通過單張紙膠印機闡述油墨轉移研究

　　本文主要通過單張紙膠印機來闡述油墨轉移的實驗研究以及科學研究方法是如何應用到現(xiàn)今的研究中。工業(yè)導向的科學研究目標是為系統(tǒng)尋找最新的解決問題的方法，在新行業(yè)發(fā)展框架里為技術能力提高和生產(chǎn)能力的增加；也是為通過精深的理論探討和研究來節(jié)省試驗時間和成本。實現(xiàn)印刷工業(yè)生產(chǎn)的高度自動化，提高經(jīng)濟效益。 
            　　
　　當前，膠印機所需要的印刷質(zhì)量和生產(chǎn)能力要求具備高精度和高可靠性的特點。印刷過程中油墨層厚度的最大誤差大約為0．05μm，或者彩色圖像的分色圖像位置的背離，一種分色圖像離另一種分色圖像邊緣的最大距離誤差為0．02mm，這是一般印刷條件和相應的印刷參數(shù)下技術上可以接受的范圍。
            　　
　　這樣的要求只有通過對膠印印刷的核心工藝過程的精深研究才能得到滿足，也反過來促進了印刷機的發(fā)展和生產(chǎn)。印刷工藝和印刷機的復雜性要求大量的科學研究的幫助。
            　　
　　除了適應來自對于印刷機工程的非特種印刷機械的研究活動的發(fā)現(xiàn)外，也存在由印刷機和印刷設備系統(tǒng)生產(chǎn)商和世界上許多研究機構進行的特種印刷機研究活動。企業(yè)和研究機構也參加了聯(lián)合的研究項目，這些研究項目主要是針對基礎研究、生產(chǎn)能力的提高以及進一步的發(fā)展。
            　　
　　研究活動中用于這些實驗和理論探討研究有常用的工具和方法，也包括了新工具的發(fā)展和進一步研究工作方法的發(fā)展。本文主要介紹油墨轉移的科學實驗研究。
            　　
　　傳墨系統(tǒng)的設計與計算
            　　
　　1． 傳墨系統(tǒng)設計
            　　
　　用于膠印印刷的傳墨系統(tǒng)是把油墨從墨斗里傳到印版上，在印版上形成一定厚度的油墨薄層。顯然轉移油墨的量取決于將要印刷的圖像，由于印刷圖像的不同，在將要印刷的橫向上油墨的數(shù)量有了變化。由于這個原因，油墨的控制一般是分區(qū)進行的。由于對油墨層厚度的精確要求和防止擴散效應發(fā)生，傳墨系統(tǒng)設計是技術上極難解決和較為復雜的印刷機組成部分之一。
            
　　每一種膠印機的發(fā)展主要取決于設計傳墨系統(tǒng)，傳墨系統(tǒng)要能最好地滿足以下的要求：
            　　
　　a，印刷紙張縱向與橫向上高度均勻的油墨層；
            　　
　　b，快速的調(diào)節(jié)、靈敏反應；
            　　
　　c．各個分色圖像的油墨薄層之間的分裂要小，也就是對分裂影響的低敏感性(例如溫度和濕度的變化)；
            　　
　　d，對油墨和潤濕液的量具有大范圍的控制變量；
            　　
　　e，經(jīng)濟效益等。
            　　
　　設計墨輥的參數(shù)主要是材料、直徑、排列和運動以及墨輥的數(shù)量。在傳墨系統(tǒng)的發(fā)展、時間和費用方面的最優(yōu)化過程中，傳墨系統(tǒng)在傳統(tǒng)的設計中采用的機構多數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗的和試驗的方法。于是，通過對傳墨系統(tǒng)傳墨過程進行的系統(tǒng)調(diào)查，目的是建立其理論基礎和為了在大多數(shù)情況下傳墨系統(tǒng)的精確設計，在早期，已經(jīng)有人在尋找傳墨系統(tǒng)的規(guī)律性了。
　　2．計算和模擬方法
            　　
　　1960年，Mill首次提出了計算傳墨系統(tǒng)中油墨層厚度的方法。對于每個油墨出口處的油墨量建立平衡方程式，得到了一個平衡系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)里，油墨層厚度是未知的。為了傳墨系統(tǒng)的幾何參數(shù)來確定油墨層的厚度，Ruder提出了一個精確而又簡單的方法。
            　　
　　Ruder在所提出的兩種算法下，只有平均墨層厚度能夠計算出來。不可能計算出墨輥和印版在圓周方向上墨層厚度的傾斜度。1971年，這個問題首次由Rech提出解決方案，并借助計算機幫助求解。
            　　
　　對于這個基于角度增加的方法的計算，所有的墨輥和滾筒圓周被分成相同尺寸的分區(qū)。每個油墨出口處的油墨層厚度通過建立方程式和解方程式來得到?；谶@個算法，進一步的計算方法問世了，它考慮了越來越多的傳墨系統(tǒng)的參數(shù)，這樣應該能夠更好地接近墨層的實際厚度。在找到和模擬盡可能接近實際情況的計算方法中，至關重要的是規(guī)律性、合法性和油墨傳遞參數(shù)的確定。
            　　
　　由Patzelt和Ruder在FGD研究項目中提出的，NKTEAM模擬程序，反映了技術的最新動態(tài)。其主要考慮以下參數(shù)：
             
　　a，傳墨系統(tǒng)的幾何參數(shù)；b．連續(xù)的或者間歇式的油墨傳遞；c，在圓周方向和橫向上油墨的傳送；d，潤濕液的傳送和蒸發(fā)影響；e，溫度；f.橫向分區(qū)；g，油墨的吸收。
            　　 
　　INKTEAM傳墨系統(tǒng)是模擬系統(tǒng)。開始的時候，傳墨系統(tǒng)是空的，油墨分離，油墨在整個傳墨系統(tǒng)中被傳遞，每個模擬計算工程重新計算印刷設備直到印張橫向上的墨層厚度不再改變?yōu)橹?，也就是，直至達到穩(wěn)定的條件。通過計算出來的墨層厚度曲線可以看出它是在印張長度方向上有兩個傳墨系統(tǒng)進行試驗的。
            　　
　　在第一種情況下，所有的墨輥和水輥與印版滾筒先后接觸，模擬和試驗之間的一致性并不能很好地滿足。這可以歸因于考慮到的許多參數(shù)之間的相互影響和他們的設定的精確性。簡單改變影響油墨分裂因素的比率百分點就能導致完全不同的結果。
             
　　第二種情況下油墨和潤濕液通過潤濕輥同時傳到印版滾筒上，就能產(chǎn)生好的效果，也就是實際上有3個墨輥是空閑的，而通過潤濕系統(tǒng)、墨輥和潤濕輥之間的橋來傳送油墨?！　榱吮M量從模擬中獲得精確的數(shù)值，有必要考慮模擬模型中所有的影響因素。為了確保這一點，有必要作大量的工作來證實模擬工具和使模擬工具適應使用。
            　　
　　Jiang提出了一個不同的模擬模型。在模型里，傳墨系統(tǒng)被看作是在控制下的轉移系統(tǒng)，這里，油墨的提供代表輸入信號，轉移到感光層的油墨來作為輸出信號。分裂信號是斷斷續(xù)續(xù)的油墨的輸入，即印版滾筒間隙和單張印刷圖像。傳墨系統(tǒng)的完全油墨轉移功能是由每對墨輥的獨立轉移功能組成的。模擬是在頻域范圍內(nèi)進行的，油墨轉移作為一個遲滯因素。由于時間的變化和非線性，記錄轉移到印版上的油墨是相當困難的，只能通過簡化的線性化來計算。
            　　
　　當改變油墨的供應量時，第一個模型計算出了關于傳墨系統(tǒng)對時間的響應而產(chǎn)生的結果。橫向上，油墨層平均厚度的最優(yōu)化是不可能實現(xiàn)的。
            
　　油墨轉移的實驗研究
            　　
　　油墨轉移的規(guī)律性在傳墨系統(tǒng)和潤濕系統(tǒng)的設計中占據(jù)非常重要的地位，這個領域里的實驗研究在早期就開始了。Broetz和Hars在兩個FGD研究項目中得到了最近的實驗研究結果。在其它的研究中，這些研究項目的一個目的就是，為Patzelt和Ruder建立的模擬程序確定具體的油墨分裂量。

　　對于油墨分裂量有影響的所有的相關變量進行實驗和獨立的研究，這樣一套復雜的實驗立足點就建立起來了。它包括了連續(xù)型帶有懸臂軸承傳動的墨輥的傳墨系統(tǒng)、油墨溫度的控制、印刷設備(印版和壓印滾筒)和解卷以及重繞設備。
            　　
　　油墨層厚度的測量是極其重要的，而且必須是非接觸式的。除了傳統(tǒng)的測量油墨厚度的儀器外，與其一致的在機構建立的測量系統(tǒng)，被用來測量墨層厚度。由FOGRA發(fā)明的墨層厚度測量儀工作時使用紅外線，因為在最大范圍內(nèi)的潤濕液和油墨交疊的最大吸收值，就表現(xiàn)在這個波段里。由于最大范圍內(nèi)潤濕液和油墨的交疊的吸收光譜，信號就完全被分離。潤濕液和油墨層厚度的絕對測量，只有用精密的刻度尺寸才有可能測出來。由于墨層厚度測量儀的測量只有可能在印版材料上進行，需要額外的滾筒宋測量彈性墨輥上的墨層厚度。這就引起了以上提及的墨層厚度傳感器的發(fā)展。傳感器使用的是可見光，但是只能在沒有潤濕液的情況下使用。這兩種測量系統(tǒng)為了通過測量確定墨層厚度，都需要進行校準。
            　　
　　全部墨層分裂因數(shù)?；蛘卟煌哪珜臃至岩驍?shù)β被用來作為與以下等式一致的描述油墨轉移的參數(shù)：
            　　
　　aij=s‘j／(si+sj)=s‘j／(s‘i+s‘j)
            　　
　　βij=(sj+sj)／(si-sj)=(si- si‘)／(si-sj)＝W／(si- sj)
            　　
　　(aij為全部墨層分裂因數(shù)，s為墨層厚度，βij是墨層分裂因數(shù)的差分，w是被傳遞了的墨層厚度)多數(shù)的變量參數(shù)的確定需要進行實驗，對參數(shù)的結果進行清晰、全面的描述就更加困難了。于是，實驗和描述是在一個參數(shù)改變而其它參數(shù)不變的情況下進行的。
            　　
　　試驗表明在不變的印刷速度下，油墨分離擺動頻率上的油墨分裂因數(shù)之間具有相互依賴性。在實驗輸入潤濕液的情況下，油墨分裂因數(shù)被認增加的要比在沒有輸入潤濕液的情況下更快一些。
            　　
　　結 語
            　　
　　在所設計的實驗中描述的大量的參數(shù)和方法現(xiàn)今被應用的越來越多了。在通過多元變化中增加這些參數(shù)和方法的重要性，就能允許減少實驗的次數(shù)，也就是，在每一次的實驗中，改變幾個變量參數(shù)。FOGRA發(fā)明的墨層厚度測量儀是目前世界范圍內(nèi)較先進的儀器，其對油墨傳遞轉移的測量具有實用價值。
            　　
　　到目前為止的實驗引起了關于潤濕液和油墨轉移的認識水平的顯著提高。然而，對一套公式的完全的描述就要考慮所有相關的參數(shù)，這種描述仍舊沒有找到。