专利名称：用于将辐射能输入到印刷材料上的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将辐射能输入到印刷材料上的装置。
背景技术：
已知相关于印刷油墨的种类和以之为基础的特殊干燥过程有不同的印刷机装置，特别是平版印刷机，如平版印刷机、轮转印刷机、胶版印刷机和其他类似的印刷机，其用于加工处理单页张的或卷筒纸的印刷材料，特别如纸张、纸板、卡纸和其他类似的印刷材料，这样当将辐射能输入到印刷材料上的印刷油墨时消除或助于油墨在印刷材料上的粘附。
所谓的紫外油墨通过聚合作用而硬化，该聚合作用通过用紫外光的光化电离被消除。与此相反，在其他的加工方法中有含溶剂的印刷油墨，其不仅可经受物理的而且可经受化学的干燥过程。物理干燥包括溶剂的蒸发和向印刷材料的扩散(崩落)，而基于油墨配方中包含的油、树脂、粘结剂或其他类似物的聚合作用的化学干燥或氧化干燥，可理解为空气氧的共同作用。干燥过程通常是互相有关联的，因为通过溶剂的扩散，在溶剂和树脂之间的粘结剂体系内发生分离，这样树脂分子互相接近并且可能更容易聚合。
已知，印刷品在印刷过程后要经受干燥过程，以使得对印刷品没有等待时间地进一步的加工处理成为可能。在该处例如与紫外油墨相关的称为紫外干燥器，与热定形油墨有关的称为热空气-干燥器或红外干燥器。
然而紫外油墨被视为对健康不利的和只能分开处理掉。此外由于紫外线辐射还要生成臭氧，以致于还要采用昂贵的抽吸装置或采取中和措施。
此热定形干燥过程具有相对较高的能量需求和可导致印刷材料的过度干燥和从而导致不期望的波纹。
在使用光谱宽带的红外干燥器时也可同样导致过度的干燥和从而导致印刷材料上不期望的波纹，因为大部分的能量被印刷材料所吸收和只有较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剂，所谓的催干剂的使用容易导致印刷油墨的提前的干燥和从而导致在印刷机辊子-或滚筒的表面上印刷油墨构成堆墨。所以催干剂的定量要有限制地使用。
例如DE 102 34 076 A1描述了一种用来干燥印刷材料页张上的印刷油墨的装置，在此该装置具有辐射能源，特别是激光器，其发射出在近红外区域的光。在此红外辐射的波长这样选择，即其是与水的吸收波长是不谐振的，这样就能达到只加热油墨，而不加热页张的目的。
此外例如还未公开的DE 103 16 471描述了一种用来干燥印刷材料上的印刷油墨的方法，在此印刷材料伴随激光辐射导入，它的波长为350-700nm和与印刷油墨的至少一种油墨色素的吸收波长是基本上谐振的。在此除了该色素没有其他的吸收体材料对于辐射是必需的。
此外例如从也还未公开的DE 103 16 472获知一种用来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还涂覆打底剂或涂层和其中打底剂或涂层适合于，起通过吸收辐射而加快干燥印刷油墨的作用。
例如EP 0 355 473 A2公开了一种用于干燥印刷产品的装置，该装置以激光器作为辐射能源。辐射能在各个印刷装置之间或者在最后的印刷装置后收纸器之前或之中的位置被传导在印刷材料的表面上，印刷材料通过印刷机在输送带上以输送方向输送移动。在此辐射源可以是用于紫外油墨的紫外区激光器或用于加热含溶剂的印刷油墨的红外区激光源。为了避免由于不可避免的或可屏蔽的热量损失而加热印刷机中不期望加热的部件，辐射能源要安装在印刷机的外面。所以，此装置的缺点在于印刷机使用者必须有分离的附加的系统配件。
另外，例如对比文件US 6,026,748还公开了一种在印刷机中具有红外灯的干燥装置，在此红外灯发射短波的红外线(近红外线)或中波红外线。灯光源的发射光谱是宽带光谱，所以是多种波长的光源。这种红外区域的干燥装置的缺点是很大一部分能量被纸所吸收，而油墨只是被间接地加热。快速干燥只有通过相当高的能源才可能进行。这就要产生另一种危险，印刷材料被不均匀地干燥而变成波浪形。
在光电印刷技术领域，例如可从DE 44 35 0 77 A1获知，将调色剂固定到记录载体上是通过二极管激光器发射的近红外辐射能进行的。通过用一种窄波段光源可加热调色剂颗粒，以将其熔化、形成油墨层并且将油墨固定在记录载体的表面上。因为在这个光谱范围内许多种常用的纸具有最小的能量吸收，所以绝大部分的能量都可直接被调色剂颗粒所吸收。
然而在纸吸收光谱中窗口的简单技术不能直接用在含溶剂的印刷油墨的印刷技术中，因为还有如上所述的其他的化学及物理的干燥过程。在本发明中含溶剂的印刷油墨特指的是具有下述特点的油墨，其溶剂成分可是水性的或有机性的，油墨以粘结剂体系为基础并且可以被氧化性、离子性或游离基性地聚合。用于干燥含溶剂的印刷油墨的能源应支持或促进溶剂蒸发的作用和/或向印刷材料扩散的作用和/或聚合反应的作用，同时能避免不期望的副作用，特别如对含溶剂的印刷油墨太强烈的加热，这可导致油墨成分的分解或溶剂的过热。这种能源如用于调色剂固定的情况时，应不只是用于熔化颗粒。
对于现有技术的装置可出现这种问题，即经干燥的产品具有可见的干燥过程的痕迹。这些痕迹例如作为在产品中的纵向的-或横向的条纹是可注意到的和可损坏所制成的产品的质量。
发明内容
本发明的任务是，提供一种经改善了的用来输送辐射能到印刷材料上的装置，该装置能够进行干燥过程，而没有印刷产品可见的不期望的改变。
该任务根据本发明被这样解决，即提出了一种用于将辐射能输入到印刷材料上的装置，具有至少一个辐射能源，该辐射能源的光照射到处在通过印刷机的印刷材料路径上的印刷材料上的一个位置上，该位置设置在印刷装置中至少一个印刷间隙的后面，其特征在于，该辐射能源发射光，它在印刷材料路径方向的横向方向上具有小于约15％的峰-谷-均匀性。
本发明的有利进一步构造在以下给出。
根据本发明，例如通过均匀化光学镜组所达到的、辐射能源的光的均匀性具有一个小于约15％的值和特别优选为小于10％或5％的值，其中给出的百分比值是针对在光12的横向强度中的最低值与最高值的偏差(峰-谷-均匀性)。
根据本发明，已经发现通过采用辐射的在横向上具有小于约15％的峰-谷-偏差的均匀性可有效阻止纵向的条纹形成。
在本发明辐射量的精度方面最佳的实施方案为，光照射在通过平版印刷机的路径中的印刷材料上的位置这样选择，即在该位置处印刷材料在辐射的传播方向上基本上是不作运动的。在光学镜组的约3mm(然而至少1mm)的景深内功率密度应不大于15％变动或焦点尺寸应不大于15％变动。优选为不大于10％或5％。
根据本发明已经发现，辐射能源的定位和进而是光在一个位置的入射点的特别的选择，可以有效地阻止在产品中横向条纹的形成，在该位置处印刷材料被稳定地和无颤振地被导送。
可以优选地设置，该位置被选择在压印滚筒的附近或在翻转滚筒的附近或在传送滚筒的附近。
此外还可以优选的是，在无叼纸牙桥的印刷材料输送装置的区域中，如在一个(吸)带式-输送装置的区域中(有利地在一个收纸器中或在至少一个印刷装置后)设置辐射能源的位置，因为由于没有叼纸牙桥而以较小的对于印刷材料或对于印刷材料路径的间距来确定位置是可能的和所以很少有/或没有由于运动的叼纸牙桥而产生的干扰。
此外根据本发明的用于输入辐射能的装置的特征在于，辐射能源基本上只发射光，它的波长与水(H2O)的吸收波长是不谐振的。
对于与水的吸收波长不谐振在本发明中可理解为，在20℃下由水吸收的光能不多于10.0％，在优选的实施方案中不多于1.0％，特别的为低于0.1％。与此相关的是辐射能源只发射很小强度的与水(H2O)的吸收波长谐振的光，优选为根本不发射这样的光。
优选的实施方案为辐射能源是窄波段(schmalbandig)的。在此辐射能源可发射例如一种波长直至±50nm宽，这样也可涉及一个或多个单个的锐线发射光谱线。
此外在优选的实施方案中，窄波段辐射能源的发射峰值或辐射能的波长为700.00nm-3000.00nm，优选为700.00nm-2500.00nm，特别优选为800.00nm-1300.00nm，在纸吸收光谱中的所谓的窗口部分区域中。特别优选的发射为约870.00nm±50.00nm和/或1050.00nm±50.00nm和/或1250.00nm±50.00nm和/或1600.00nm±50.00nm。除此以外可用的合适的二极管激光器波长是808nm、860nm、880nm、940nm、980nm(各±10nm)。
在此本发明基于这样的认识，即水的吸收波段有助于纸吸收光谱。在无水(无润湿剂)的平版印刷中典型的印刷材料的水含量已经导致了在印刷材料中不期望的、有时甚至不可接受的强烈的能量吸收。这种吸收在用润湿剂的平版印刷中相应地更强烈。通过一种波长的始终一致的辐射可避免太大的能量进入到印刷材料中，这个波长与水的吸收线或吸收波段(吸收波长)是不谐振的。根据Hiltran数据库，在296K的温度下，在1m吸收段内，15000ppm水得到通过水的下列吸收，更确切地为通过水蒸汽的吸收在808nm处小于0.5％，在870±10nm处小于0.01％，在940±10nm处小于10％，在980±10nm处小于0.5％，在1030±30nm处小于0.01％，在1064nm处小于0.01nm，在1100nm处小于0.5％和在1250±10nm处小于0.01％。以1m2面积的印刷材料、特别是纸的表面和印刷材料上1m的空气段计算，那么空气在绝对湿度为1.5％时的水量约为12g。在根据本发明的装置的实施方案中，只要光源距离印刷材料不超过1m，并且绝对湿度不显著高于1.5％，那么就不会超过上述的通过水和/或水蒸汽的吸收。假如光通过油墨层直至进入印刷材料，或通过润湿剂，该润湿剂是通过印刷过程而进入到纸张上的，这样由于印刷材料的湿度就要产生附加的吸收。
取决于印刷油墨中各单个成分的功能团，这些成分特别是颜料、油墨材料或油墨剂、粘结剂(假漆)(Firnis)、溶剂、油或树脂、填料、辅助剂、添加剂或附加材料或类似的物料，印刷油墨可吸收各种不同的波长。用根据本发明的装置，可将近红外区域的光在避免水吸收波长的情况下输入到平版印刷机中印刷材料上的印刷油墨中，例如通过发射线状光谱的光源的只有较少的波长的辐射。
此外印刷油墨可具有红外吸收体材料。通过红外吸收体材料产生、使得可能、支持、改善或使得易于在印刷油墨中光的输入和/或印刷油墨中辐射能的吸收。在与本发明相关的描述中语言上只简称说成支持，所以这一简称指的是红外吸收体材料的作用的所有分级。能用于生成热量的能量输入可导致印刷油墨的加速干燥。这一方面可在短时间内在印刷材料上的印刷油墨中(在油墨层中)产生高温，另一方面也可能激发或引起与印刷油墨的成分相关的化学反应。红外吸收体材料，也称为红外吸收体、IR吸收体、IR吸收体物质或其他类似的称呼，一方面可是在印刷油墨中具有吸收近红外线的功能团的成分，另一方面也可是在印刷前被附加或搀入到印刷油墨中的添加剂或附加材料。换句话说，印刷油墨可用红外吸收体材料补充或包含有改性为红外吸收体材料的成分。在此，红外吸收体材料优选地具有下述的性能，即其在波长的可见区域内只有很小或甚至没有吸收，所以对印刷油墨的色觉只有很小或甚至没有影响或改变。
一种相对较高的能量直接输入到印刷油墨中，特别是通过红外吸收体材料的支持是以有利的方式可能的，而不会造成不期望的能量输入到印刷材料中去。这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层吸收了的能量在一瞬间分配到油墨和印刷材料上。热容量和热量比在此是如下分配的在整个被印刷的纸张得到均匀的温和的温度提高之前，油墨层的短的加热是可能的。这样就可减小所需的总的能量输入。这种有选择的能量输入特别受到一种波长的辐射的支持，这一波长是与印刷油墨的一个成分的吸收线谐振的或准谐振的，或与印刷油墨中红外吸收体材料的吸收线或最大吸收是谐振的或准谐振的。在印刷油墨中的辐射能量的吸收大于30％、优选50％、特别优选为75％，甚至可大于90％。
此外水中的能量吸收的避免减小了印刷材料的干燥。这是有利的，因为此外印刷材料的干燥会导致其规格的改变由于所谓的膨胀过程使得印刷材料与其干燥状态或湿度含量相关地具有不同规格。在各个印刷装置之间的膨胀过程导致了在各个印刷装置中需要不同的印版规格。由于通过辐射感应的干燥的影响而在印刷装置之间的湿度含量的改变可用根据本发明的装置通过印刷油墨的干燥而避免，辐射感应的干燥导致只有以高的费用可预先确定和可校正的偏差。
换句话说，根据本发明的装置使得在印刷材料上含溶剂的印刷油墨的干燥成为可能，而且不会太强地影响印刷材料的干燥。
可以优选地规定，辐射能源具有至少一个激光器，在此，该激光器可以是半导体激光器或固体激光器。
为了在得到高的光谱功率密度的同时达到尽可能的窄波段的发射，优选该辐射能源为激光器。另外也可替代地选用宽波段的具有合适的滤波装置的光源，例如IR-碳辐射器，这样就组合形成窄波段辐射能源。特别地，滤波器可以是干扰抑止滤波器。对于在平版印刷机内的空间上的集成，激光器优选为半导体激光器、(二极管激光器)或固体激光器(钛-蓝宝石、铒-玻璃、NdYAG、Nd-玻璃或类似物)。固体激光器可优选地通过二极管激光器进行光学泵送(gepumpt)。固体激光器也可是纤维激光器(Fiberlaser)或光波导体激光器，优选为镱纤维激光器，它可在1070nm至1100nm的工作区域内可提供光功率为300-700W。有利的是，这种激光器在所限定的范围内也是可调谐的。换句话说，激光的起始波长是可改变的。这样调到所期望的波长是实行的，例如与印刷油墨中的一个成分吸收波长谐振或准谐振，特别是与印刷油墨中的红外吸收体材料谐振或准谐振。
这可以优选地规定，该装置具有多个辐射能源，这些辐射能源可以以一维的场、二维的场或以三维场安置，并且其光在多个位置照射到印刷材料上，在此也可以使用激光器，特别是半导体激光器或固体激光器。通过对于印刷材料的各个区域使用多个单个的辐射能源就能降低辐射能源的最大所需输出功率。具有较小的输出功率的光源通常是成本较小的并且具有较长的预期寿命。此外还可避免产生不必要的高的热损耗。单位面积的通过辐射能的输入所输入的能量为100-10000mJ/cm2，优选为100-1000mJ/cm2，特别优选为200-500mJ/cm2。印刷材料辐射的时间持续为0.01s-1s，优选为0.1ms-100ms，特别优选为1ms-10ms。在给定的时间内辐射能的输入可以在优选的实施方案中通过辐射的线性焦点(Linienfokus)而达到，在该线性焦点下通过印刷了的页张或基材。与在基材的运动方向上线性焦点的延伸和它的速度[m/s]相关得出交替作用时间。由辐射密度[W/cm2]的进一步获知得到基材的照射密度[mJ/cm2]。
根据本发明的另一个实施方案，对于每个辐射能源照射在印刷材料一个位置上的光在其强度和照射时间上可与其他的辐射能源独立地调节。
出于这个目的，可设置一个控制单元，其独立于或集成入平版印刷机的机器控制部分。调节辐射能源参数可使调节印刷材料的不同的位置上的能量输入成为可能。这样，能量的输入就可与印刷材料当前位置上的印刷材料的覆盖物相匹配。此外，根据本发明的装置以下述方式安装入多个辐射能源也是有利的，即至少二个辐射能源的光辐射到印刷材料上的一个位置上。在此一方面涉及到部分重叠的光束，另一方面涉及到完全重叠的光束。这样单独一个辐射能源所需的最大输出功率可以是较小的，假如一个辐射能源出现故障，对此存在一个冗余度。
根据本发明的、具有至少一个印刷装置的平版印刷机的特征在于，它具有本发明的、用于输入辐射能的装置。本发明的平版印刷机可以是直接的或间接的胶印机、苯胺印刷机(Flexdruckmaschine)或其他类似的印刷机。一方面光照射到平版印刷机的路径上的印刷材料上的位置设在多个印刷装置即所有印刷间隙的、最后印刷装置的最后印刷间隙的后面。另一方面，该位置也可以在第一个印刷间隙的后面并且在第二印刷间隙之前，即至少在二个印刷装置之间。
本发明的其他的优点以及优选实施方案和进一步的构成用以下附图以及其说明来解释。各个图为图1用于解释根据本发明装置的配置的侧视示意图，图2根据本发明的装置的优选的进一步构造的透视示意图，和图3一种在印刷装置旁或在最后印刷装置后具有根据本发明的装置的各种不同替换配置的平版印刷机的侧视示意图。
具体实施例方式
图1示出用于解释根据本发明的装置在平版印刷机中的配置的侧视示意图。
一个辐射能源10，特别是激光器，优选为二极管激光器或固体激光器以下述方式安置在平版印刷机内，即从光源发射出的光12照射到通过平版印刷机的印刷材料路径16上的印刷材料14的位置116上，这个位置处在印刷间隙18之后(nachgeordnet)。
虽然在图1中示例出印刷材料14是单页纸式的，但是印刷材料也可以为卷筒纸式地通过平版印刷机。印刷材料14的路径16的方向用一个箭头表示。
该路径在此以直线示出，但并不限制通常的曲线形的或非直线的延伸，特别是以圆弧形分布。
印刷间隙18在图1所示的实施方案中是通过印刷滚筒110和压印滚筒112的共同作用而定义的。取决于平版印刷机中特殊的印刷方法，印刷滚筒110可以是印版滚筒或橡皮布滚筒。
在印刷材料14上示出的是印刷油墨114。从辐射源10发射出的光12以束状或以垫状(Teppichfrmig))照射到印刷材料14的位置116上。在这个位置116内的印刷油墨114可吸收来自光12的能量。通过有利的波长选择，该波长与水的吸收波长是不谐振的，在印刷材料14中的吸收被减小。
辐射能源10与印刷材料14的表面(确切地说与印刷油墨114)的距离D优选为约1厘米-约30厘米，特别优选为约1厘米-约10厘米。
因为-如本发明已经发现的-相对于印刷材料14的输送方向在横向上(也就是说相对于路径方向的横向上)光的不充分的均匀性可导致在经干燥的印刷产品中条纹的形成，所以有利的是，设置保证光足够的均匀性的装置。
出于这个目的，辐射能源10可具有用于光12的均匀化光学镜组13，它负责使得多个的侧面设置的辐射能源10的由各个光点或光分线构成的光线(如激光线)在线方向上(相对于印刷材料14的输送方向的横向)在强度方面是基本上均匀的。该光学镜组可以是辐射能源10的一部分或也可以是分开设置的。
通过均匀化光学镜组13而形成的光线优选具有整个基材宽度的相对于印刷材料14的输送方向在横向上的一个延伸。它们也可以以约10mm的宽度设计，以实现用来构成页面宽度-照射条(Seitenbreiten-Beleutungsbalken)的模块。有利的结构在印刷材料的输送方向产生0.01mm-10mm的焦点(Fokus)，以便与印刷速度(0.1m/s-30m/s)相关地达到照射密度的有利的值[W/cm2]或[mJ/cm2]。特别地已经证明在印刷速度为1m/s至5m/s时焦点延伸为0.1mm-10mm或1mm-5mm是有利的。
均匀化光学镜组13可以包括宏尺寸的和微尺寸的光导元件。此外均匀化光学镜组13可以包括折射地、衍射地或反射地起作用的光学元件或这些元件的组合。
通过该均匀化光学镜组13而达到的辐射能源10的光12的均匀性优选具有小于约15％的值和特别优选为小于约10％或5％的值，其中所给出的百分比指的是在光12的横向强度中的最低值与最高值的偏差(峰-谷-均匀性)。
此外通过均匀化光学镜组13还可达到，光的均匀性在印刷材料14的输送方向也是尽可能高的，以致于可以尽可能避免油墨的短时间的过热。在印刷材料14的输送方向通过均匀化光学镜组13而达到的辐射能源10的光12的均匀性优选具有小于约30％的值和特别优选为小于约20％或10％的值。在此所给出的百分比也指的是在平行于输送方向的光12的强度中的最低值与最高值的偏差(峰-谷-均匀性)。
此外具有优点的是，即在印刷材料14的背对辐射能源10的一侧设置一个吸收元件118，它吸收这样的辐射，该辐射不被印刷油墨114或印刷材料14所吸收。
图2是根据本发明的装置在平版印刷机中进一步的优选构造的实施形式示意图。它是多个辐射能源10的场20的一个示范草图，此处三乘四，也即有十二个辐射能源10。
除了在图中所示出二维场20外，还可沿印刷材料14的宽度设置一维的场或一个一维行。一个这样的行可以优选作为基本上为页宽的照射条构成，该照明条例如具有多个模块，这些模块又具有多个(例如10个)激光器二极管-条11，它又具有多个激光器二极管11a、11b、11c等。
在此在模块内的激光器二极管-条11不仅可以设置在一个唯一的线上而且可以设置在多个错开的线上，以致于可有利地达到紧凑的结构形式。
不仅模块式的结构而且以交错的线的设置使得操作者或服务人员进行维护工作变得容易。
激光器二极管-条11优选具有约10W-约200W，特别优选为约50-100W的输出功率。照明条模块化的结构得到优选的功率密度为每厘米约50-500W。
一个二维的场，也如同三维的场，它的光以二维分配照射到印刷材料14上，此外的优点是，即通过场20的一行中间隔位置组的并行或同时的照射而达到快速干燥。印刷材料移动经过辐射能源10的速度可因此比只有一维场的情况高。
通过辐射能源10多行的前后相继的设置，例如具有一些挥发性组分的油墨(热定形类油墨)的干燥，通过这些组分如溶剂的逐渐挥发而也是有效的可能的。
此外可以是，多个激光器二极管条11的辐射集合成一个辐射束，这些激光器二极管条例如沿印刷材料路径的方向相邻设置。在此可以优选使用一个或多个偏振分束器。
此外或替换地还可以规定，发出不同波长辐射的多个激光器二极管条11的辐射通过二色性的光导元件而集束。
场20也可具有其他数量的辐射能源10。从多个辐射能源10中的每个发出的光12输入到印刷材料14上。光12照射到印刷材料14的位置116上，印刷材料以箭头16方向通过平版印刷机，所述位置设置在印刷间隙118之后，而印刷间隙是由印刷滚筒110和压印滚筒112确定的。
在此，各个位置116可部分地重叠，如在图2中对于多个辐射能源10的位于最前面的行所示出的，或者甚至可基本完全重叠。
此外通过在相对于印刷材料14的输送方向垂直的方向(横向)上这些位置116处的有目的的重叠而可在横向上达到光12的上述的优选的均匀性。
此外，重叠导致冗余度，这样其本身在一个激光器二极管发生故障时保证了在印刷材料14上的相关位置处的印刷油墨的至少部分干燥。
为辐射能源10的场20配置一个控制装置24，借助这个控制装置，场20通过连接装置22可交换控制信号。通过该控制装置24可对场20以下述的方式进行控制，即在印刷材料14的位置116上完成相应于印刷油墨量的能量输入。
例如可以是规定，激光器二极管11a、11b、11c等不仅可单独地而且可一起地接通或切断。进一步或替换地例如还可规定，激光器二极管11a、11b、11c等不仅可单独地而且可一起地改变其功率。通过这种方式使得对于在印刷材料14每个位置处的干燥可有目的地控制对于干燥所必需的能量输入。在此优选地可利用来自印刷初期或印刷监控的关于所要干燥的印刷图像的构成(油墨分色、油墨分布、面积覆盖、油墨厚度)的信息。
以这种方式，印刷材料上印刷油墨可以下述的方式精确地干燥，即可避免太高的加热和因此印刷油墨的太强烈的蒸发，特别是横向的波动。优选地所输入的辐射能调节到10％的精度，更优选为5％或甚至只有1％。
图3示出了一个平版印刷机的示意图，在这个实施方案中为一个处理页张的胶版印刷机，在印刷装置旁或者在最后的印刷装置后具有根据本发明的装置的各种不同的替换设置。
该平版印刷机例如具有四个印刷装置30，一个续纸器32和一个收纸器34。在平版印刷机内示出了各种不同的滚筒，这些滚筒一方面用于输送页张通过机器，另一方面用作平版印刷面，它直接作为印版滚筒或作为传送滚筒，特别为橡皮布滚筒。
在图中没有更清楚地详细示出，平版印刷机中这些典型的印刷装置30还具有输墨装置和必要时的润湿装置。每个印刷装置30包含有一个印刷滚筒110和一个压印滚筒112，它们定义一个印刷间隙18。
在第一和第二印刷装置30上示出了一个中央辐射能源36，从该中央辐射能源辐射出来的光借助于光导元件38，例如光波导体、反射镜、投影光具组等类似物，被导送到为这些印刷装置30配置的投影元件310。这些投影元件310发出光12投射到印刷材料14由平版印刷机中通过的路径16上的位置116，这些位置最好设置在所属印刷装置30的相应的印刷间隙18之后。通过应用这些光导元件38，可将辐射能源36安置在平版印刷机内有足够的安装空间的合适位置。
在第三和第四印刷装置30上示出了辐射能源10，从这些辐射能源发出的光12直接输入到在印刷材料14的路径16上在每个印刷装置30的印刷间隙18后面的多个位置116。
此外在收纸器34内部示出了一个替换方案的辐射能源312和另一个替换方案的辐射能源314。
借助于图3中所示的用于加工处理页张的印刷机的设置，根据本发明用于输入辐射能的装置也可以有利的方式用在加工处理卷筒纸的印刷机中，特别是所谓的轮转印刷机，其用在零星印件或报纸的印刷。
在印刷机器中辐射能源10例如基本上是页宽的激光器二极管-照射条的设置点优选选择在一个位置，在该位置处印刷材料14在辐射(光12的)的传播方向只能稍微的或完全不能运动，这就是说，例如在一个位置上，在该位置上印刷材料14的位置处基本上是无颤振地运动。
以这种方式可以满足对于辐射量的高精度，因为可以保证，印刷材料14总是处于焦点处，也就是处于辐射能源10的焦距处。以这种方式可有效阻止在干燥过程中的波动，这在已经干燥的产品中是可看得见的。
出于这个原因，处于相对于压印滚筒112的设置点10或310是特别优选的，然而相对于翻转滚筒113或代替翻转滚筒所用的传送滚筒的设置点410也是特别优选的。在这种情况中印刷材料14，如一页纸张由相应的滚筒或相应的辊输送和所以进行一种稳定的、基本上是无颤振的运动。
此外设置点在吸带式输送装置附近的或紧临着吸带式输送装置也是有利的，如在一个设置在印刷装置之后的干燥器或收纸器中。
此外有利的是，辐射能源10的焦点这样选择，即其具有这样延伸的深度(景深或“焦深”)，即，印刷材料14的垂直于印刷材料14输送方向的微小的运动还是在景深-范围内发生和所以是没有问题的。
在光学镜组的约3mm(然而至少1mm)的景深内功率密度的变动应不大于15％或焦点尺寸的变动不大于15％。优选为不大于10％或5％。
附加地或替代地还可规定，以相对于印刷材料14输送方向的垂直方向可调节地选择焦点。以这种方式辐射量一方面通过焦点调节而改变，假如这是所期望的或有利的，和另一方面在不同的印刷速度时，也就是在印刷材料的不同的输送路径时，如由于离心力造成的，通过焦点调节而保持恒定。
在根据本发明的、用于将近红外波长辐射能输入到印刷材料上的方法的实施形式中，采用一种红外吸收体材料，这种红外吸收体材料由于在所谓的纸吸收光谱窗中、特别是在所谓的水吸收光谱窗中的最大吸收的位置是合适的。
红外吸收体材料的必需量作为添加剂或加入物而添加入印刷油墨中。这可通过例如在平版印刷机外面或在平版印刷机内部将印刷油墨与红外吸收体材料进行搅拌实现。添加通常只对所谓的彩色油墨，特别是对黄色、品红色和深蓝色(Y、M和C)的四色胶印是有意义的。
在四色胶印中对于黑色(K)通常没必要加入对比色，因为黑色印刷油墨通常在总的主要的和起感应的700nm-2500nm波长区域有足够良好的吸收。然而尽管如此还可以进行添加。
根据Lambert-Beer消光定律的第一近似法，由印刷材料上的印刷油墨的层厚和消光系数可计算出所必需的红外吸收体材料的量。在这个计算法中，按照Lambert-Beer消光定律的计算基于直接的谐振，这就是说，发射波长紧临地位于最大吸收的附近。对于稍微偏离的激光波长，获得同样稍微偏离的吸收，并且需要相应的、优选按比例更多的红外吸收体材料。为了描述的完整性，这种观察并不考虑光散射和饱和效应的与实际相关的影响。
应用辐射能源来照射印刷材料，辐射能源的光基本上是与红外吸收体材料的最大吸收谐振的。平版印刷机中的印刷过程在这个实施形式中不用其他的措施并且象传统的印刷方法那样进行。
有利的是，不是以直角辐射到所印刷的纸张上，而是以较小的角度(相对于表面测得的)辐射到纸张上。在此在任何情况下经延长的吸收段是有利的。在一定条件下确定的角度可以是有利的，以减小反射度。
在根据本发明的方法的实施形式的第一个实施例中，使用3-丁基-2(2-[-2(3-丁基-1，1-二甲基-1，3-二氢-苯并[e]吲哚-2-亚基)亚乙基]-2-氯-环己-1-烯基)-乙烯基)-1，1-二甲基-1H-苯并[e]吲哚高氯酸盐作为红外吸收体材料，其总化学式为C46H52Cl2N2O4，且分子量为767.84g mol-1。这种红外吸收体材料在819nm处有最大吸收和267214[L/mol×cm]的最大消光。对于约90％激光光线吸收，需要红外吸收体材料的1.4重量％作为添加剂加入到层厚为2μm的C、M和Y色油墨中(根据Lambert-Beer消光定律)。(比较0.9重量％约75％、0.4重量％约50％和0.2重量％约30％)。
用于输入辐射能的装置包括作为辐射能源的激光器，其发射808nm的光，例如可应用DILAS的MB系列的InGa(Al)As量子阱激光器。所谓的DILAS激光器具有24W的最大的光学输出功率。在准直光管后的束几何参数是4mm×12mm。所以发射波长足以与819±15nm的最大吸收产生谐振；红外吸收体材料显示出大于50％的吸收。在这个实施例中，在2m/s的印刷速度下(相当于在50cm的页张长度上每小时14400印数)为单位面积的能量100mJ/cm2选定射束轮廓和2ms的照射时间。空气中的水蒸汽对辐射的吸收小于0.5％。
在根据本发明方法的实施方案的第二个实施例中，使用2-[2-[2-氯-3-[2-(3-乙基-1，3-二氢-1，1-二甲基-2H-苯并[e]吲哚-2-亚基)-亚乙基]-1-环己烯-1-基]-乙烯基]3-乙基-1，1-二甲基-1H-苯并[e]吲哚四氟硼酸盐作为红外吸收体材料，其总化学式为C42H44BClF4N2，且分子量为699.084g mo1-1。这种红外吸收体材料在816nm处有最大吸收和390307[L/mol×cm]的最大消光。对于约90％激光光线吸收，需要红外吸收体材料的0.9重量％作为添加剂加入到C、M和Y色(深蓝色、品红色和黄色)油墨中，油墨层厚为2μm(根据Lambert-Beer消光定律)。(比较0.5重量％约75％、0.3重量％约50％和0.1重量％约30％)。
用于输入辐射能的装置包括作为辐射能源的激光器，其发射808nm的光，例如可应用LIMO的二极管激光器HLU 100c 10×12。所谓的LIMO激光器具有100W的最大的光学输出功率。在准直光管后的束几何参数是10mm×12mm。所以发射波长足以与816±15nm的最大吸收产生谐振；红外吸收体材料显示出大于50％的吸收。在这个实施例中，在0.5m/s的印刷速度下(相当于在50cm的页张长度上每小时3600印数)为单位面积的能量833mJ/cm2选定射束轮廓和40ms的照射时间。空气中的水蒸汽对辐射的吸收小于0.5％。
根据本发明的方法的实施方案的第三个实施例中，使用苯铵-N，N’-2，5-环己二烯-1，4-二亚基-双[4-(二丁基氨基)-N-[4-(二丁基氨基)苯基]二高氯酸盐作为红外吸收体材料，其总化学式为C62H92Cl2N6O8，且分子量为1120.37g mol-1。这种红外吸收体材料在1064nm处有最大吸收和81300[L/mol×cm]的最大消光。对于约50％激光光线吸收，需要红外吸收体材料的4.8重量％作为添加剂加入到C、M和Y色油墨中，油墨层厚为2μm(根据Lambert-Beer消定律)。(比较15.9重量％约90％、9.6重量％约75％和2.5重量％约30％)。
用于输入辐射能的装置包括作为辐射能源的激光器，其发射1075nm的光，例如可应用IPG Photonics的镱纤维激光器YLR-100。所谓的IPG Photonics激光器具有100W的最大光学输出功率。在焦点处的束几何参数可为3mm×3mm。所以发射波长足以与1064±15nm的最大吸收产生谐振；红外吸收体材料显示出大于50％的吸收。在这个实施例中，在2m/s的印刷速度下(相当于在50cm的页张上每小时14400印数)已选定射束轮廓和5ms的辐射时间和417mJ/cm2的单位面积能量。空气中的水蒸汽对辐射的吸收小于0.1％。
根据本发明的方法的实施方案的第四个实施例中，使用二(3，4-二甲氧基-2’一氯二硫代偶苯酰)镍作为红外吸收体材料，其总化学式为C32H26Cl2NiO4S4，且分子量为732.4g mol-1。这种红外吸收体材料在885nm处有最大吸收和16000[L/mol×cm]的最大消光。对于约75％激光光线吸收，需要红外吸收体材料的3.2重量％作为添加剂加入到C、M和Y色油墨中，油墨层厚为2μm(根据Lambert-Beer消光光定律)。(比较5.3重量％约90％、1.6重量％约50％和0.8重量％约30％)。
用于输入辐射能的装置包括作为辐射能源的激光器，其发射870nm的光，例如可应用Laser2000的纤维耦合的激光器二极管系统DLDFC-50。所谓的Laser2000激光器具有50W的最大的光学输出功率，并且可用于连续波运行或脉冲运行。所以发射波长足以与885±15nm的最大吸收产生谐振；该红外吸收体材料显示出大于50％的吸收。在这个实施例中，在2m/s的印刷速度下(相当于在50cm的页张长度上每小时14400印数)为在单位面积的能量152mJ/cm2选定射束轮廓和5ms的辐射时间。空气中的水蒸汽对辐射的吸收小于0.1％。
参考标号表10辐射能源/辐射能源的设置点11激光器二极管条11a激光器二极管11b激光器二极管11c激光器二极管12光13均匀化光学镜组14印刷材料16印刷材料的路径18印刷间隙110印刷滚筒112压印滚筒113翻转滚筒114印刷油墨116印刷材料上的位置118吸收元件20多个辐射能源的场22传输控制信号的连接装置24控制单元
30印刷装置32续纸器34收纸器36中央辐射能源38光导元件310投影元件/投影元件的设置点312替换方案的辐射能源314其他的替换方案的辐射能源410辐射能源/辐射能源的设置点D距离
权利要求
1.一种用于将辐射能输入到印刷材料(14)上的装置，具有至少一个辐射能源(10)，该辐射能源的光(12)照射到处在通过印刷机的印刷材料(14)路径(16)上的印刷材料(14)上的一个位置(116)上，该位置设置在印刷装置中至少一个印刷间隙(18)的后面，其特征在于，该辐射能源(10)发射光(12)，它在印刷材料路径(16)方向的横向方向上具有小于约15％的峰-谷-均匀性。
2.根据权利要求1的用于输入辐射能的装置，其特征在于，所述峰-谷-均匀性为小于约10％或小于约5％。
3.根据权利要求1或2的用于输入辐射能的装置，其特征在于，该辐射能源(10)具有至少一个激光器。
4.根据权利要求3的用于输入辐射能的装置，其特征在于，该激光器是半导体激光器或固体激光器。
5.根据上述权利要求之一的用于输入辐射能的装置，其特征在于，该装置具有多个辐射能源(10)，这些辐射能源以一维场、二维场(20)或三维场设置，它们的光照射到印刷材料(14)上多个位置(116)上。
6.根据上述权利要求之一的用于输入辐射能的装置，为该装置附加配置了一个控制单元(24)，其特征在于，对于每个辐射能源(10)照射到印刷材料(14)上的一个位置(116)处的光(12)在其强度和照射时间上是可与其他辐射能源(10)独立地控制的。
7.根据上述权利要求之一的用于输入辐射能的装置，其特征在于，这样选择将所述光照到在通过平版印刷机的路径(16)中的印刷材料(14)上的位置(116)，即在该位置(116)上印刷材料(14)在辐射的传播方向上基本上没有运动。
8.根据权利要求7的用于输入辐射能的装置，其特征在于，该位置(116)被选择在压印滚筒(112)的附近或在翻转滚筒(113)的附近、在传送滚筒的附近或在吸带式输送装置的附近。
9.根据上述权利要求之一的用于输入辐射能的装置，其特征在于，在一个为辐射能源(10)配置的光学镜组的约1-3mm的景深内，功率密度的变动不大于约15％，尤其是不大于约10％或5％，或焦点尺寸的变动不大于约15％，特别不大于约10％或5％。
10.具有至少一个印刷装置(30)的平版印刷机，其特征在于，具有根据上述权利要求之一的用于输入辐射能的装置。
全文摘要
一种根据本发明的用于将辐射能输入到印刷材料(14)上的装置，具有至少一个辐射能源(10)，该辐射能源的光(12)在一位置(116)上照射到通过印刷机的印刷材料(14)路径(16)上的印刷材料(14)上，这个位置设置在印刷装置中至少一个印刷间隙(118)的后面，其特征在于，辐射能源(10)发射出光(12)，它在印刷材料(14)路径(16)方向的横向方向上具有小于约15％的峰－谷－均匀性。
文档编号B41F23/00GK1689807SQ2005100670
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月27日 优先权日2004年4月27日
发明者贝尔纳德·拜尔, 乌韦·恩斯特, 海纳·皮茨 申请人:海德堡印刷机械股份公司