜的光源的只有較少的波長的輻射。
此外印刷油墨可具有紅外吸收體材料。通過紅外吸收體材料產(chǎn)生、使得可能、支持、改善或使得易于在印刷油墨中光的輸入和/或印刷油墨中輻射能的吸收。在與本發(fā)明相關(guān)的描述中語言上只簡稱說成支持，所以這一簡稱指的是紅外吸收體材料的作用的所有分級。能用于生成熱量的能量輸入可導(dǎo)致印刷油墨的加速干燥。這一方面可在短時間內(nèi)在印刷材料上的印刷油墨中(在油墨層中)產(chǎn)生高溫，另一方面也可能激發(fā)或引起與印刷油墨的成分相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。紅外吸收體材料，也稱為紅外吸收體、IR吸收體、IR吸收體物質(zhì)或其他類似的稱呼，一方面可是在印刷油墨中具有吸收近紅外線的功能團的成分，另一方面也可是在印刷前被附加或攙入到印刷油墨中的添加劑或附加材料。換句話說，印刷油墨可用紅外吸收體材料補充或包含有改性為紅外吸收體材料的成分。在此，紅外吸收體材料優(yōu)選地具有下述的性能，即其在波長的可見區(qū)域內(nèi)只有很小或甚至沒有吸收，所以對印刷油墨的色覺只有很小或甚至沒有影響或改變。
一種相對較高的能量直接輸入到印刷油墨中，特別是通過紅外吸收體材料的支持是以有利的方式可能的，而不會造成不期望的能量輸入到印刷材料中去。這一方面表示光不能直接被印刷材料吸收，另一方面表示由油墨層吸收了的能量在一瞬間分配到油墨和印刷材料上。熱容量和熱量比在此是如下分配的在整個被印刷的紙張得到均勻的溫和的溫度提高之前，油墨層的短的加熱是可能的。這樣就可減小所需的總的能量輸入。這種有選擇的能量輸入特別受到一種波長的輻射的支持，這一波長是與印刷油墨的一個成分的吸收線諧振的或準(zhǔn)諧振的，或與印刷油墨中紅外吸收體材料的吸收線或最大吸收是諧振的或準(zhǔn)諧振的。在印刷油墨中的輻射能量的吸收大于30％、優(yōu)選50％、特別優(yōu)選為75％，甚至可大于90％。
此外水中的能量吸收的避免減小了印刷材料的干燥。這是有利的，因為此外印刷材料的干燥會導(dǎo)致其規(guī)格的改變由于所謂的膨脹過程使得印刷材料與其干燥狀態(tài)或濕度含量相關(guān)地具有不同規(guī)格。在各個印刷裝置之間的膨脹過程導(dǎo)致了在各個印刷裝置中需要不同的印版規(guī)格。由于通過輻射感應(yīng)的干燥的影響而在印刷裝置之間的濕度含量的改變可用根據(jù)本發(fā)明的裝置通過印刷油墨的干燥而避免，輻射感應(yīng)的干燥導(dǎo)致只有以高的費用可預(yù)先確定和可校正的偏差。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明的裝置使得在印刷材料上含溶劑的印刷油墨的干燥成為可能，而且不會太強地影響印刷材料的干燥。
可以優(yōu)選地規(guī)定，輻射能源具有至少一個激光器，在此，該激光器可以是半導(dǎo)體激光器或固體激光器。
為了在得到高的光譜功率密度的同時達(dá)到盡可能的窄波段的發(fā)射，優(yōu)選該輻射能源為激光器。另外也可替代地選用寬波段的具有合適的濾波裝置的光源，例如IR-碳輻射器，這樣就組合形成窄波段輻射能源。特別地，濾波器可以是干擾抑止濾波器。對于在平版印刷機內(nèi)的空間上的集成，激光器優(yōu)選為半導(dǎo)體激光器、(二極管激光器)或固體激光器(鈦-藍(lán)寶石、鉺-玻璃、NdYAG、Nd-玻璃或類似物)。固體激光器可優(yōu)選地通過二極管激光器進行光學(xué)泵送(gepumpt)。固體激光器也可是纖維激光器(Fiberlaser)或光波導(dǎo)體激光器，優(yōu)選為鐿纖維激光器，它可在1070nm至1100nm的工作區(qū)域內(nèi)可提供光功率為300-700W。有利的是，這種激光器在所限定的范圍內(nèi)也是可調(diào)諧的。換句話說，激光的起始波長是可改變的。這樣調(diào)到所期望的波長是實行的，例如與印刷油墨中的一個成分吸收波長諧振或準(zhǔn)諧振，特別是與印刷油墨中的紅外吸收體材料諧振或準(zhǔn)諧振。
這可以優(yōu)選地規(guī)定，該裝置具有多個輻射能源，這些輻射能源可以以一維的場、二維的場或以三維場安置，并且其光在多個位置照射到印刷材料上，在此也可以使用激光器，特別是半導(dǎo)體激光器或固體激光器。通過對于印刷材料的各個區(qū)域使用多個單個的輻射能源就能降低輻射能源的最大所需輸出功率。具有較小的輸出功率的光源通常是成本較小的并且具有較長的預(yù)期壽命。此外還可避免產(chǎn)生不必要的高的熱損耗。單位面積的通過輻射能的輸入所輸入的能量為100-10000mJ/cm2，優(yōu)選為100-1000mJ/cm2，特別優(yōu)選為200-500mJ/cm2。印刷材料輻射的時間持續(xù)為0.01s-1s，優(yōu)選為0.1ms-100ms，特別優(yōu)選為1ms-10ms。在給定的時間內(nèi)輻射能的輸入可以在優(yōu)選的實施方案中通過輻射的線性焦點(Linienfokus)而達(dá)到，在該線性焦點下通過印刷了的頁張或基材。與在基材的運動方向上線性焦點的延伸和它的速度[m/s]相關(guān)得出交替作用時間。由輻射密度[W/cm2]的進一步獲知得到基材的照射密度[mJ/cm2]。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，對于每個輻射能源照射在印刷材料一個位置上的光在其強度和照射時間上可與其他的輻射能源獨立地調(diào)節(jié)。
出于這個目的，可設(shè)置一個控制單元，其獨立于或集成入平版印刷機的機器控制部分。調(diào)節(jié)輻射能源參數(shù)可使調(diào)節(jié)印刷材料的不同的位置上的能量輸入成為可能。這樣，能量的輸入就可與印刷材料當(dāng)前位置上的印刷材料的覆蓋物相匹配。此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置以下述方式安裝入多個輻射能源也是有利的，即至少二個輻射能源的光輻射到印刷材料上的一個位置上。在此一方面涉及到部分重疊的光束，另一方面涉及到完全重疊的光束。這樣單獨一個輻射能源所需的最大輸出功率可以是較小的，假如一個輻射能源出現(xiàn)故障，對此存在一個冗余度。
根據(jù)本發(fā)明的、具有至少一個印刷裝置的平版印刷機的特征在于，它具有本發(fā)明的、用于輸入輻射能的裝置。本發(fā)明的平版印刷機可以是直接的或間接的膠印機、苯胺印刷機(Flexdruckmaschine)或其他類似的印刷機。一方面光照射到平版印刷機的路徑上的印刷材料上的位置設(shè)在多個印刷裝置即所有印刷間隙的、最后印刷裝置的最后印刷間隙的后面。另一方面，該位置也可以在第一個印刷間隙的后面并且在第二印刷間隙之前，即至少在二個印刷裝置之間。


本發(fā)明的其他的優(yōu)點以及優(yōu)選實施方案和進一步的構(gòu)成用以下附圖以及其說明來解釋。各個圖為圖1用于解釋根據(jù)本發(fā)明裝置的配置的側(cè)視示意圖，圖2根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的進一步構(gòu)造的透視示意圖，和圖3一種在印刷裝置旁或在最后印刷裝置后具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的各種不同替換配置的平版印刷機的側(cè)視示意圖。
具體實施例方式
圖1示出用于解釋根據(jù)本發(fā)明的裝置在平版印刷機中的配置的側(cè)視示意圖。
一個輻射能源10，特別是激光器，優(yōu)選為二極管激光器或固體激光器以下述方式安置在平版印刷機內(nèi)，即從光源發(fā)射出的光12照射到通過平版印刷機的印刷材料路徑16上的印刷材料14的位置116上，這個位置處在印刷間隙18之后(nachgeordnet)。
雖然在圖1中示例出印刷材料14是單頁紙式的，但是印刷材料也可以為卷筒紙式地通過平版印刷機。印刷材料14的路徑16的方向用一個箭頭表示。
該路徑在此以直線示出，但并不限制通常的曲線形的或非直線的延伸，特別是以圓弧形分布。
印刷間隙18在圖1所示的實施方案中是通過印刷滾筒110和壓印滾筒112的共同作用而定義的。取決于平版印刷機中特殊的印刷方法，印刷滾筒110可以是印版滾筒或橡皮布滾筒。
在印刷材料14上示出的是印刷油墨114。從輻射源10發(fā)射出的光12以束狀或以墊狀(Teppichfrmig))照射到印刷材料14的位置116上。在這個位置116內(nèi)的印刷油墨114可吸收來自光12的能量。通過有利的波長選擇，該波長與水的吸收波長是不諧振的，在印刷材料14中的吸收被減小。
輻射能源10與印刷材料14的表面(確切地說與印刷油墨114)的距離D優(yōu)選為約1厘米-約30厘米，特別優(yōu)選為約1厘米-約10厘米。
因為-如本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的-相對于印刷材料14的輸送方向在橫向上(也就是說相對于路徑方向的橫向上)光的不充分的均勻性可導(dǎo)致在經(jīng)干燥的印刷產(chǎn)品中條紋的形成，所以有利的是，設(shè)置保證光足夠的均勻性的裝置。
出于這個目的，輻射能源10可具有用于光12的均勻化光學(xué)鏡組13，它負(fù)責(zé)使得多個的側(cè)面設(shè)置的輻射能源10的由各個光點或光分線構(gòu)成的光線(如激光線)在線方向上(相對于印刷材料14的輸送方向的橫向)在強度方面是基本上均勻的。該光學(xué)鏡組可以是輻射能源10的一部分或也可以是分開設(shè)置的。
通過均勻化光學(xué)鏡組13而形成的光線優(yōu)選具有整個基材寬度的相對于印刷材料14的輸送方向在橫向上的一個延伸。它們也可以以約10mm的寬度設(shè)計，以實現(xiàn)用來構(gòu)成頁面寬度-照射條(Seitenbreiten-Beleutungsbalken)的模塊。有利的結(jié)構(gòu)在印刷材料的輸送方向產(chǎn)生0.01mm-10mm的焦點(Fokus)，以便與印刷速度(0.1m/s-30m/s)相關(guān)地達(dá)到照射密度的有利的值[W/cm2]或[mJ/cm2]。特別地已經(jīng)證明在印刷速度為1m/s至5m/s時焦點延伸為0.1mm-10mm或1mm-5mm是有利的。
均勻化光學(xué)鏡組13可以包括宏尺寸的和微尺寸的光導(dǎo)元件。此外均勻化光學(xué)鏡組13可以包括折射地、衍射地或反射地起作用的光學(xué)元件或這些元件的組合。
通過該均勻化光學(xué)鏡組13而達(dá)到的輻射能源10的光12的均勻性優(yōu)選具有小于約15％的值和特別優(yōu)選為小于約10％或5％的值，其中所給出的百分比指的是在光12的橫向強度中的最低值與最高值的偏差(峰-谷-均勻性)。
此外通過均勻化光學(xué)鏡組13還可達(dá)到，光的均勻性在印刷材料14的輸送方向也是盡可能高的，以致于可以盡可能避免油墨的短時間的過熱。在印刷材料14的輸送方向通過均勻化光學(xué)鏡組13而達(dá)到的輻射能源10的光12的均勻性優(yōu)選具有小于約30％的值和特別優(yōu)選為小于約20％或10％的值。在此所給出的百分比也指的是在平行于輸送方向的光12的強度中的最低值與最高值的偏差(峰-谷-均勻性)。
此外具有優(yōu)點的是，即在印刷材料14的背對輻射能源10的一側(cè)設(shè)置一個吸收元件118，它吸收這樣的輻射，該輻射不被印刷油墨114或印刷材料14所吸收。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置在平版印刷機中進一步的優(yōu)選構(gòu)造的實施形式示意圖。它是多個輻射能源10的場20的一個示范草圖，此處三乘四，也即有十二個輻射能源10。
除了在圖中所示出二維場20外，還可沿印刷材料14的寬度設(shè)置一維的場或一個一維行。一個這樣的行可以優(yōu)選作為基本上為頁寬的照射條構(gòu)成，該照明條例如具有多個模塊，這些模塊又具有多個(例如10個)激光器二極管-條11，它又具有多個激光器二極管11a、11b、11c等。
在此在模塊內(nèi)的激光器二極管-條11不僅可以設(shè)置在一個唯一的線上而且可以設(shè)置在多個錯開的線上，以致于可有利地達(dá)到緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
不僅模塊式的結(jié)構(gòu)而且以交錯的線的設(shè)置使得操作者或服務(wù)人員進行維護工作變得容易。
激光器二極管-條11優(yōu)選具有約10W-約200W，特別優(yōu)選為約50-100W的輸出功率。照明條模塊化的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)選的功率密度為每厘米約50-500W。
一個二維的場，也如同三維的場，它的光以二維分配照射到印刷材料14上，此外的優(yōu)點是，即通過場20的一行中間隔位置組的并行或同時的照射而達(dá)到快速干燥。印刷材料移動經(jīng)過輻射能源10的速度可因此比只有一維場的情況高。
通過輻射能源10多行的前后相繼的設(shè)置，例如具有一些揮發(fā)性組分的油墨(熱定形類油墨)的干燥，通過這些組分如溶劑的逐漸揮發(fā)而也是有效的可能的。
此外可以是，多個激光器二極管條11的輻射集合成一個輻射束，這些激光器二極管條例如沿印刷材料路徑的方向相鄰設(shè)置。在此可以優(yōu)選使用一個或多個偏振分束器。
此外或替換地還可以規(guī)定，發(fā)出不同波長輻射的多個激光器二極管條11的輻射通過二色性的光導(dǎo)元件而集束。
場20也可具有其他數(shù)量的輻射能源10。從多個輻射能源10中的每個發(fā)出的光12輸入到印刷材料14上。光12照射到印刷材料14的位置116上，印刷材料以箭頭16方向通過平版印刷機，所述位置設(shè)置在印刷間隙118之后，而印刷間隙是由印刷滾筒110和壓印滾筒112確定的。
在此，各個位置116可部分地重疊，如在圖2中對于多個輻射能源10的位于最前面的行所示出的，或者甚至可基本完全重疊。
此外通過在相對于印刷材料14的輸送方向垂直的方向(橫向)上這些位置116處的有目的的重疊而可在橫向上達(dá)到光12的上述的優(yōu)選的均勻性。
此外，重疊導(dǎo)致冗余度，這樣其本身在一個激光器二極管發(fā)生故障時保證了在印刷材料14上的相關(guān)位置處的印刷油墨的至少部分干燥。
為輻射能源10的場20配置一個控制裝置24，借助這個控制裝置，場20通過連接裝置22可交換控制信號。通過該控制裝置24可對場20以下述的方式進行控制，即在印刷材料14的位置116上完成相應(yīng)于印刷油墨量的能量輸入。
例如可以是規(guī)定，激光器二極管11a、11b、11c等不僅可單獨地而且可一起地接通或切斷。進一步或替換地例如還可規(guī)定，激光器二極管11a、11b、11c等不僅可單獨地而且可一起地改變其功率。通過這種方式使得對于在印刷材料14每個位置處的干燥可有目的地控制對于干燥所必需的能量輸入。在此優(yōu)選地可利用來自印刷初期或印刷監(jiān)控的關(guān)于所要干燥的印刷圖像的構(gòu)成(油墨分色、油墨分布、面積覆蓋、油墨厚度)的信息。
以這種方式，印刷材料上印刷油墨可以下述的方式精確地干燥，即可避免太高的加熱和因此印刷油墨的太強烈的蒸發(fā)，特別是橫向的波動。優(yōu)選地所輸入的輻射能調(diào)節(jié)到10％的精度，更優(yōu)選為5％或甚至只有1％。
圖3示出了一個平版印刷機的示意圖，在這個實施方案中為一個處理頁張的膠版印刷機，在印刷裝置旁或者在最后的印刷裝置后具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的各種不同的替換設(shè)置。
該平版印刷機例如具有四個印刷裝置30，一個續(xù)紙器32和一個收紙器34。在平版印刷機內(nèi)示出了各種不同的滾筒，這些滾筒一方面用于輸送頁張通過機器，另一方面用作平版印刷面，它直接作為印版滾筒或作為傳送滾筒，特別為橡皮布滾筒。
在圖中沒有更清楚地詳細(xì)示出，平版印刷機中這些典型的印刷裝置30還具有輸墨裝置和必要時的潤濕裝置。每個印刷裝置30包含有一個印刷滾筒110和一個壓印滾筒112，它們定義一個印刷間隙18。
在第一和第二印刷裝置30上示出了一個中央輻射能源36，從該中央輻射能源輻射出來的光借助于光導(dǎo)元件38，例如光波導(dǎo)體、反射鏡、投影光具組等類似物，被導(dǎo)送到為這些印刷裝置30配置的投影元件310。這些投影元件310發(fā)出光12投射到印刷材料14由平版印刷機中通過的路徑16上的位置116，這些位置最好設(shè)置在所屬印刷裝置30的相應(yīng)的印刷間隙18之后。通過應(yīng)用這些光導(dǎo)元件38，可將輻射能源36安置在平版印刷機內(nèi)有足夠的安裝空間的合適位置。
在第三和第四印刷裝置30上示出了輻射能源10，從這些輻射能源發(fā)出的光12直接輸入到在印刷材料14的路徑16上在每個印刷裝置30的印刷間隙18后面的多個位置116。
此外在收紙器34內(nèi)部示出了一個替換方案的輻射能源312和另一個替換方案的輻射能源314。
借助于圖3中所示的用于加工處理頁張的印刷機的設(shè)置，根據(jù)本發(fā)明用于輸入輻射能的裝置也可以有利的方式用在加工處理卷筒紙的印刷機中，特別是所謂的輪轉(zhuǎn)印刷機，其用在零星印件或報紙的印刷。
在印刷機器中輻射能源10例如基本上是頁寬的激光器二極管-照射條的設(shè)置點優(yōu)選選擇在一個位置，在該位置處印刷材料14在輻射(光12的)的傳播方向只能稍微的或完全不能運動，這就是說，例如在一個位置上，在該位置上印刷材料14的位置處基本上是無顫振地運動。
以這種方式可以滿足對于輻射量的高精度，因為可以保證，印刷材料14總是處于焦點處，也就是處于輻射能源10的焦距處。以這種方式可有效阻止在干燥過程中的波動，這在已經(jīng)干燥的產(chǎn)品中是可看得見的。
出于這個原因，處于相對于壓印滾筒112的設(shè)置點10或310是特別優(yōu)選的，然而相對于翻轉(zhuǎn)滾筒113或代替翻轉(zhuǎn)滾筒所用的傳送滾筒的設(shè)置點410也是特別優(yōu)選的。在這種情況中印刷材料14，如一頁紙張由相應(yīng)的滾筒或相應(yīng)的輥輸送和所以進行一種穩(wěn)定的、基本上是無顫振的運動。
此外設(shè)置點在吸帶式輸送裝置附近的或緊臨著吸帶式輸送裝置也是有利的，如在一個設(shè)置在印刷裝置之后的干燥器或收紙器中。
此外有利的是，輻射能源10的焦點這樣選擇，即其具有這樣延伸的深度(景深或“焦深”)，即，印刷材料14的垂直于印刷材料14輸送方向的微小的運動還是在景深-范圍內(nèi)發(fā)生和所以是沒有問題的。
在光學(xué)鏡組的約3mm(然而至少1mm)的景深內(nèi)功率密度的變動應(yīng)不大于15％或焦點尺寸的變動不大于15％。優(yōu)選為不大于10％或5％。
附加地或替代地還可規(guī)定，以相對于印刷材料14輸送方向的垂直方向可調(diào)節(jié)地選擇焦點。以這種方式輻射量一方面通過焦點調(diào)節(jié)而改變，假如這是所期望的或有利的，和另一方面在不同的印刷速度時，也就是在印刷材料的不同的輸送路徑時，如由于離心力造成的，通過焦點調(diào)節(jié)而保持恒定。
在根據(jù)本發(fā)明的、用于將近紅外波長輻射能輸入到印刷材料上的方法的實施形式中，采用一種紅外吸收體材料，這種紅外吸收體材料由于在所謂的紙吸收光譜窗中、特別是在所謂的水吸收光譜窗中的最大吸收的位置是合適的。
紅外吸收體材料的必需量作為添加劑或加入物而添加入印刷油墨中。這可通過例如在平版印刷機外面或在平版印刷機內(nèi)部將印刷油墨與紅外吸收體材料進行攪拌實現(xiàn)。添加通常只對所謂的彩色油墨，特別是對黃色、品紅色和深藍(lán)色(Y、M和C)的四色膠印是有意義的。
在四色膠印中對于黑色(K)通常沒必要加入對比色，因為黑色印刷油墨通常在總的主要的和起感應(yīng)的700nm-2500nm波長區(qū)域有足夠良好的吸收。然而盡管如此還可以進行添加。
根據(jù)Lambert-Beer消光定律的第一近似法，由印刷材料上的印刷油墨的層厚和消光系數(shù)可計算出所必需的紅外吸收體材料的量。在這個計算法中，按照Lambert-Beer消光定律的計算基于直接的諧振，這就是說，發(fā)射波長緊臨地位于最大吸收的附近。對于稍微偏離的激光波長，獲得同樣稍微偏離的吸收，并且需要相應(yīng)的、優(yōu)選按比例更多的紅外吸收體材料。為了描述的完整性，這種觀察并不考慮光散射和飽和效應(yīng)的與實際相關(guān)的影響。
應(yīng)用輻射能源來照射印刷材料，輻射能源的光基本上是與紅外吸收體材料的最大吸收諧振的。平版印刷機中的印刷過程在這個實施形式中不用其他的措施并且象傳統(tǒng)的印刷方法那樣進行。
有利的是，不是以直角輻射到所印刷的紙張上，而是以較小的角度(相對于表面測得的)輻射到紙張上。在此在任何情況下經(jīng)延長的吸收段是有利的。在一定條件下確定的角度可以是有利的，以減小反射度。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施形式的第一個實施例中，使用3-丁基-2(2-[-2(3-丁基-1，1-二甲基-1，3-二氫-苯并[e]吲哚-2-亞基)亞乙基]-2-氯-環(huán)己-1-烯基)-乙烯基)-1，1-二甲基-1H-苯并[e]吲哚高氯酸鹽作為紅外吸收體材料，其總化學(xué)式為C46H52Cl2N2O4，且分子量為767.84g mol-1。這種紅外吸收體材料在819nm處有最大吸收和267214[L/mol×cm]的最大消光。對于約90％激光光線吸收，需要紅外吸收體材料的1.4重量％作為添加劑加入到層厚為2μm的C、M和Y色油墨中(根據(jù)Lambert-Beer消光定律)。(比較0.9重量％約75％、0.4重量％約50％和0.2重量％約30％)。
用于輸入輻射能的裝置包括作為輻射能源的激光器，其發(fā)射808nm的光，例如可應(yīng)用DILAS的MB系列的InGa(Al)As量子阱激光器。所謂的DILAS激光器具有24W的最大的光學(xué)輸出功率。在準(zhǔn)直光管后的束幾何參數(shù)是4mm×12mm。所以發(fā)射波長足以與819±15nm的最大吸收產(chǎn)生諧振；紅外吸收體材料顯示出大于50％的吸收。在這個實施例中，在2m/s的印刷速度下(相當(dāng)于在50cm的頁張長度上每小時14400印數(shù))為單位面積的能量100mJ/cm2選定射束輪廓和2ms的照射時間。空氣中的水蒸汽對輻射的吸收小于0.5％。
在根據(jù)本發(fā)明方法的實施方案的第二個實施例中，使用2-[2-[2-氯-3-[2-(3-乙基-1，3-二氫-1，1-二甲基-2H-苯并[e]吲哚-2-亞基)-亞乙基]-1-環(huán)己烯-1-基]-乙烯基]3-乙基-1，1-二甲基-1H-苯并[e]吲哚四氟硼酸鹽作為紅外吸收體材料，其總化學(xué)式為C42H44BClF4N2，且分子量為699.084g mo1-1。這種紅外吸收體材料在816nm處有最大吸收和390307[L/mol×cm]的最大消光。對于約90％激光光線吸收，需要紅外吸收體材料的0.9重量％作為添加劑加入到C、M和Y色(深藍(lán)色、品紅色和黃色)油墨中，油墨層厚為2μm(根據(jù)Lambert-Beer消光定律)。(比較0.5重量％約75％、0.3重量％約50％和0.1重量％約30％)。
用于輸入輻射能的裝置包括作為輻射能源的激光器，其發(fā)射808nm的光，例如可應(yīng)用LIMO的二極管激光器HLU 100c 10×12。所謂的LIMO激光器具有100W的最大的光學(xué)輸出功率。在準(zhǔn)直光管后的束幾何參數(shù)是10mm×12mm。所以發(fā)射波長足以與816±15nm的最大吸收產(chǎn)生諧振；紅外吸收體材料顯示出大于50％的吸收。在這個實施例中，在0.5m/s的印刷速度下(相當(dāng)于在50cm的頁張長度上每小時3600印數(shù))為單位面積的能量833mJ/cm2選定射束輪廓和40ms的照射時間?？諝庵械乃羝麑椛涞奈招∮?.5％。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方案的第三個實施例中，使用苯銨-N，N’-2，5-環(huán)己二烯-1，4-二亞基-雙[4-(二丁基氨基)-N-[4-(二丁基氨基)苯基]二高氯酸鹽作為紅外吸收體材料，其總化學(xué)式為C62H92Cl2N6O8，且分子量為1120.37g mol-1。這種紅外吸收體材料在1064nm處有最大吸收和81300[L/mol×cm]的最大消光。對于約50％激光光線吸收，需要紅外吸收體材料的4.8重量％作為添加劑加入到C、M和Y色油墨中，油墨層厚為2μm(根據(jù)Lambert-Beer消定律)。(比較15.9重量％約90％、9.6重量％約75％和2.5重量％約30％)。
用于輸入輻射能的裝置包括作為輻射能源的激光器，其發(fā)射1075nm的光，例如可應(yīng)用IPG Photonics的鐿纖維激光器YLR-100。所謂的IPG Photonics激光器具有100W的最大光學(xué)輸出功率。在焦點處的束幾何參數(shù)可為3mm×3mm。所以發(fā)射波長足以與1064±15nm的最大吸收產(chǎn)生諧振；紅外吸收體材料顯示出大于50％的吸收。在這個實施例中，在2m/s的印刷速度下(相當(dāng)于在50cm的頁張上每小時14400印數(shù))已選定射束輪廓和5ms的輻射時間和417mJ/cm2的單位面積能量?？諝庵械乃羝麑椛涞奈招∮?.1％。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方案的第四個實施例中，使用二(3，4-二甲氧基-2’一氯二硫代偶苯酰)鎳作為紅外吸收體材料，其總化學(xué)式為C32H26Cl2NiO4S4，且分子量為732.4g mol-1。這種紅外吸收體材料在885nm處有最大吸收和16000[L/mol×cm]的最大消光。對于約75％激光光線吸收，需要紅外吸收體材料的3.2重量％作為添加劑加入到C、M和Y色油墨中，油墨層厚為2μm(根據(jù)Lambert-Beer消光光定律)。(比較5.3重量％約90％、1.6重量％約50％和0.8重量％約30％)。
用于輸入輻射能的裝置包括作為輻射能源的激光器，其發(fā)射870nm的光，例如可應(yīng)用Laser2000的纖維耦合的激光器二極管系統(tǒng)DLDFC-50。所謂的Laser2000激光器具有50W的最大的光學(xué)輸出功率，并且可用于連續(xù)波運行或脈沖運行。所以發(fā)射波長足以與885±15nm的最大吸收產(chǎn)生諧振；該紅外吸收體材料顯示出大于50％的吸收。在這個實施例中，在2m/s的印刷速度下(相當(dāng)于在50cm的頁張長度上每小時14400印數(shù))為在單位面積的能量152mJ/cm2選定射束輪廓和5ms的輻射時間?？諝庵械乃羝麑椛涞奈招∮?.1％。
參考標(biāo)號表10輻射能源/輻射能源的設(shè)置點11激光器二極管條11a激光器二極管11b激光器二極管11c激光器二極管12光13均勻化光學(xué)鏡組14印刷材料16印刷材料的路徑18印刷間隙110印刷滾筒112壓印滾筒113翻轉(zhuǎn)滾筒114印刷油墨116印刷材料上的位置118吸收元件20多個輻射能源的場22傳輸控制信號的連接裝置24控制單元
30印刷裝置32續(xù)紙器34收紙器36中央輻射能源38光導(dǎo)元件310投影元件/投影元件的設(shè)置點312替換方案的輻射能源314其他的替換方案的輻射能源410輻射能源/輻射能源的設(shè)置點D距離
權(quán)利要求
1.一種用于將輻射能輸入到印刷材料(14)上的裝置，具有至少一個輻射能源(10)，該輻射能源的光(12)照射到處在通過印刷機的印刷材料(14)路徑(16)上的印刷材料(14)上的一個位置(116)上，該位置設(shè)置在印刷裝置中至少一個印刷間隙(18)的后面，其特征在于，該輻射能源(10)發(fā)射光(12)，它在印刷材料路徑(16)方向的橫向方向上具有小于約15％的峰-谷-均勻性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，所述峰-谷-均勻性為小于約10％或小于約5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，該輻射能源(10)具有至少一個激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，該激光器是半導(dǎo)體激光器或固體激光器。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，該裝置具有多個輻射能源(10)，這些輻射能源以一維場、二維場(20)或三維場設(shè)置，它們的光照射到印刷材料(14)上多個位置(116)上。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的用于輸入輻射能的裝置，為該裝置附加配置了一個控制單元(24)，其特征在于，對于每個輻射能源(10)照射到印刷材料(14)上的一個位置(116)處的光(12)在其強度和照射時間上是可與其他輻射能源(10)獨立地控制的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，這樣選擇將所述光照到在通過平版印刷機的路徑(16)中的印刷材料(14)上的位置(116)，即在該位置(116)上印刷材料(14)在輻射的傳播方向上基本上沒有運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，該位置(116)被選擇在壓印滾筒(112)的附近或在翻轉(zhuǎn)滾筒(113)的附近、在傳送滾筒的附近或在吸帶式輸送裝置的附近。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的用于輸入輻射能的裝置，其特征在于，在一個為輻射能源(10)配置的光學(xué)鏡組的約1-3mm的景深內(nèi)，功率密度的變動不大于約15％，尤其是不大于約10％或5％，或焦點尺寸的變動不大于約15％，特別不大于約10％或5％。
10.具有至少一個印刷裝置(30)的平版印刷機，其特征在于，具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一的用于輸入輻射能的裝置。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的用于將輻射能輸入到印刷材料(14)上的裝置，具有至少一個輻射能源(10)，該輻射能源的光(12)在一位置(116)上照射到通過印刷機的印刷材料(14)路徑(16)上的印刷材料(14)上，這個位置設(shè)置在印刷裝置中至少一個印刷間隙(118)的后面，其特征在于，輻射能源(10)發(fā)射出光(12)，它在印刷材料(14)路徑(16)方向的橫向方向上具有小于約15％的峰－谷－均勻性。
文檔編號B41F23/00GK1689807SQ2005100670
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者貝爾納德·拜爾, 烏韋·恩斯特, 海納·皮茨 申請人:海德堡印刷機械股份公司