专利名称：具有可调大小的归位力的边缘引导件的制作方法
技术领域：
大体上说，本发明涉及用于幅状介质的印刷装置，并且更具体而言涉及用于幅状介质传送装置的边缘引导件，所述幅状介质传送装置支持运动学幅料操纵以便将连续的幅状介质从源头馈送至一个或多个印刷部。
背景技术：
连续幅料印刷允许经济、高速、大容量的印刷复制。在该类印刷中，将连续幅状的纸张或其它基材馈送经过一个或多个印刷子系统，所述子系统通过在基材表面上施用一种或多种着色剂来形成图像。例如，在常规连续幅料馈给的轮转印刷机中，使幅状基材馈送经过一个或多个压印滚筒，所述压印滚筒执行接触印刷，并且以连续的方式将油墨从成像辊 转印在幅料上。在印刷复制中基材相对于印刷装置的适当配准尤其重要，尤其将多种颜色用于四色印刷及类似应用中时。现今商用胶印机中的常规幅料传送系统解决了在机器元件高精度对齐的情形下的幅料配准问题。典型的常规幅料操纵子系统具有笨重的框架结构、精确设计的部件和对部件与子系统之间的基材传送进行精确调整的、复杂且昂贵的对齐程序。随着高分辨率非接触式印刷(诸如大容量喷墨印刷)的发展，维持幅料精确且可重复性配准并传送的问题越来越急迫。对于该类印刷系统，巧妙控制的油墨点从印刷头迅速且准确地喷射在移动中介质的表面上，其中幅状基材通常以每分钟几百英尺的速度急行经过印刷头。未使用加压辊，而采用同步化和定时来确定将着色剂应用于移动中介质的顺序。点分辨率为600点每英寸(DPI)及以上时，需要高配准精度。在印刷期间，可以将不同的油墨量应用于快速移动中幅料的不同部分，其中一般在每一个印刷头或印刷头组之后设置干燥机构。油墨或其它液体的数量、类型和干燥时间的可变性可以使基材硬度和张力特性在不同类型的基材范围中动态地变化，从而增加了基材操纵和配准难题的整体复杂性。配准问题的一种方法是设置强迫幅状介质顺着严密控制的印刷路径的印刷模块。这就是在Ray (雷)等人的题为“Web Flow Path (幅料行进路径)”的美国专利申请No. 2009/0122126中举例说明的方法。在该系统中，具有当幅状介质移动经过一个或多个油墨施用印刷头时对幅状介质位置进行固定并约束的多个驱动辊。采用该常规方法所带来的问题包括，设计、组装、以及沿介质路径调整并对齐幅料操纵部件的成本较高。虽然该常规方法可以在一定程度上实现模块化，但扩展或更改具有该类设计的系统比较难且成本较高。该系统的每一个“模块”要么自身为完整的印刷装置，或者要么需要完整的整装子组件以便纸张传送，从而更改或扩展印刷操作(诸如添加一个或多个额外的颜色或处理步骤)的成本较高。不同的幅料走行法适于不同的印刷技术。例如，主动对齐导弓丨，如Jos印h (约瑟夫)等人的题为“Web Tracking Apparatus (幅料走行装置)”的共同转让的美国专利No. 4，572，417中提到的电记录复制幅料(通常被称为带，图像在该带上进行传送)，需要用于连续幅料印刷且伴随同步化控制的多个导引部。如上所述，采用印刷介质的硬度和张力在印刷期间变化的方案将很困难而且成本很高。类似地，用于幅料(或如上述带)导引的其它方案将用于电子照相设备中的环形幅料，但不太适于与纸张介质一起使用。使用表面接触棍、用于低速照相印刷机(low-speed photographic printers)且在Blanding(布兰丁)等人的题为“Web Tracking Apparatus (幅料走行装置)”的共同转让的美国专利No. 4，795，070中提到的导弓丨，不适于易于被油墨弄湿的表面，并且易于引入沿交叉走行方向的非均勻张力。所提到的关于照相介质(photographic media)的其它方案,诸如Blanding (布兰丁)的题为“Web Guiding Apparatus (幅料引导装置)”的共同转让的美国专利No. 4，901,903中所公开的方案，非常适于以低速至中速移动的摄影介质，但不适于以下系统，即必须适应较大范围的介质，其中每一个介质具有不同的特性，并且以每分钟几百英尺的速度传送每一种介质类型。为了使高速非接触式印刷机与商业印刷市场中的早期类型的装置相匹敌，必须大大减小幅料传送的高成本。需要可调整非接触式印刷系统能够在停机时间不长、调整不复杂和幅状介质的材料和类型无约束的情形下来制造和构造。该系统的一方面涉及将连续幅状基材送入印刷系统并且将幅状介质引入适当的交叉走行方向以便后续传送和印刷的部件。对移动中幅料的位置进行控制的常规方案包括适用于操纵用于数据存储的磁带介质的装置。例如，Arch (阿奇)的题为“TapeHandling Element (带操纵部件)”的美国专利No. 3，443，273描述了通过施加将移动中带的边缘与辊上的边缘引导帽连续对齐的力来引导带位置；NettleS (内特丝)的题为“Continuous Compliant Guide for Moving Web (移动中幅料的连续顺从引导件)”的美国专利No. 3，850，358描述了较长连续顺从引导件的布置，所述引导件对移动中磁带的一侧或两侧进行配准；Albrecht (阿尔布雷希特)等人的题为“Flexible Moving Web Guide (灵活的移动幅料引导件)”欧洲专利申请EP0491475描述了万向顺从带引导件，其采用带凸缘的辊以引导移动中的磁带。虽然此类常规方案可以成功地用于磁带，然而，这些方法却无法满足印刷介质操纵系统的需求。与纸张和其它印刷基材不同，磁带具有固定的尺寸和受限 的硬度范围，从而磁带在其移动经过读出/写入部件时承担用于维持恒定张力和精确配准的更简单的机械任务。对于磁带，边缘引导件之间的间距可能较近，从而允许以高传送速度进行精确配准，然而，对于纸张和其它印刷基材，尺寸需求使这样的严密控制不能利用较接近的边缘引导件来执行。已经发现，用于操纵连续幅料印刷介质的常规方案不太适于高速非接触式印刷应用。例如，Entz (恩茨)等人的题为“Gimballed Roller for Web Material (用于幅状材料的万向辊)”的共同转让的美国专利No. 5，397，289描述了以下万向辊，即自身关于移动中幅料自动地定位，而且沿两个边缘施加边缘引导，从而为运动学幅料操纵系统提供不适当的过约束。上文提到的'903Blanding (布兰丁)专利描述了具有枢转的轭和辊的顺从辊的使用，当从供应辊馈送幅状照相印刷纸张时所述顺从辊将移动中幅状照相印刷纸张的边缘推向边缘引导件。这种方案在交叉走行方向硬度相对较高且宽度范围相对较窄的照相纸张中表现较好，但不太适于以下印刷介质，即宽度可能是照相印刷纸张的几倍大且与照相介质不同，可能具有较大范围的硬度和厚度特性。将幅料引到至印刷机内的适当位置处的任务习惯上采用伺服幅料引导或夹持边缘引导组件来实现。这些类型的常规幅料引导件所引起的问题为，部件数量大并且组件成本高、机械约束外形复杂、因固定的夹持压力所产生的介质操纵问题，以及成本相对较高。根据应用，传统的边缘引导件，诸如以上文献中所述的引导件，也可能具有其它短处。利用朝向边缘引导件推动纸张的“推动”辊，很多常规边缘引导装置与纸张或其它基材的上表面接触。这可以使力经过纸张传递到幅料支撑装置上，从而可能损坏幅料或者弄脏已经印在幅状表面上的任何着色剂或其它涂层。因边缘和夹持力之间的力不平衡，常规推动辊还可以在纸张上施加不均匀的拉力。采用该方法，难于在维持中心对齐的情形下适应纸张宽度的较大变化。用于幅料引导的输入子系统的期望特性如下(i)适应一系列介质宽度和具有不同硬度、厚度、表面光泽度和其它特性的介质； (ii)当介质幅料行经传送系统时维持介质幅料的中心对齐；运动学幅料操纵需要中心对齐；(iii)使部件数量、机械复杂性和成本最小化；(iv)不需要设置将力施加在介质幅料的被印刷表面上的推动辊；(v)消除相对于幅料边缘的点接触；(Vi)能够从松弛弯道接收输入介质，其中所述介质一旦输入即具有较小的交叉幅料硬度，并且使具有数量更大的交叉幅料硬度的介质馈送至下游，诸如送入印刷装置；(Vii)尽可能使幅料的机械约束最小化。不幸地是，随着幅料传送速度增加，不同类型的常规幅状介质边缘引导件可能固有的并且不会对一些类型的系统产生影响的性能问题日趋显著。然而，利用移动更慢的幅料传送系统能够在一定程度上校正诸如不均匀拉力和易于偏离中心对齐等问题，这些问题在超过100英尺每分钟的高幅料传送速度时更突出。当系统需求考虑到一系列介质宽度和类型，具有不同硬度、厚度、表面光滑度和其它特性时，并且当这些特性中的一些特性(诸如所施用油墨或其它液体的量)可以动态变化时，这类困难设置变得更复杂。因此，需要以下幅料边缘引导件，其满足非接触式印刷应用的高速介质传送的需求。
发明内容
本发明旨在提高连续幅状介质操纵技术。鉴于此，本发明提供支持连续幅状印刷介质的运动学操纵和传送的边缘引导件。根据本发明的一方面，边缘引导件包括固定表面，印刷介质能够在该固定表面上行进；表面，其与所述印刷介质的边缘可接触；以及机构，其构造成将归位力施加在所述印刷介质上以使印刷介质朝向与所述印刷介质的边缘可接触的表面移动。由所述机构施加在所述印刷介质上的力具有可调整的大小。根据本发明的另一方面，在连续幅状印刷介质上印刷的方法包括设置边缘引导结构，该边缘引导结构包括固定表面，印刷介质能够在该固定表面上行进，所述印刷介质包括边缘；表面，其与所述印刷介质的边缘可接触；使所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构；当所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构时，利用与所述边缘引导结构相关的机构将归位力施加上所述印刷介质上，以使所述印刷介质朝向能够与所述印刷介质的边缘接触的表面移动；以及可选地，当所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构时，调整所述归位力的大小。
有利地，本发明的实施例提供适应一系列介质宽度、厚度、硬度和其它特性的边缘引导件。本发明的边缘引导件使移动中幅料的机械约束最小化，从而在交叉走行方向上的中心对齐，其中在传送期间介质边缘保持对齐。本发明的另一个优点在于，其支持幅状介质传送部件相对于连续移动的幅料的自对齐，以维持印刷介质的配准。本发明还允许在介质表面上高速地进行非接触式印刷，或更具体而言施用液体，且不会施加过约束力或压力，所述过约束力或压力可能无意间损坏介质，引起图像对准不良，或者阻碍所施用的油墨和其他液体恰当地干燥或固化。在以下所示的示范实施例的详细描述中，本发明及其目的和优点将变得更加明显。本发明由权利要求书限定。
在以下给出的本发明的优选实施例的详细描述中，参考以下附图，其中图I是根据本发明示范实施例的数字印刷系统的示意性侧视图。图2A是示出用于表征幅状介质约束的正交坐标系统的透视图。图2B是示出施加在连续移动的幅料上的角度和侧向约束的示意性俯视图。图3是图I所示的数字印刷系统的介质传送部件的放大的示意性侧视图。图4是图3所示的数字印刷系统的幅料传送路径的幅料平面视图。图5是示出在一个示范实施例中翻转模块内的辊和表面布置的俯视图。图6是图5的翻转模块的幅料平面视图。图7是根据本发明的另一个示范实施例的大规模两侧数字印刷系统的示意性侧视图。图8是图7所示的数字印刷系统的幅料传送路径的幅料平面视图。图9是根据本发明的另一个示范实施例的印刷装置的透视图，其中为了清晰可见拆卸了盖子、印刷头和支撑部件。图10是根据本发明的另一个示范实施例的数字印刷系统的示意性侧视图。图11是图10所示的数字印刷系统的幅料传送路径的幅料平面视图。图12是根据本发明的另一个示范实施例的数字印刷系统的示意性侧视图。图13是图12所示的数字印刷系统的幅料传送路径的幅料平面视图。图14是示出用在以下描述的边缘引导件中的术语和相对坐标的示意图。图15A是在一个实施例中边缘引导件的透视图，图中是示出了幅状介质的位置。图15B是图15A在没有幅状介质的情形下的透视图。图15C示出了适于更窄的介质宽度的图15A和图15B的边缘引导件。图16A是根据一个实施例的边缘引导件的侧视图。图16B是从被固定介质边缘一侧观察时图16A的边缘引导件的透视图。图16C是从顺从介质边缘一侧观察时图16A的边缘引导件的透视图。图16D是从顺从介质边缘一侧观察时图16A的边缘引导件的透视图，图中示出了跨越边缘引导件的长度的弯曲支撑结构的位置。图17A是以俯视图表现方式给出的透视图，图中示出了固定介质边缘的枢转动作。
图17B是以俯视图表现方式给出的透视图，图中示出了顺从介质边缘的枢转动作。图18是显示在一个实施例中用于边缘引导件的控制回路的示意图。
具体实施例方式本发明尤其针对组成根据本发明装置的一部分元件或者与根据本发明的装置更直接协作的元件。应该理解，未具体示出或描述的元件可以采用现有技术中已知的各种形式。本发明的方法和装置提供了设计数字印刷系统的模块化方法，其利用精确约束的特性和原则来使连续移动的幅状印刷介质传送经过一个或多个数字印刷头(诸如喷墨印刷头)。本发明的装置和方法尤其适于将油墨或其他着色剂以非接触的方式施用在连续移动 的介质上的印刷装置。当介质急行经过印刷系统时，本发明的印刷头选择性地弄湿介质的至少一部分，但不需要与印刷介质接触。在本公开的背景下，术语“连续幅状印刷介质”涉及以下印刷介质，即当其从印刷系统的入口朝向出口经过印刷系统时为连续带形介质。连续幅状印刷介质自身用作被以非接触的方式施用一个或多个印刷油墨或其它涂敷液体的接收印刷介质。这与实际上为传送系统部件而非接收印刷介质，并且一般用于在电子照相或其它印刷系统中传送单页片材介质的不同类型的“连续幅料”或“带”不同。术语“上游”和“下游”是涉及沿移动中幅料的传送路径的相对位置的技术术语；幅料上的点从上游移动至下游。文中使用的术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺序或优先关系，而是简单地用来将一个元件与另一个元件更清楚地区分开。当连续移动的幅状介质从一个模块传送至另一个模块时，不仅在本发明系统的每一个模块中进行幅料运动学操纵，而且在模块之间的互连处进行幅料运动学操纵。与许多常规连续幅料成像系统不同，本发明的装置在模块之间不需要松弛弯道，但通常对从输入端处的供应辊上移走的介质使用松弛弯道。消除在模块之间或模块内松弛弯道的需求，允许在沿连续移动的幅料的任何位置处增加模块，从而利用介质路径部件的自定位和自校正设计。本发明的装置和方法调整大量精确约束原则以解决幅料操纵问题。作为该调整的一部分，发明人确定了采用用于幅料对齐的自校正测量来使移动中幅料以“被动”的方式维持适当的交叉走行配准的方法。除非绝对必要，否则幅料不需要导引，而是精确地约束幅料在传送平面中的侧向和角度位置。此外，除了故意用来精确约束幅料的非旋转表面或那些装置以外，用于传送幅料的其它幅料支撑装置允许自动对齐幅料。根据本发明的数字印刷系统包括一个或多个模块，当幅状印刷介质经过至少一个非接触式数字印刷头时所述模块引导幅状印刷介质。数字印刷系统还可以包括用于干燥或固化介质上的印刷液体的部件、用于检查介质以便例如监视并控制印刷质量的部件、以及具有不同的其它功能的部件。数字印刷系统从介质源接收印刷介质，并且在对印刷介质作用之后将其传送至介质接收单元。印刷介质在经过数字印刷系统时维持在张力作用下，但从介质源接收时未受到张力。参考图I的示意性侧视图，其示出了根据一个实施例的用于连续幅料印刷的数字印刷系统10。第一模块20和第二模块40用于引导源自源辊12的连续幅状介质。介质跟随初始松弛弯道52从源辊12馈送，并且被引导经过数字印刷系统10，穿过一个或多个数字印刷头16和支持印刷系统10部件。第一模块20具有支撑结构(将在下文中更详细地示出)，该支撑结构包括沿交叉走行方向即在行进平面中与行进方向垂直的方向对连续移动的幅状印刷介质进行定位的交叉走行定位机构22。在一个实施例中，交叉走行定位机构22为对移动中介质的边缘进行配准的边缘引导件。加接至第一模块20的支撑结构的张紧机构24包括对印刷介质的张力进行设定的结构。沿连续幅状介质的路径在第一模块20的下游，第二模块40也具有类似于第一模块20的支撑结构的支撑结构。运动学连接机构加接于第一模块20和第二模块40中的一个或两个上的支撑结构，该机构维持连续幅状印刷介质在从第一模块20行进到第二模块40的过程中的运动力学。第一模块20或第二模块40的支撑结构上还加接有用于设定幅状介质的角度轨迹的一个或多个角度约束结构26。仍参考图1，印刷系统10可选地还包括翻转机构30，该机构构造成，翻转介质，以将介质的背面翻转朝上，从而允许在反面上进行印刷。然后，印刷介质离开数字印刷系统10 并且行进至介质接收单元，在该情形下为拾取辊18。然后，拾取辊18形成为，将被印刷幅状介质重新卷紧。数字印刷系统可以包括多个其它部件，例如包括多个印刷头和干燥器(将在下文中更详细地描述)。系统部件的其它实例包括幅料清洁器、幅料张力传感器和质量控制传感器。图2A示出了一部分幅料路径的透视图，其中正交坐标用于在文中描述幅料约束原则。可以认为，移动中幅料60在X方向上不受约束。交叉走行y方向被视为与X方向垂直。角度轨迹描述成Qz的形式，即绕正交z轴线的旋转。图2B的示意性俯视图中示出了应用于连续移动的幅料并且用于本发明的装置和方法的精确约束原则的符号。该类附图一般称为幅料平面视图。移动中幅料60示出为故意相对于幅料支撑结构62歪斜。侧向约束由与移动中幅料的边缘接触且从幅料支撑结构62开始的箭头标示，如64所示。角度约束由跨越幅料并与幅料垂直且从幅料支撑结构62开始的实线标示，如66所示。对从上方穿过的幅料未施加侧向或角度约束的支撑由以非直角横穿幅料且从幅料支撑结构62开始的虚线标示，如68所示。该图示出了有利于提供稳定约束状态的上游侧向约束(64)和下游角度约束(66)的组合。已经发现了有利于维持精确约束的很多相关原则，其包括以下(i)幅料60趋向于以90度角靠近辊，如图2B中角度约束66处沿幅料60的边缘的直角符号所不。(ii)固定曲面未对从其上穿过的移动中幅料施加明显的交叉走行的力，并且可以由68处的虚线标示。(iii)倾斜辊允许辊旋转以使该辊与靠近的幅料成90度角。这些可以在幅料平面视图中标示为68处的虚线。(iii)万向辊允许幅料维持以优选的90度角沿幅料路径朝向并且靠近下一个下游辊。这是因为幅料在扭曲时表现出较大的柔性。由于万向辊提供了使幅料与下一个辊对齐所需的柔性，因此它们在幅料平面视图中示出为以下枢转，即允许相邻区段相对于幅料支撑结构具有不同的角度。同时，当幅料以90度角接近万向辊时，万向辊可用于提供角度约束。
(iv)倾斜辊可以用于不希望对移动中幅料施加侧向或角度约束的情形。(v)同一幅料区段内的两个边缘引导件均提供侧向和角度约束。在本发明的印刷装置中，将幅料沿其传送路径引导经过多个辊和曲面。对于每一个幅料区段，侧向约束64和角度约束66都是必须的。然而，增加额外机构来实现侧向或角度约束时可容易地引起过约束状态。从而，对于遵循沿幅料路径的初始侧向约束的每一个幅料区段，发明人所采用的约束方法试图使用在从上一幅料区段接收幅料时的给定交叉走行位置作为幅料的侧向“约束”。对于每一个幅料区段，则由辊机构提供角度约束(将在下文中详细描述)。不是所有的沿幅料路径的辊都施加角度约束，在很多情形下设置布置来提供零约束的倾斜辊或固定曲面是有利的。遵循这些原则，发明人发现，可以提供机构布置来在每一个幅料区段上获得关于图2B所述的稳定约束布置，以使幅料60自身维持侧向位置，而不用外部导引或其它作用力。另外，这些可在一个幅料区段与下一个幅料区段的接口处操作的相同机构还应用在幅料从一个模块与下一个模块之间穿过时的接口处。图3的示意性侧视图以比图I的比例更大的方式示出了一个实施例中经过模块20和40的介质绕送路径。在每一个模块20和40内，在印刷区54中，每一个印刷头16都跟随有干燥器34。下述表I给出了图3中所示的用于幅状介质传送的字母标示部件。在A处设置有侧向推动介质以使介质的边缘接触止件的边缘引导件。进入边缘引导件的松弛幅料允许印刷介质在无过度约束的情形下侧向移动，而不发生干涉。S形缠绕装置SW设置有固定曲面，在传送期间连续幅料在该固定曲面上滑动。当在这些表面上拉动纸张时，纸张越过这些表面时的摩擦力在印刷介质中引起张力。在一个实施例中，该装置允许调整表面之间的位置关系，以控制缠绕角度并且允许对幅料张力进行调整。表I.图3的棍列表
权利要求
1.一种边缘引导件，包括 固定表面，印刷介质能够在所述固定表面上行进，所述印刷介质包括边缘； 表面，所述表面能够与所述印刷介质的边缘接触；以及 机构，所述机构构造成将归位力施加在所述印刷介质上以使所述印刷介质朝向能够与所述印刷介质的边缘接触的所述表面移动，所述力具有可调整的大小。
2.根据权利要求I所述的边缘引导件，其中所述固定表面包括曲率半径，所述印刷介质能够在该曲率半径上行进，所述曲率半径垂直于印刷介质行进的方向。
3.根据权利要求I所述的边缘引导件，其中施加在所述印刷介质上的归位力的量取决于印刷介质的类型。
4.根据权利要求3所述的边缘引导件，其中所述印刷介质的类型包括相同印刷介质的不同重量。
5.根据权利要求I所述的边缘引导件，其中所述归位力包括交叉轨道力。
6.根据权利要求I所述的边缘引导件，所述印刷介质的边缘为第一边缘，所述印刷介质包括与所述第一边缘相反的第二边缘，所述归位力施加在所述印刷介质的第二边缘上。
7.根据权利要求I所述的边缘引导件,其中所述归位力的大小能够手动调整。
8.根据权利要求I所述的边缘引导件，其中所述归位力的大小响应于操作员输入来自动地调整。
9.根据权利要求8所述的边缘引导件，其中所述操作员输入包括所述印刷介质的特性。
10.根据权利要求I所述的边缘引导件，其中所述归位力的大小至少部分基于所述印刷介质的被感测特性来自动地调整。
11.一种在连续幅状印刷介质上进行印刷的方法，包括 设置边缘引导结构，所述边缘引导结构包括 固定表面，印刷介质能够在该固定表面上行进，所述印刷介质包括边缘； 表面，所述表面能够与所述印刷介质的边缘接触； 使所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构； 当所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构时，利用与所述边缘引导结构相关的机构将归位力施加在所述印刷介质上，以使所述印刷介质朝向能够与所述印刷介质的边缘接触的所述表面移动；以及 可选地，当所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构时，调整所述归位力的大小。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括利用位于第一模块和第二模块中的至少一个上的数字印刷头，在所述印刷介质行进经过所述边缘引导结构之后，在印刷介质上选择性地放入标记。
全文摘要
一种边缘引导件，包括固定表面，印刷介质能够在所述固定表面上行进；表面，其与印刷介质的边缘可接触；以及机构，其构造成将归位力施加在印刷介质上以使印刷介质朝向与印刷介质的边缘可接触的表面移动。由机构施加在印刷介质上的力具有可调整的大小。
文档编号B65H23/032GK102666328SQ201080053468
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月30日
发明者C·M·谬尔, R·E·安布鲁斯特, R·H·帕克 申请人:伊斯曼柯达公司