用于调节纸张的方法和设备的制作方法

专利名称：用于调节纸张的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调节纸的方法和设备。
背景技术：
具体地说，本发明涉及在印刷系统中用于调节纸的方法和设备，而更 具体地说，本发明涉及在数字印刷系统中用于调节纸的方法和设备，不过 发明并不必要只限于此应用。
基于电子技术(数字印刷)的高容量印刷系统起因于公司的这种需要， 即能够在短时间印刷大量私人文件。通过使用巻筒纸打印机来把数字文件 转变为单独的打印文件，这些系统已经在容量和打印质量上有所增强，并 发展到图形产品，使这些新打印系统以较高增长潜力进入新市场。此技术 使打印较小规^莫产品成为可能，而这是利用传统胶印方法不可能形成的。
这些数字打印技术取消了铅版，以通过电子源的静电和电磁电荷结合 使用，把图象转印到衬底上，这种特征就必须在村底或者纸上进行，以把 用于打印文本的乳状液永久地固定在其中。为此目的， 一旦千油墨或者墨 粉沉积在衬底上，则已知的技术利用了作用在衬底上的多个工艺，以此所 述乳状液可永久地固定。相反，胶印技术使用基于水或者其他液体的墨水， 而这种墨水通过吸收而固定在衬底上。在数字系统中，这些固定法通过收 缩或者膨胀以静电电荷、水气损失或者衬底物理变形等形式在该衬底上产 生变化，这严重地影响后面的传送过程、平整以及最终的产品。这些变化 也因限制了对数字打印技术的应用而导致过程更昂贵，导致问题仍然没有 适当地解决。结果，当数字打印取代例如胶印的其他印刷术时，对于制造 大规模印刷品、书等等，现有技术就出现了问题。
通过把一股水流喷射在条带上，而基于把纸弄湿而对在数字打印系统中使打印纸再潮湿，这种设备是已知的。然而，这种设备没有解决上面提
到的问题，理由如下电子或者数字打印机使打印纸带经受墨粉固定或 者干燥过程，这导致水分从纸张上突然损失(+/- 50%)直到3%的水平。 如上面解释那样，这使纸张和静电电荷产生失真效应，使打印以及后处理 成本更昂贵。通过这种已知类型设备进行的过程基于对问题后果的处理， 也就是说，当纸张离开打印过程时加入水来弥补纸张的干燥。问题是，这 必须使用刚刚从在45。C到90。C以上的打印机不佳工作条件下出来的纸张 来完成。由于纸具有的吸水性以及通过喷射水和纸温度而产生微滴的尺 寸，因通过纸发出的辐射导致在该纸条带每侧大约10毫米区域上，喷嘴失 去水分。此排斥效应导致水滴通过表面张力现象结合，使尺寸增加到不期 望的程度，导致它们落在运动表面上。结果，再不能恢复到期望的湿度， 纸张蒸发大部分水分，同时内部(中心)保持干燥，在传送过程期间没有 消除静电荷情况下保持对静电荷的敏感度。根据发明人进行的测试，此效 应的另一个结杲是，由于温度引起的蒸发，它难以控制有效地施加于纸张 上的液体量。必须提到的是，用于此机器的此过程的其他重要影响是一旦 纸张切断纸张的巻曲，以及具有的粗糙表面光洁度，这由于通过表面张力 现象以及通过纸张辐射热而随机落在纸张上的液滴而产生，对于质量是不 利的。
上述对纸张的物理影响的后果可在影响制造、人工、原材料成本以及 财务成本的操作方面进行评估。
在市场方面，我们可4巴大量设备应用于目前全世界20,000台巻筒纸数 字打印系统中。将来和潜在市场包括在全世界整个绘图工业，因此很难确 定近似的数字,不过据估计，包含在此生产组中公司的数目在全世界大约 是五百万。
具体地说，很清楚的是存在着提供有效纸张调节系统的未满足的技术 需要，其中这种系统没有当前已知设备的问题，特别是涉及数字打印系统 的问题。

发明内容
为了提供一种针对上述问题的解决方案，本发明包括用于纸张调节的 方法，这种纸张调节处理优选的是打印纸张调节，更优选的是借助于数字 打印技术打印的纸张，其特征在于，它包括纸张冷却阶段和把液体(使再 潮湿水和/或其他表面处理液体)涂敷到冷却纸张上的随后阶段，优选的是， 通过把纸张暴露于含有待涂敷液体蒸气的气体团中，该纸张的温度比气体 团的露点低。优选的是，气体团可能是气体浸透团，而纸张将冷却到其露 点以下，以便在纸张和气体之间接触后，立即将有液体从气体迁移到纸张 上。 一个目的是，把水分含量恢复到后面使用或者输送需要值所必需的液 体(例如水)量提供到纸张上。有益的是，使用的潮湿气体可以是环境空 气。
本发明基于两个效果的组合，利用冷却和液体的涂敷或者湿润，来调 节纸张的物理状态并实现吸湿的稳定性，在优选的应用中完成纸张中心的 处理，这些至今没有实现。对于所应用的技术条件，在行业中对于此目的 还没有类似的方法，
在本发明中，术语纸张不应排他地理解为纤维素打印村底，而是要看 成是包括有或者没有纤维素成分的任何打印衬底，这种衬底具有与纤维素 纸相似的结构。
本发明提供的用于数字打印系统中打印纸张调节的技术方案基于在 根源提出问题，而不是其结果。通过冷却系统消除了由纸张承载的热，优 选的是，冷却系统把纸张温度冷却到尽可能靠近露点，直到露点，而该露 点将取决于房间温度和与对温度有影响的环境相对湿度水平以及打印机 所处环境的相对湿度。以自然方式从环境中获得水分，通过纸张吸水性 的这种方式而获得有益效果。然而，在很多情况下，进行打印作业和/或 光洁度的前题是尽管可能对温度进行控制，但没有对环境湿度进行控制。由 于这些系统作业发热， 一部分热耗散到房间内，这意味着它要通过空气调
节来冷却，使环境变千燥。在这种干燥环境中，在25/30%的标准环境相对 湿度值下，有必要通过冷却系统作用，在临到纸张与室内状态平衡时，把 水分添加到纸张，同时维持露点，则迅速地产生所述效应。由此，优选的是，增湿必须刚好在冷却时或者在冷却后立即进行。该过程可使用任何冷 却系统进行，这允许从周围相对湿度和室温结合中来进行温度控制。由 此，纸张的增湿是可例如通过使用喷射或者经过产生冷或者热蒸汽来进行 的过程，或者是借助于浸透有水分的空气喷射来进行的过程，系统带有能 够立即改变通过所述系统传送到纸张水体积的能力，并刚好提供在每一刻 需要量，与室内环境条件无关，利用通过先前纸张冷却获得的方便条件。
喷射技术还可用来把用于处理纸张的液体涂敷到纸张上，例如以产生 打印图象的保护层。
在其他优点中，本发明能够使用在数字打印系统中胶印的纸张，而这 种纸张比"激光，，纸张更便宜，其中"激光"纸张被处理以阻止来自固定墨粉
过程而产生的副作用，这在原材料中带来大约20%的成本节约。本发明的 另一个有益方面是，由于没有静电电荷导致在输送和修整过程中速度增 加，它允许50到100%的输出增加，这意味着可实现制造者所需要的机器操 作周期，到今天，这些周期几乎从没有超过50%规定打印速度。
可通过本发明实现的对在打印过程期间衬底产生变形的消除，减少了 卡纸和停机，并使打印文件报废最小化。热稳定性提高了后处理设备性 能和精确度，并减少损耗和维修，为这种设备制造商带来明显好处。增加 的机器输出减少了生产时间，免除了更多的负载，因此在较低成本下同时 没有附加投资情况下提供更大的生产能力，为个性化提供更大能力，通过 增加直接收到的"点击"，并产生新硬件和软件设备销售的增加期望值，这 将有益于打印机制造商。
冷却和涂敷液体组合或者连续操作，同时随时借助于调节器自动或者 人工调节，对液体温度和量进行控制，其中调节器响应在所述生产和后生 产过程期间环境相对湿度、纸张绝对湿度、环境温度、系统内部温度、在 纸张传送期间的温度等等单独传感器提供的数据，能够在对结构进行绝对 控制情况下实现最高程度的平衡，能够以先前决没有实现的精确度来动态 地操作。
冲艮据发明人进行的测试，由于使用本方法，纸张在它的整个表面均匀 地吸收很快穿透纸张"中心"的必要的水分，同时平衡分布，允许构成纤维自然膨胀，并恢复它的自然吸湿特性和组成植物纤维的隔热能力。经由可 通过在先冷却和在先冷却纸张随后湿润的这种作用，就可以对纸张/衬底进 行整体控制，能够在生产周期内改变工艺参数，以当纸张/衬底充分运动时 产生预期效果。
本发明还能够在数字打印系统中使用纸传送装置，在现有技术中这种
设备的使用是有问题的，例如
巻筒对巻筒在后续传送过程中，纸张全部没有电荷，并且平整而没 有物理变形，因此机器可加速成先前达到速度的两倍。
巻筒、切纸器/堆纸器、纸张沿着整个作业线平稳地运行，保持低温 状态，直到它达到室温。即使当纸张/衬底在切断后处于堆纸器/收集器时 以及形成的包装放置在操作者从其中取出的带上，也完全没有静电荷；这 些带通常是橡胶制成，并没有连接到系统的用于对机器大部分放电的放电 部件。它们同样保持平整而没有变形。此物理特性减少了卡纸，辅助没 有问题的打印机停止和启动，并且能够使机器速度比原来增加100%以上。
根据此发明，涂敷的液体可以是水，以使纸张湿润，或者可以是带有 添加剂的水以减少表面张力，并通过与设备接地表面接触而静电放电，或 者也可以涂敷例如对数字打印表面的纸张进行处理的表面清漆。在优选实 施例中，涂敷水以使纸张使再潮湿的第一阶段和涂敷另外液体以处理纸张 表面的第二阶段可以有益的协同效果而结合。
本发明还包括一种用于调节纸张的设备，其中该设备包括用于冷却纸 张的装置，优选的是在环境温度以下冷却，而更优选的是在露点以下，同 时该设备还包括作为冷却装置连续部分而设置的加湿器。该设备的优选实 施例将对应于设备改进，以实现本发明涉及方法的优选形式。


本发明实施例的附图借助于说明性而不是限制性实例来附加，用于更 好地理解发明。
图l为以概略形式示出了根据本发明设备实施例的正视图。
具体实施例方式
图1示出了本发明可能实施例的示意图，其中本发明可例如作为数字打印装置的后续部分而设置。还可以把以附件示出的装置集成到数字打印机或者装置上。在示出的装置中，打印衬底或者纸l在穿过入口区进入
到装置后进入第 一次冷却区2。此冷却区可包括在干冷气体流中的靠近纸l的冷却板，或者^f壬何其他已知的系统。在此第一次冷却区，在示出实施例中，存在通过三个辊3、 3'、 3"提供冷却的第二个区域，其中的中心辊具有运动以改变冷却辊3、 3'、 3"和纸1之间的接触角的能力。这些辊的作用可与文件ES2222089和ES2222110中公开的类似，这两个文件都与本专利发明人的发明对应。
示出的装置还包括存储区4，该区域4经过对应的供料5、 5'、供料分送器6、 6'使纸张湿润。分送的流体7、 7'可以是具有特定含水量的空气和/或用于处理纸张l的药剂，或者可以是喷射的液体，例如水或者用于处理纸张和/或形成在纸张本身印刷物的乳浊液。在这种情况下，配送器6、 6'将优选的是包括嘖射器。在示出的实例电，设置分别由配送器6和6'表示的两个湿润区域。配送器6例如可施加水，以使纸张再潮湿，同时例如第二配送器6可把保护漆涂在纸张上面的印刷物上。如在所示实例那样，用于湿润或者涂撒液体的区域的数量可根据过程需要来改变，增湿始终通过对正在
可使用把液体涂敷在纸张上的任何已知方法。
在其中处理液体7、 7'是具有特定含水量的气体的情况下，纸张可将冷却到其露点以下。通过这种方式，当存在于处理气体中的水气接触到在露点以下温度的纸张时将凝结并使纸张湿润。
含有水气的气体例如可以是来自外部环境的空气，当然借助于装置运动吸入来自环境的空气中，并使之与纸张接触，这将确保纸张修复。尽管如此，假定在房间空气可处理(冷却)情况下，它的含水量可以很低，并优选的是，提供产生蒸气的装置，并把蒸气输送到空气或者被处理气体中，例如直到々包和，以获得在经济上更有益的过程。产生的蒸气还可在"冷"或者"热"状态下直"l妻在纸张上使用，以通过相应装置使其加湿，例如市场上买得到的已知类型。
尽管在附图上未示出，然而优选的是，该装置将具有用于输送给纸张水气的控制器。如果利用湿空气的增湿被使用，则此控制器将优选的是包括用于测量气团相对湿度、纸张绝对湿度、装置内部温度和纸张温度的装置。
同样，两个过程(冷却和涂敷液体)组合将使村底稳定，并能够在其上作用，以通过涂敷乳浊液(清漆、硅树脂等等)来提供最终的密封，这将促进最终结果优化，该结果包括使衬底与其^^皮储存和/或密封的房间的环境条件隔离，避免由于在熔融装置(如使用的话)中不充分熔融而产生的时间损失，这是一种引起打印文本或者打印图象墨粉浪费的情况。
实际上， 一个新颖特征包括用于村底的涂敷乳浊液膜(清漆、硅树脂等等)所必需的稳定点。在这种情况下，衬底的在先冷却是必要的，由于
在大多数情况下，主要基于聚合物的物质化学成分只在低温(在30。C和5。C之间)下是稳定的，它们涂敷的耐久性必定通过衬底温度确定，假定在提到温度以外，这些乳浊液退化或者改变，使它们的涂敷不耐久。为此，根据辊或者喷射器的涂敷系统例如是有益的。
权利要求
1. 一种用于调节纸张的方法，其特征在于，它包括冷却纸张的第一阶段，以及随后把液体涂敷到冷却纸张上的第二阶段。
2. 根据权利要求l的方法，其特征在于，所述纸张被冷却到环境温度以下。
3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，通过把纸张暴露于含有 待涂敷液体蒸气的气体团中而产生增湿，该纸张已经预先冷却到在气体中 液体团露点以下。
4. 根据权利要求3的方法，其特征在于，所述气体团充满着将涂敷液 体的蒸气。
5. 根据权利要求3或者4的方法，其特征在于，气体团处于运动状态。
6. 根据权利要求3到5任何之一的方法，其特征在于，气体团是来自大 气的空气。
7. 根据权利要求1到6任何之一的方法，其特征在于，液体是水。
8. 根据权利要求1到7任何之一的方法，其特征在于，控制涂敷到纸张 上的液体量。
9. 根据权利要求8的方法，其特征在于，所述控制是借助于测量空气 团相对湿度、纸张绝对湿度、实现该方法系统的内部温度以及纸张温度来 实现的。
10. 根据权利要求8或者9的方法，其特征在于，所述控制包括改变与 纸张接触的空气团的量。
11. 根据权利要求1或者8的方法，其特征在于，它包括涂敷液体以处 理纸张表面的阶段。
12. 根据权利要求7到11任何之一的方法，其特征在于，涂敷水包括产 生水蒸汽的阶段。
13. 根据权利要求1到12任何之一的方法，其特征在于，它包括打印纸张的在先阶段。
14. 根据权利要求13的方法，其特征在于，在先打印阶段为数字打印阶段。
15. 根据权利要求13或者14的方法，其特征在于，冷却阶段在打印阶 段后立即进行。
16. 根据权利要求1到15任何之一的方法，其特征在于，水在冷却阶段 后立即涂敷。
17. —种用于调节纸张的设备，其特征在于，它包括冷却纸张的设备 和把液体涂敷到冷却蒸气上的装置。
18. 根据权利要求17的设备，其特征在于，冷却设备包括将纸张冷却 到环境温度以下的装置。
19. 根据权利要求17或者18的设备，其特征在于，涂敷液体的装置包 括在纸张和含有水气气体团之间的接触区。
20. 根据权利要求17到19任何之一的设备，其特征在于，冷却装置包 括在气体团露点以下对纸张冷却的装置。
21. 根据权利要求20的设备，其特征在于，液体涂敷器包括从外部环 境抽取空气流并使其与待处理纸张接触的装置。
22. 根据权利要求21的设备，其特征在于，它包括把水输送到空气中 直到它^1浸透的装置。
23. 根据权利要求17到22任何之一的设备，其特征在于，它包括用于 输送给纸张水气的控制器。
24. 根据权利要求23的设备，其特征在于，控制器包括用于测量气体 团相对湿度、纸张绝对湿度、设备部温度以及纸张温度的装置。
25. 根据权利要求17到24任何之一的设备，其特征在于，加湿器包括 把纸张处理液体喷射到纸张上的喷射器。
26. 根据权利要求17到25任何之一的设备，其特征在于，它包括蒸汽 发生器和把产生蒸气与将被湿润纸张接触的装置。
27. 根据权利要求17到26任何之一的设备，其特征在于，加湿器位于冷却装置出口 。
28. 根据权利要求17到27任何之一的设备，其特征在于，它包括在出 口提供冷却装置的打印装置。
29. 根据权利要求28的设备，其特征在于，所述打印装置为数字打印 装置。
全文摘要
用于调节纸张的方法，包括冷却的第一步骤以及把液体涂敷到纸张上的步骤。在冷却步骤中，纸张的温度降低，例如降低到环境温度以下或者降低到在液体涂敷步骤中涂敷浸透有液体的气体的露点以下。该气体可以是环境空气和液态水。控制意味着借助于测量空气相对湿度、纸张绝对湿度、液体涂敷在其中的设备的温度和纸张温度来监控涂敷到纸张上液体的量。发明还包括用于涂敷的方法，并可应用于从例如数字打印机的打印机中的纸张上。
文档编号B41L23/02GK101484319SQ200780025012
公开日2009年7月15日 申请日期2007年5月22日 优先权日2006年5月22日
发明者乔迪·沙巴特-维莱拉 申请人:数字网络传输系统公司