丝网印刷机和方法 【技术领域】
本发明一般涉及一种纸进给或卷筒纸进给丝网印刷机(sheet‑fed orweb‑fed screen printing press)，其尤其用于生产纸币和类似证券，该类型的纸进给或卷筒纸进给丝网印刷机包括：压印滚筒；第一丝网印刷单元，其与压印滚筒相配合，以便将第一墨图案施加到连续纸或卷筒纸部分上；至少第二丝网印刷单元，其与压印滚筒相配合，以便将第二墨图案施加到连续纸或卷筒纸部分上，所述第二丝网印刷单元关于压印滚筒的旋转方向位于第一丝网印刷单元的下游；以及中间干燥单元，其位于第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元之间。
本发明还涉及一种用于执行连续纸或卷筒纸部分的丝网印刷的方法，其尤其用于在上述类型的丝网印刷机上生产纸币和类似证券。
发明背景
上述类型的印刷机(除设置有中间干燥单元之外)已经是已知的，例如在本领域中以本申请人的名义提交的国际申请No.WO 97/34767中的。这种类型的印刷机在商标名称
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下由本申请人售出。关于丝网印刷机的进一步的细节可在欧洲专利申请EP 0 723 864、EP 0 769 376中以及在国际申请WO 97/29912、WO 03/093013、WO 2004/096545和WO2005/102699中找到。
在生产证券文件，例如纸币的环境中，丝网印刷(也被称为“丝网印刷(silk‑screen printing)”或“丝网印刷(seigraphy)”。)是尤其被采用的，以在文件上印刷光变图案，包括所谓的闪光图案(iridescent pattern)和
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(光变墨)图案(
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是瑞士的SICPA Holding SA的注册商标)。 这种图案是使用包含产生光变效果的特殊颜料或片的墨或漆印刷的。
根据国际申请No.WO 97/34767，第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元被设计成以非重叠的方式施加相应的墨图案，印刷机被布置成使得第二丝网印刷单元不与先前由第一丝网印刷单元所施加的图案接触。
根据国际申请No.WO 97/34767中所公开的第一实施方式，第二丝网印刷单元包括模版滚筒(stencil cylinder)，该模版滚筒呈现出比具有凸出的和降低的表面部分的第一丝网印刷单元的构造更复杂的构造，降低的表面部分为非印刷部分且与由第一丝网印刷单元施加的图案的位置一致。根据第二丝网印刷单元的模版滚筒的实际构造，第二丝网印刷单元的刮板装置(doctor blade arrangement)还需要调整其形状和/或其被操作的方式。
根据国际申请No.WO 97/34767中所公开的另一实施方式，第二丝网印刷单元的模版滚筒被设计成可弹性变形的，且环状部分被设置成防止模版滚筒在对应于由第一丝网印刷单元施加的墨图案的位置的选择位置处的变形。此外，第二丝网印刷单元的刮板装置包括梳状刮板(comb shapeddoctor blade)，该梳状刮板适合于仅与模版滚筒的可变形的位置相配合。
使用以上已知的印刷机构造的墨图案的非重叠应用总被认为是必要的，以便避免墨污染问题并确保良好的印刷质量。因此，通过国际申请No.WO 97/34767的机器构造，以彼此紧邻或甚至以重叠的方式施加由不同墨制成的图案是不可能的。这构成了对这些机器构造的限制，该限制期望被克服。
同样以本申请人的名义申请的国际申请No.WO 2005/000585公开了上述类型的丝网印刷机，其还适合于通过在干燥刚印刷的墨图案之前对其施加磁场来执行包含在印刷墨中的可磁性定向的颜料(magnetically‑orientable pigment)的定向。根据国际申请No.WO2005/000585中所讨论的一个实施方式，设想使用第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元以一个在另一个的顶部的方式施加两个墨图案，并在用第二丝网印刷单元施加第二墨图案之前执行对由第一丝网印刷单元施加的第一墨图案的干燥。可使用UV灯或任何其他等同的干燥系统来执行干燥。然而，国际申请No.WO 2005/000585完全没有提到中间干燥单元实 际上如何被整合到丝网印刷机中。
因此，国际申请No.WO 2005/000585中简要地建议的中间干燥单元的使用实际上并没有被申请人付诸实施。实际上认为，上述现有机器构造中的两个丝网印刷单元的紧邻将使得在由位于下游的第二丝网印刷单元施加第二墨图案之前执行对由第一丝网印刷单元施加的第一墨图案的恰当干燥是不可能的。
发明概述
因此，本发明的一般目的是提供一种包括压印滚筒、与压印滚筒相配合的至少两个丝网印刷单元以及位于第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元之间的中间干燥单元的类型的改进的丝网印刷机。
本发明的另一目的是提供一种能够以彼此紧邻或以至少部分重叠的方式施加至少两个不同的墨图案的上述类型的丝网印刷机。
本发明的另一目的是提供一种实践中执行起来容易并具有成本效益的解决方案。
本发明的另一目的是提供一种解决方案，该解决方案保证在由第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元施加的墨之间没有污染，或保证印刷质量没有降级。
这些目的由于如下界定的解决方案而被实现。
根据本发明，中间干燥单元适合于在由第二丝网印刷单元施加第二墨图案之前执行对由第一丝网印刷单元施加的第一墨图案的表面干燥，该表面干燥仅涉及干燥第一墨图案的外表面部分。
由于该解决方案，可确保中间干燥单元在丝网印刷机中的恰当整合，还可能极大地简化第二丝网印刷单元的构造。实际上，不再必要以国际申请WO 97/34767中教导的方式设计和/或操作第二丝网印刷单元。在本发明的环境中，两个丝网印刷单元可因此且有利地利用类似的模版滚筒和刮板装置，这极大地简化了机器结构，并降低了印刷机的制造成本和操作成 本。
根据优选实施方式，第二丝网印刷单元适合于将第二墨图案施加在紧邻第一墨图案处或至少以部分重叠的方式将第二墨图案施加到第一墨图案上。
再次应理解，在本发明之前，已经认为，上述现有机器构造中的两个丝网印刷单元的紧邻使得不可能在由位于下游的第二丝网印刷单元施加第二墨图案之前执行对由第一丝网印刷单元施加的第一墨图案的恰当干燥。然而，由本申请人实施的测试已经显示了，这是先入之见，并且在第一丝网印刷单和第二丝网印刷单元之间设置中间干燥单元带来了迄今为止意想不到的优势，即在由第二丝网印刷单元施加第二墨图案之前足以干燥由第一丝网印刷单元施加的第一墨图案的表面部分，而非整体的第一墨图案。尤其是已经观察到，对第一墨图案的表面干燥足以避免墨的任何污染并确保高印刷质量。
根据本发明的优选实施方式，干燥单元是用于发出UV辐射的UV单元，该单元尤其适合于干燥UV固化的墨和漆。
在使用UV辐射的环境中，中间干燥单元有利地被罩上，例如以避免与第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元的干涉，其会由中间干燥单元发出的UV辐射的传播引起。其他装置可被提供，以确保操作印刷机的操作员也受到恰当保护以免受到由中间UV干燥单元发出的UV辐射。
中间干燥单元可包括一个或多个闪光灯，例如氙闪光管。
对于每小时10′000到12′000张纸的纸处理速度，中间干燥单元可以以40Hz到50Hz的闪光频率进行操作。
该纸进给或卷筒纸进给丝网印刷机还可包括灯罩，灯罩可包围中间干燥单元，以便防止UV辐射的传播，并可避免与第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元干涉。
第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元以及中间干燥单元可容纳在包括保护性构件的机器框架中，保护性构件可用于保护操作者以免受到UV辐射的传播。
第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元均可包括模版滚筒，模版滚筒可呈现出不具有任何不连续部分的柱状外周。
该纸进给或卷筒纸进给丝网印刷机还可包括至少一个最后干燥单元，至少一个最后干燥单元可设置在第二丝网印刷单元的下游，以便可最后干燥由第一丝网印刷单元和第二丝网印刷单元施加的第一墨图案和第二墨图案。
本发明还包括一种用于执行连续纸或卷筒纸部分的丝网印刷的方法，其尤其用于在上述类型的丝网印刷机上生产纸币和类似证券，其中，该方法包括步骤：在由第二丝网印刷单元施加第二墨图案之前执行对由第一丝网印刷单元施加的第一墨图案的表面干燥，该表面干燥仅涉及干燥第一墨图案的外表面部分。有利地，该方法还可包括步骤：在第二印刷单元的下游执行对第一墨图案和第二墨图案的最后干燥。
本发明的另一些有优势的实施方式在下面进行讨论。
附图简述
通过阅读本发明的实施方式的以下详细描述，本发明的其他特征和优势将变得更加明显，这些实施方式仅通过非限制性例子呈现出，且通过附图来图解，其中：
图1是根据本发明的实施方式的丝网印刷机的示意性侧视图；
图2是图1的印刷机的丝网印刷单元的可能构造的示意性透视图；
图3是图2的带有其刮板的丝网印刷单元的示意性部分截面图；
图4是中间干燥单元的优选实施方式的示意性侧视图；
图5a至图5d是图解了使用本发明的印刷机施加的墨图案的干燥过程的示意图；以及
图6a和图6b是图解了可使用本发明的印刷机施加的墨图案的可能例子的两个视图。
发明实施方式详述
下文中将在用于印刷证券纸尤其是纸币的纸进给丝网印刷机的环境中描述本发明。丝网印刷机的一般构造与国际申请WO 97/34767中所描述的构造类似。然而，本发明同等地可应用于卷筒纸进给丝网印刷机。
在本发明的范围内，应理解，表达“丝网印刷”等同于还通常使用于本领域中的“丝网印刷(silk‑screen printing)”或“丝网印刷(seigraphy)”。“丝网印刷”一般地是指这样的印刷过程，其中墨使用设置有小孔图案的所谓的模版被施加，这些小孔图案对应于将被施加的墨图案，该墨使用刮板装置(例如国际申请No.WO 2004/096545中所讨论的)被迫使通过模版的孔。
在本发明的范围内，表达“干燥”将被理解为指的是等同于这样的干燥过程，其中液体溶剂成分被蒸发(该干燥过程典型地由热辐射或红外辐射引起)，并且等同于这样的固化过程，其中聚合物成分通过聚合物链的交联而被硬化(该固化过程典型地通过UV辐射引起)。
根据本发明的纸进给丝网印刷机的实施方式在图1中示出。该丝网印刷机包括供给站1，该供给站1用于将连续纸供给到丝网印刷组2，在丝网印刷组2中，墨图案被施加到纸上。在该例子中，印刷组2包括与第一丝网印刷单元2b和第二丝网印刷单元2c相配合的压印滚筒2a，该第一丝网印刷单元2b和第二丝网印刷单元2c沿着纸的印刷路径连续放置。一旦在印刷组2中被处理，刚印刷的纸通过输送机系统(conveyor system)3运输到交付站4，该交付站4包括多个交付堆单元(delivery pile unit)，在该例子中是三个交付堆单元。输送机系统3一般为包括多个间隔开的夹紧杆(spaced‑apart gripper bar)(图1中未示出)的循环链输送机系统，该多个间隔开的夹紧杆与纸传输方向成横向地延伸，每个夹紧杆包括用于保持纸的边缘的夹紧装置。
优选地，还在印刷组2和交付站4之间沿着输送机系统3的路径定位有干燥单元5、6。这些干燥单元5、6被用于执行丝网印刷的墨图案的最后干燥和固化。干燥单元5优选地是用于对纸施加热能的热干燥单元，而干燥单元6优选地是用于使纸受到UV辐射的UV干燥器。干燥单元5、6的组合确保了对所施加的墨图案的足够干燥和固化，并确保了丝网印刷特征的亮度和光变效果被最大化和持久化。干燥单元5、6中的一个或两个可被安装到机器上，取决于制造需求。
根据本发明，在第一丝网印刷单元2b和第二丝网印刷单元2c之间定位有中间干燥单元10。该中间干燥单元10适合于在由第二丝网印刷单元2c施加第二墨图案之前，干燥由第一丝网印刷单元2b施加的第一墨图案的表面部分。在本发明的环境中，应理解，由中间干燥单元10执行的表面干燥仅涉及干燥由第一丝网印刷单元2b施加的第一墨图案的外表面部分。
由本申请人实施的测试已经显示了，表面干燥由第一丝网印刷单元2b沉积的墨层足以避免墨污染的问题并确保高印刷质量。换句话说，全面干燥或固化由第一丝网印刷单元2b施加的墨图案是不必要的，这意味着中间干燥单元10的能量需求可以保持低水平。
在该环境中，中间干燥单元10可有利地包括设计成以某频率f产生 闪光的一个或多个脉冲灯，该频率f可以可选地被调整作为印刷的纸的输送速度的函数。在这方面来讲，本发明的丝网印刷机适合于以每小时大约10′000到12′000张纸(sph)的速度处理纸，或者较低的速度。在该情况下，已发现适合于操作包括脉冲灯的类型的中间干燥单元，以便在印刷机以10′000‑12′000sph操作时以大约40Hz到50Hz的频率(且脉冲持续时间为大约小于一毫秒)产生闪光，其共计为每张纸大约10次到20次闪光。已发现大约15‑20kJ/s的能量级适合于该应用。
由于中间干燥单元10，两个丝网印刷单元2b和2c可因此并有利地利用类似的模版滚筒和刮板装置。
用于单元2b和2c的合适的丝网印刷单元装置的例子在图2和图3中被图解。如图2中所图解的，单元2b和2c可包括模版滚筒20，该模版滚筒20具有连续的滚筒表面，即，具有没有任何不连续部分的柱状外周。该模版滚筒20的末端有利地安装在两个头部件(未加上参考数字)上，它们被安装成在包括可旋转的卡爪构件的类型的两个轴承装置21之间旋转，如以本申请人的名义申请的国际申请No.WO 03/093013中所教导的。
应理解，在操作中，使得模版滚筒20旋转(在图1中的顺时针方向上)，而使得位于模版滚筒20(见图3)内侧的刮板25(图2中未示出)不旋转，而是推动墨I通过模版滚筒20的表面中设置的孔，该孔被定义成待施加的墨图案的设计的功能。刮板25可以按国际申请No.WO2004/096545中教导的方式设计，其中整体槽被设计成改善刮板25上的墨的流动。
刮板25有利地连接到已知的控制机构(未示出)，以便当刮板25在压印滚筒2a的滚筒凹坑前经过时，从模版滚筒20的内周选择性地缩回刮板25。可在欧洲专利申请No.EP 0 723 864中找到这种控制机构的详细描述。在卷筒纸上印刷的情况下，可省略这种控制机构。
图4是中间干燥单元10的优选实施方式的示意性侧视图。如所示意性地图解的，干燥单元10优选地包括设计成使被印刷的且由压印滚筒2a保持的纸P受到干燥辐射的辐射源11和反射器12。中间干燥单元10优 选地为用于发出紫外线辐射的UV类型干燥器。在该环境中，辐射源11可以是包含惰性气体，优选地为氙的闪光管，其有利地由冷却液冷却。氙闪光管是尤其适合的，因为它们尤其是由于低红外辐射(一般低于10％)以及非常低的臭氧发射而呈现出令人满意的光能/电能产生。为了本申请的目的，辐射源11可被设计成在UV‑A范围中，即以大约315nm到400nm的波长发射。
优选地还提供了光罩100，该光罩100包围中间干燥单元10，以便防止UV辐射的传播并避免与第一丝网印刷单元2b和第二丝网印刷单元2c干涉，即，防止丝网印刷单元2b、2c的墨供给中的墨的干燥或固化处理的开始。该光罩100还被优选地用于安全原因，即，防止UV辐射到达操作机器的印刷工。
作为另一安全措施，第一丝网印刷单元2b和第二丝网印刷单元2c以及中间干燥单元10可有利地容纳在包括保护性构件201、202的机器框架中，该保护性构件201、202用于保护操作者以免受到UV辐射的传播。
参照图5a至图5d，我们将简要地说明使用本发明的印刷机实现的干燥过程。在图5a至图5d中，由第一丝网印刷单元2b施加的墨图案由参考字母A表示。由第二丝网印刷单元2c施加的第二墨图案在图5a至图5d中未示出。如已经提到的，应理解，一旦第一墨图案A的表面干燥已经被执行，该第二墨图案就可被施加在纸P(或卷筒纸部分)的表面上的任何地方，甚至紧邻第一墨图案A或以与第一墨图案A至少部分重叠的方式施加。
图5a示意性地图解了在第一墨图案A由第一丝网印刷单元2b施加到一张纸P上之后的第一墨图案A。在中间干燥单元10的作用下，墨图案A的表面部分S被干燥，如图5b所图解的。该表面部分S被足够地干燥，以使得能够接触墨图案A的上表面(尤其是与第二丝网印刷单元2c的模版滚筒的表面接触)。如图5c所图解的，包含在丝网印刷墨中的液体溶剂成分被纸P吸收。该过程在墨图案A施加在纸P的表面上时就已经开始，并通过设置在印刷机的纸输送路径中的热干燥单元5进一步增强。如图5d所图解的，墨图案A在其经过UV干燥单元6之后被完全地干燥 和固化。
由于上述印刷机构造，以及与国际申请No.WO 97/34767中教导的已知构造形成对照，现在以彼此紧邻(例如，彼此紧密相邻)或以至少部分重叠的方式印刷两个不同的墨图案是可能的。可使用上述印刷机印刷的图案的可能例子在图6a和图6b中示意性地示出。
图6a示意性地图解了一个例子，其中纸P(该纸P一般地呈现出布置成行和列的一组安全印记)设置有一个挨着另一个施加的第一墨图案A和第二墨图案B。图6b示意性地图解了一个例子，其中类似的纸P设置有部分重叠的第一墨图案A和第二墨图案B。在该情况下，第二墨图案B可使用半透明墨或以半透明并使得能够看到第一墨图案A的位于下面的部分的方式来有利地印刷。以这种方式，可以创造出组合两个不同丝网印刷墨的属性的更复杂的安全特征。
理所当然应理解，图6a、图6b中示出的墨图案A、B的特定形状和位置仅仅是示意性的。此外，墨图案A、B中的一个或两个可被印刷到背景(例如胶印背景(offset background))的顶部和/或被叠印或浮凸(例如通过凹版印刷)。组合丝网印刷特征以及由诸如胶版印刷和/或凹版印刷的其他印刷工艺印刷的特征的安全特征的例子在本领域是已知的，例如国际申请No.WO 2004/071781中的。
可以对上述实施方式做出各种变型和/或改进而不背离由附加权利要求所界定的本发明的范围。例如，如已经提到的，虽然本发明已经在适合于纸印刷的印刷机的环境中被描述，但是，本发明同等地适用于在连续卷筒纸材料上的印刷。此外，印刷机可包括多于两个的连续丝网印刷单元。在这种情况下，将中间干燥单元定位在每对连续丝网印刷单元之间将是有利的。
作为另一改进，可设想使用包含可磁性定向片的丝网印刷墨来印刷一个或两个墨图案。在这种情况下，磁性片可使用磁性滚筒来定向，如以本申请人的名义申请的国际申请No.WO 2005/000585A1中所教导的。