在角度可调节斜面上堆叠小册子片材的制作方法

专利名称：在角度可调节斜面上堆叠小册子片材的制作方法
技术领域：
本发明涉及加工印刷后的片材以制作小册子的领域，更特别地，涉及使用电子照相术制作的这种印刷后的片材。
背景技术：
印刷任务的用户需要用于其任务的加工步骤。这些 步骤包括例如折叠印刷后的或空白的片材、裁断片材、修剪片材以确定尺寸和形状、在片材的边缘或内部切出特定形状、将多张片材形成装订折标(signatures)或小册子、将各个页或折标装订成书、以及通过例如平订、骑马订或粘合将封皮固定到书上。折标制作需要折叠大张印刷后的片材并且裁切折叠好的片材堆，使得最终的裁切页呈连续顺序。在制作小册子时，在装订之后，装订的印刷后的片材的边缘被裁切，使得单个片材的边缘全部对齐(具有平齐的边缘)，像书籍、杂志以及册子中通常看到那样。在制作商业名片时，名片印刷在一大张硬质卡片原料上。在印刷之后，通过将卡片片材裁切成单个商业名片来制作单张名片。传统加工设备通常不适合在有消费者的环境例如商店或营业处所中使用，通常需要专门人员安全且有效地使用该设备。裁切机典型地包括大型裁纸机，其利用大冲力裁切厚堆的纸张。例如，Wabash的MARTIN YALE制造的INHMUS PL265可编程裁切机可以裁切27/8〃的纸堆并且重达823磅。因此，人们需要更小更轻的加工设备以整合到在家中或零售环境下消费者所使用的装置中。此外，与在单个印刷作业中生产大量复印件的胶印机不同，数字印刷机可以在单个作业中制作少量复印件，因此需要更频繁地改变加工程序。在一些情况下，每张印刷页应当分别加工。传统的折页机，例如MARTIN YALE制造的RAPIDF0LDP7400台式自动折页机在不进行人工干预的情况下不能对每页分别加工。此外，PL265裁切机只能存储10个裁切程序，因此在不进行人工干预的情况下不能制作超过10个裁切图案。因此，人们需要灵活和可编程的加工设备，该加工设备使每页能够在不进行人工干预的情况下分别加工。PROVO CRAFT制造的CRI⑶T裁切机能够将形状裁切成单张纸材。然而，该机器需要人工装卸。此外，CRICUT使片材在裁切期间移动以进行反复裁切，使其不适合需要进行连续高速的片材传送的大批量应用。Tombs等共同转让的美国申请公开No. 2008/0159786描述了使用电子照相技术印刷具有清晰触感的凸起信息。提供至少20 μ m的墨粉堆高度。Trovinger的美国公开No. 2005/0079968描述了片材折页修切设备，其适合折叠片材，修切片材的三个边缘以与折痕相符，并且将折好并修切好的片材装订成小册子。然而，该设备需要在裁切之前分别计算每张片材的页长。Fiske等共同转让的美国专利No. 4，891，681描述了使片材组的侧面交错，使得在折页时，边缘变得精确对准。尽管有用，但这个方法可以改进。因此，人们一直需要一种在小型、可定制的加工机中裁切片材以制作具有平齐边缘的小册子的方法。

发明内容
申请人:已经发现，当在印刷品的折叠区域使用厚墨粉堆时，它们会使小册子产生不齐的边缘。厚墨粉堆增加了相邻嵌套片材之间的间距，使内部片材从本应平齐的小册子边缘伸出。根据本发明的一个方面，提供了用于制作小册子的设备，所述小册子包括嵌套在一起的外部片材和内部片材，每个片材具有相应的厚度，外部片材具有沿特定方向的长度，并且外部片材的折叠轴限定在沿特定方向的外部片材的中心，所述设备包括a)适于自动地进行以下运行的处理器i)利用外部片材和内部片材的相应的厚度计算沿内部片材的特定方向的裁切长度，使得当片材折叠并且内部片材嵌套到外部片材中时，内部片材的边缘不会延伸超过外·部片材的边缘，从而裁切长度小于外部片材的长度；和ii)利用外部片材和内部片材的相应的厚度计算斜面角；b)裁切装置，用于接收内部片材并将其沿特定方向裁切成计算好的裁切长度，使得内部片材的折叠轴沿特定方向限定在内部片材的中心；c)堆叠单元，其具有片材支架和以计算好的斜面角设置在片材支架上的可调节斜面，用于接收外部片材和裁切的内部片材并将它们保持成彼此相邻，使得内部片材的折叠轴和外部片材的折叠轴沿着片材支架的同一法线设置；和d)紧固单元，用于紧固外部片材的折叠轴和内部片材的折叠轴。根据本发明的另一方面，提供了一种制作小册子的方法，所述小册子包括嵌套在一起的外部片材和多个内部片材，每个片材具有相应的厚度，外部片材具有沿特定方向的长度，并且外部片材的折叠轴限定在沿特定方向的外部片材的中心，所述方法包括提供堆叠装置，该堆叠装置具有片材支架和以可调节斜面角设置在片材支架上的斜面；使用处理器根据片材厚度计算堆叠装置的斜面角，并且将堆叠装置的斜面角自动设定为计算好的斜面角；选择内部片材；利用印刷引擎将印刷图像选择性地印刷在选定的内部片材上；使外部片材沿着其折叠轴自动折叠；使用处理器确定选定的内部片材的裁切长度和折叠轴位置，使得选定内部片材的折叠轴沿着特定方向限定在内部片材的折叠轴位置处；对小册子中的每张片材重复选择到确定的步骤；将外部片材和多个内部片材自动堆叠到堆叠装置上，使得所有片材的相应的折叠轴沿着片材支架的同一法线布置；和使用紧固单元将堆叠片材的折叠轴紧固在一起。本发明的优点在于使用小型、轻型和便宜的裁切和折叠机器，其可以在没有用于现有设备的充足的空间的环境中使用，或者能够由非专业人员使用该机器。本发明由于其减少的能量输入而能够在操作时发出更少的可听噪声。本发明能够在不进行人工干预的情况下独立加工印刷作业的每张片材。即使在有厚墨粉堆的情况下，本发明也可以制作出平齐边缘的小册子。


当结合考虑下列描述和附图时，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中，使用相同的参考数字在可能的情况下表示附图中共有的相同特征，其中图I是适合与本发明一起使用的电子照相复印设备的横截面视图；图2是折叠前的小册子的横截面视图；图3是具有平齐边缘的已折页小册子的横截面视图；图4是根据本发明实施例的小册子制作方法的流程
图5是根据本发明实施例的折页设备的立视图；图6显示了可用于本发明的各种小册子书脊形状的横截面立视图；图7显示了根据本发明实施例的小册子制作设备的立视图；和图8显示了根据本发明实施例的叠放单元。附图用于说明目的，并且不必按比例示出。
具体实施例方式当在此使用时，术语“平行”和“垂直”具有±10°的公差。在优选实施例中，描述为“平行”或“垂直”的部件定向成在±0. 1°的范围内。与折叠边缘的位置相关的术语“中心”具有±2mm的公差或片材长度的±5%，以较大者为准。术语“平齐”是指边缘在裁切之后具有片材长度的±1%或±0. 5mm的公差，以较大者为准，其中，所述边缘进行裁切以制作具有边缘的小册子，其中，没有页面突出超过其它页面。当在此使用时，“片材”是不连续的介质切片，例如用于电子照相印刷机(如下所述)的接收介质。片材具有长度和宽度。片材沿着折叠轴折叠，所述折叠轴例如沿长度尺寸位于片材的中心并且延伸至片材的整个宽度。折叠片材包括两“页”，每页是片材位于折叠轴一侧的部分。每页的两侧称作“页面”。“面”是指片材的一侧，不管折叠前后。在下面的描述中，将明确介绍通常以软件程序方式实施的本发明的一些实施例。本领域技术人员应当容易地想到，这种软件的等同方式也能够以硬件构成。因为图像处理算法和系统众所周知，本描述将特别涉及构成根据本发明的方法的一部分或者与之更直接匹配的算法和系统。这里未明确显示或描述的这种算法和系统的其它方面，以及用于制作或处理与之相关的图像信号的硬件或软件选自本领域已知的这类系统、算法、部件和元件。假定下文根据本发明描述的系统，这里未具体显示、提出或描述于实施本发明的软件，是传统的并且落入该领域技术人员的知识范围内。计算机程序产品例如可以包括一个或多个存储介质；诸如磁盘(例如软盘)或磁带的磁性存储介质；诸如光盘、光带或机器可读条形码的光存储介质；诸如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)的固体电子元件存储装置；或者用于存储计算机程序的任何其它物理装置或介质，其中，所述计算机程序具有用于控制一或多台计算机以实施根据本发明的方法的指令。
电子照相术是用于在接收材料(或者“图像基底”)上印刷图像的有用的处理工艺，所述接收材料例如一片或一张纸或者其它平面介质、玻璃、织物、金属或下面将要描述的其它物体。在该处理工艺中，静电潜像通过使感光器均匀带电并随后使均匀带电的选定区域放电而形成在感光器上，从而产生与希望图像相对应的静电电荷图像(潜像)。在潜像形成之后，带有与潜像电荷大体上相反电荷的墨粉颗粒进入感光器附近，从而吸附到潜像上以使潜像显影成可见图像。注意的是，根据墨粉颗粒的成分(例如，清洁墨粉(透明墨粉))，可见图像可以对肉眼不可见。当潜像在感光器上显影成为可见图像之后，适当的接收材料与可见图像并列。施加适当的电场以将可见图像的墨粉颗粒转印到接收材料上，从而在接收材料上形成期望的印刷图像。成像过程利用重复使用的感光器通常重复很多次。
接收材料随后解除其与感光器的操作关联并经受加热加压，从而将印刷图像永久固定(“定影”)到接收材料上。例如不同颜色的分离的多个印刷图像在定影之前叠加在一个接收材料上，从而在接收材料上形成彩色印刷图像。电子照相(EP)印刷机典型地传送接收材料经过感光器以形成印刷图像。接收材料的行进方向称作慢扫描、处理或轨道内方向。这典型地是纵向接收材料的竖直(Y)方向。与慢扫描方向垂直的方向称作快扫描、横向处理或横向轨道方向，典型地是纵向接收材料的水平(X)方向。“扫描”不意味着任一部件横向于接收材料移动或扫描；该术语在本领域中具有通用含义。当在此使用时，“墨粉颗粒”是一种或多种材料的颗粒，其通过EP印刷机转移到接收材料上以在接收材料上产生希望的效果或结构(例如，印刷图像，纹理，图案或涂层)。墨粉颗粒可以由较大固体研磨获得或者化学制备而成(例如，使用有机溶剂从颜料和分散剂的溶液沉淀而成)，如本领域已知那样。墨粉颗粒可以具有大范围直径，例如小于8 μ m，大约10-15 μ m,直到大约30 μ m或更大(“直径”是指体积加权中值直径，由诸如CoulterMultisizer 的装置确定)。“墨粉”是指如下的材料或混合物，其含有墨粉颗粒并且可以在沉积到包括感光器、光电导体或者静电或磁表面的成像构件上时形成图像、图像或涂层。墨粉能够从成像构件转移到接收材料上。墨粉在本领域中还指标记颗粒、干墨或显影剂，但是应当注意，“显影剂”在这里具有不同的用法，如下所述。墨粉可以是颗粒的干混合物或者液体墨粉基本成分中的颗粒悬浮物。墨粉包括墨粉颗粒并且可以包括其它颗粒。墨粉中的颗粒可以为各种类型并且具有不同的性质。这种性质可以包括入射电磁辐射的吸收性(例如，含有诸如染料或颜料的着色剂的颗粒)、水分或气体的吸收性(例如，干燥剂或吸气剂)、细菌繁殖的抑制性(例如，特别是对液体墨粉系统有用的杀菌剂)、对接收材料的粘附力(例如，结合剂)、导电性或低磁阻(例如，金属颗粒)、电阻率、纹理、光泽度、磁残留量、荧光、耐蚀性、以及本领域已知添加剂的其它性质。在单一组分或单组分显影系统中，“显影剂”仅指墨粉。在这些系统中，墨粉中的一些或全部颗粒本身可以具有磁性或者均不具有磁性。然而，单组分系统中的显影剂不包括磁载体颗粒。在双组分、二组分或多组分显影系统中，“显影剂”是指墨粉和磁载体颗粒的混合物，其可以为导电或不导电的。墨粉颗粒可以具有磁性或不具有磁性。载体颗粒可以大于墨粉颗粒,例如直径为20-300 μ m。利用磁场通过对磁载体颗粒施加作用力使这些系统中的显影剂移动。显影剂通过磁场移动至靠近成像构件或转印构件，显影剂中的墨粉或墨粉颗粒通过电场从显影剂转移至成像构件，如下所述。磁载体颗粒通过电场作用偶然沉积到成像构件上；只有墨粉有意地沉积。然而，墨粉或显影剂中的磁载体颗粒和其它颗粒会偶然转移到成像构件上。显影剂可以包括本领域已知的其它添加剂，例如上面用于墨粉列出的那些。墨粉和载体颗粒可以为大体上球形或半球形。电子照相工艺可以在包括打印机、复印机、扫描仪和传真机的装置以及模拟或数字装置中使用，所有装置在这里称作“印刷机”。本发明的不同方面可用于经典摄影印刷机，例如使用在电子照相接收器上显影的墨粉的电子照相印刷机，以及用在不依赖于电子照相接收器的离子放射照相印刷机和复印机。电子照相和离子放射照相是静电摄影(利用静电场印刷)，其是电记录术(利用电场印刷)的子集。数字复制打印系统(“印刷机”)典型地包括数字前端处理器(DFE)、用于将墨粉施加到接收器上的印刷引擎(在本领域中也称作“标记引擎”)、和一个或多个打印后加工系统(例如，UV涂层系统、上光系统或贴膜系统)。印刷机可以将合适的黑色白色或彩色颜色复制 到接收材料上。印刷机还可以在接收材料上产生选定的墨粉图案，所述图案(例如，表面纹理)不直接地对应于可见图像。DFE接收来自于其它输入装置(例如，扫描仪，数字相机)的以图像构成的输入的电子文件(例如，Postscript命令文件)。DFE可以包括各种功能处理器，例如光栅图像处理器(RIP)、图像位置处理器、图像控制处理器、颜色处理器或图像存储处理器。DFE将输入的电子文件栅格化成用于印刷引擎打印的图像位图。在一些实施例中，DFE允许操作人员设置参数，例如布局、字体、颜色、纸张类型或者后加工选项。印刷引擎从DFE提取栅格化图像位图，并且将位图转变成能够控制曝光装置的印刷方法以将印刷图像转印到接收材料上的形式。加工系统将诸如保护、上光或装订的特征应用于印刷品。加工系统可以作为印刷机的整体部件或者作为单独的机器，印刷品在其印刷之后通过所述单独的机器进行进给。印刷机还可以包括色彩管理系统，其记录在印刷弓丨擎中实施的图像打印方法(例如，电子照相静电复制法)的特征以提供已知、稳定的色彩复制特征。色彩管理系统还可以提供用于不同输入(例如，数字相机图像或胶片图像)的已知色彩复制。在应用本发明的电子照相模块化印刷机的实施例中，例如Rochester，N. Y.的Eastman Kodak Company制造的NEXPRESS 2100印刷机，彩色墨粉打印图像形成多个串联布置的彩色图像模块，打印图像依次静电转印到接收材料上，所述接收材料附着在移动通过模块的传送丝网(传送幅)上。彩色墨粉包括着色剂，例如染料或颜料，其吸收特定波长的可见光。这种类型的商用机器典型地使用位于相应模块中的中间转印构件以转印到单个打印图像的接收材料上。当然，在其他电子照相印刷机中，每个打印图像直接转印到接收材料上。具有利用附加的成像模块使清洁墨粉沉淀的能力的电子照相印刷机在本领域同样为人们所知。人们希望给彩色印刷品提供清洁墨粉涂层以保护印刷品免受指纹干扰和减少一定量的赝品。清洁墨粉使用与彩色显影站的墨粉颗粒类似但没有包含在墨粉颗粒中的着色材料(例如染料或颜料)的颗粒。然而，清洁墨粉涂层会使成本增加并且降低印刷品的色域；因此，人们希望给操作人员/使用者提供选择以确定是否给整个印刷品施加清洁墨粉涂层。可以设置均匀的清洁墨粉层。还可以使用相对于墨粉堆高度反向变化的层以形成均匀的墨粉堆高度。各个彩色墨粉重叠沉淀在接收材料上的相应位置处，并且各个彩色墨粉堆的高度是每个相应颜色的墨粉高度之和。均匀的堆高度给印刷品提供了更均匀或一致的光泽度。
图I是根据本发明的典型电子照相印刷机100的一部分的横截面视图。印刷机100适合在接收材料上形成图像，例如单一颜色(单色)、CMYK或五阶(五个颜色)图像(多色图像也称作“多组分”图像)。图像可以包括文本、图表、照片和其它类型的可视内容。本发明的一个实施例包括利用具有五组串联布置的单色图像生成的电子照相印刷引擎或打印站或者模块在单个接收材料上打印(但是可以包括多于或少于五种颜色)。还可以包括其它电子照相打字机或印刷机设备。印刷机100的各个部件显示为辊子；其他构造也是可能的，包括皮带。参考图1，印刷机100是电子照相打印设备，具有多个串联布置的电子照相成像打印模块31、32、33、34、35，也称作电子照相成像子系统。每个印刷模块产生单色墨粉图像，用于通过使用相应的转印子系统50 (为清楚起见，只标记了一个)转印给依次移动穿过所述模块的接收材料42。接收材料42从进给单元40被传送至印刷机100中，所述进给单元可以包括本领域已知的主动进给子系统。在不同的实施例中，可见图像能够从成像辊直接转印给接收材料，或者在转印子系统50中从成像辊依次转印给一个或多个转印辊或带，随后转印给接收材料。接收材料例如是诸如纸张或透明薄膜的平面介质的纸幅或裁切片材的选定部分。每个接收材料(在单个经过五个模块期间)可以具有以对准方式转印到其上的五个单色墨粉图像以形成五色图像。当在此使用时，术语“五色”是指在打印图像中，五种颜色的不同组合在接收材料上的不同位置处在接收材料上形成其它颜色，所有五种颜色在至少一部分子集中形成三原色印刷。简而言之，五种墨粉颜色中的每一种可以与一种或多种其它颜色的墨粉在接收材料上的特定位置组合，以形成与在该位置组合的墨粉颜色不同的颜色。在实施例中，印刷模块31形成黑色(K)印刷图像，印刷模块32形成黄色(Y)印刷图像，印刷模块33形成品红(M)印刷图像，印刷模块34形成青色(C)印刷图像。印刷模块35可以形成红色、蓝色、绿色或其它第五种印刷图像，包括由清洁墨粉(即，无颜料)形成的图像。四个减色三基色，青色、品红、黄色和黑色能够以其不同子集组合的形式结合以形成典型色谱。印刷机的色域或范围取决于用于形成颜色的方法和材料。因此，可以加入第五颜色以改进色域。除了加到色域中之外，第五颜色还可以是特殊颜色墨粉或斑点颜色，例如用于制作专用标识或颜色，其不能只利用CMYK颜色(例如，金属、荧光、或珠光色)制成，或者清洁墨粉。接收材料42A显示为穿过印刷模块35之后。接收材料42A上的印刷图像38包括未定影的墨粉颗粒。在从各个印刷图像的每个相应的印刷模块31、32、33、34、35以对准覆盖的方式转印之后，接收材料前进到定影装置60，即定影或固定组件以将印刷图像定影到接收材料上。传送带81将承载印刷图像的接收材料传送给定影装置60，该定影装置通过加热加压将墨粉颗粒固定到相应的接收材料上。接收材料从传送带81连续无粘连地传送以允许它们顺利地进给到定影装置60中。传送带81在清理站86通过清理和中和传送带81的相对表面上的电荷恢复正常以再次使用。定影装置60包括在其间形成定影辊隙66的热定影辊62和相对的压力辊64。在实施例中，定影装置60还包括分离流体施加子站68，其给定影辊62施加例如硅油的分离流体。可替换地，可以使用含石蜡的墨粉，而不给定影辊62施加分离流体。根据本发明，可以使用接触或非接触型的定影装置的其它实施例。例如，溶剂定影使用溶剂来软化墨粉颗粒，使得它们与接收材料结合在一起。闪光灯定影使用高频电磁辐射(例如，紫外线)的短脉冲熔化墨粉。辐射定影使用低频电磁辐射(例如，红外线)以更缓慢地熔化墨粉。微波定影使用微波范围内的电磁辐射来加热接收材料(主要)，从而使墨粉颗粒通过热传导熔化，使得墨粉固定到接收材料上。承载定影图像(例如，定影图像39)的接收材料(例如，接收材料42B)从定影装置60沿着路径连续传送至远程输出托盘69或者返回印刷模块31、32、33、34、35，以在接收材料的背面形成图像，即，形成双面打印。接收材料还可以传送至任何适当的输出辅助设备。例如，辅助定影或上光组件可以提供清洁墨粉涂层。印刷机100还可以包括多个定影装置60以支持例如套印的应用，如本领域已知那样。 在各种实施例中，在定影装置60和输出托盘69之间，接收材料42B穿过加工装置70。加工装置70执行各种纸处理操作，例如折叠、平订、骑马订、校对和胶合。印刷机100包括主印刷机设备逻辑和控制单元(IXU) 99，其接收来自于与印刷机100关联的各个传感器的输入信号并且将控制信号发送给印刷机100的部件。LCU 99可以包括微处理器，其整合有可由LCU 99执行的合适的对照表和控制软件。它还可以包括场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、微处理器或其它数字控制系统。IXU 99可以包括用于存储控制软件和数据的存储器。与定影组件关联的传感器给LCU 99提供适当的信号。响应于传感器，LCU 99发出命令和控制信号，其调节用于接收材料的定影辊隙66内的热量或压力以及定影装置60的其它工作参数。这允许印刷机100在具有各种厚度和表面光洁度例如有光泽或无光泽的接收材料上打印。用于印刷机100写入的图像数据可以由光栅图像处理器(RIP ;未显示)处理，其可以包括一个或多个颜色分离屏幕发生器。RIP的输出可以存储在用于将颜色分离打印数据分别传送给每个相应的LED记录器例如用于黑色(K)、黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和红色(R)的帧或行缓冲器中。RIP或颜色分离屏幕发生器可以是印刷机100的一部分或与之远离。RIP处理的图像数据可以由彩色文档扫描仪或数字相机获得或者由计算机产生或者来自于存储器或网络，典型地包括表示连续图像的图像数据，所述连续图像需要再处理成中间色图像数据以便由印刷机充分显示。RIP可以执行图像处理方法，例如彩色校正，以便获得希望的彩色印刷品。彩色图像数据分离成相应的颜色并且利用矩阵转换成相应颜色的中间色点图像数据，其包括希望的网目角度(从右侧逆时针测量，+X方向)和网目线数。RIP可以是适当编程的计算机或者逻辑装置，并且适合于使用存储或算出的矩阵和模板，以将分离的彩色图像数据分离成适于印刷的中间色信息形式的希望图像数据。这些矩阵可以包括网目模式存储器(SPM)。Peter S. Alexandrovich 等授权于 2003 年 8 月 19 日的美国专利 No. 6, 608, 641 和Yee S. Ng等公开于2006年6月22日的美国公开No. 2006/0133870中描述了有关印刷机100的更多细节。
图6显示了在边缘333处具有平齐边缘的三本小册子。这里描述一种用于制作这种小册子的方法。下面进一步讨论图6。图2是折叠前的小册子的横截面视图。小册子200包括嵌套在一起的外部片材210和多个内部片材250 (为清楚起见，这里只显示了一个)。每张片材可以是接收材料42，如上所述。每张片材具有相应的厚度215、255。外部片材210沿特定方向299具有长度220。外部片材的折叠轴230沿特定方向299限定在外部片材210的中心。内部片材250沿特定方向299具有长度260。内部片材250的折叠轴270沿特定方向299限定在内部片材250的折叠轴位置271处，如下面进一步描述的那样。在实施例中，折叠轴270沿特定方向299限定在内部片材250的中心。片材沿标记“折叠”的方向折叠以制作如图3所示的小册子。因此，外部片材210具有外表面208和内表面212，所述外表面将形成折叠的小册子的可视封皮。内部片材250 具有外表面248和内表面252。外表面248面向内表面212。在每张片材的折叠轴(例如，用于外部片材210的折叠轴230，用于内部片材250的折叠轴270)两侧为其设置的折叠区域232。在实施例中，折叠区域232是在相应的片材折叠时经受塑性变形或断裂的区域。在其他实施例中，每张片材的折叠区域232是从相应的折叠轴(例如，230，270)开始± Imm或±2mm的区域。印刷图像38利用印刷引擎(例如，图I中的印刷模块31)印刷在内部片材250的外表面248和外部片材210的内表面212上。在本实例中，印刷图像38显示在外表面248和内表面212上，但是图像可以只印刷在其中一个上。本发明可适用于单面印刷(例如，印刷图像38印刷在每张片材的外表面上)或双面印刷(例如，印刷图像38印刷在每张片材的两个表面上)。在本实例中，印刷图像38包括多个墨粉颗粒，显示为固体和空心圆环。每个印刷图像38具有厚度238。厚度238可以计算为整个印刷图像的表面上的墨粉最大厚度或平均值，或者优选地为折叠区域232上的墨粉的最大厚度或平均值。在实施例中，印刷图像238的至少一部分印刷在片材例如选定的内部片材250的折叠区域232上。在本实例中，组成印刷图像38位于外部片材210和内部片材250上的折置区域232内的部分的墨粉颗粒显不为空心圆环。在实施例中，外部片材210是封皮片材，内部片材250是内容片材。外部片材210比内部片材250更厚更硬。图3是具有平齐边缘的小册子的横截面视图。图2显示了小册子200，其具有外部片材210，内部片材250，相应的厚度215、255，相应的折叠轴230、270，相应的内表面212、252，以及相应的外表面208、248。内部片材250的外表面248显示为承载印刷图像38，其可以通过如上所述的电子照相方式(因此，内部片材250承载定影图像39)、通过湿法电子照相术、通过喷墨印刷、通过高温染料升华或者通过本领域已知的其它数字印刷技术形成。如上所述，外部片材210的内表面212也可以承载印刷图像38 (或定影图像39，图I)。外部片材210和内部片材250由穿过两张片材的订书钉390固定在一起。外部片材210具有已知厚度215。在折叠时，在外部片材210的内表面上沿着折叠轴230形成锐角，在内部片材250的外表面上沿着折叠轴270形成钝角。外部片材210和内部片材250的厚度215、255使具有类似尺寸的内部片材250从外部片材210的边缘333伸出，所述边缘在折叠时与折叠轴230相对。类似地，在折叠之后，内部片材250在折叠轴270处相较于外部片材21在折叠轴230处具有更小的曲率半径。因此，折叠处的弯曲部分(折叠区域232)占据内部片材250的长度260的较小部分(图2)，折叠区域232以外的页面占据长度260的较大部分(图2)。此外，印刷图像38通过起到间隔物或隔开物的作用而增大内部片材250和外部片材20之间的最小间隔。因此，内部片材250裁切得比外部片材210略短以在这些因素存在时在边缘333处保持平齐边缘。因此，内部片材在裁切之后具有裁切长度361。裁切长度361优选地小于长度260 (图2)。例如，利用图3所示的书脊形状，所有片材穿过折叠区域232的周向距离为半径等于弯曲半径的圆圈周长的二分之一。如这里所显示的那样，内部片材250具有半径R2并且从A穿过折叠区域232延伸到B。因此，穿过折叠区域232的内部片材250的长度L2为L2=2 ii R2/2 (等式 I)外部片材210具有半径R1 (为清楚起见，未显示)，札>1 2。因此L1=2 IV2，L^L20在各个实施例中，内部片材250的裁切长度C2由裁切长度C1 (或者仅长度220，图2)计算得出 c2=c「(L1-L2) (等式 2)由于(L1-L2)是外部片材210与内部片材250相比的额外弯曲周长。随后从内部片材250的每个端部切下(L26(i-C2)/2以使内部片材250达到正确长度，其中，L26tl表示长度260 (图 2)。在各个实施例中，在考虑片材厚度的情况下，通过计算Ri可以计算出半径Ri为片材穿过其厚度的中心。片材上的印刷图像38的厚度238可以作为片材厚度的一部分，并且Ri由此计算得出。对于非圆形书脊形状，每张片材位于点A和B之间的距离Li可以被正确地计算出并且上面使用计算得出的Li的另一等式有效。参考图4和图2，显示了根据本发明实施例的小册子制作方法的流程图。工艺从步骤410开始。为清楚起见，这里的讨论是指内部片材250 (图2)，但是类似的工艺可用于希望具有平齐边缘的小册子中的所有片材。在步骤410中，计算斜面角。堆叠装置(堆叠单元)具有片材支架和设置为与片材支架呈可调节斜面角的斜面，如下面进一步讨论的那样。接收材料厚度、墨粉厚度、接收材料尺寸和书脊形状均可用于计算斜面角。例如，可以如上所述的那样计算裁切长度，则斜面角由裁切长度和厚度计算得出，如下所述。步骤410之后是步骤420。在步骤420中，印刷图像利用印刷装置引擎选择性地印刷在内部片材250上。并不是小册子的所有片材都需要印刷；小册子可以包括空白片材(例如，用于衬页)、仅在一个表面上印刷的片材以及双面印刷的片材(即，两面均印刷的片材)。每个印刷图像38具有如上所述的厚度238。下面将讨论外部片材210。步骤420之后是步骤430。在步骤430中，使用处理器(例如，处理器586，图5)来计算内部片材250的裁切长度。外部片材的裁切长度可以不同于内部片材的裁切长度。通常，每张内部片材具有独特的裁切长度，其中，更靠近小册子内部的内部片材与更靠近小册子外部的内部片材相比会被裁切到更短的长度。裁切长度与内部片材250的折叠轴位置271 (处理器对此同样进行计算)相关。因此，内部片材250的折叠轴270沿着特定方向299限定在内部片材250的折叠轴位置271处。步骤430之后是步骤440。折叠轴270可以位于内部片材250的中心，或者可根据页长、使用者输入或任务选择进行调节或选择。例如，内部片材250可以沿特定方向299在略小于一半的位置折叠以提供为销售目的在一个边缘突出的小册子。在步骤440中，内部片材250裁切到选定的裁切长度。步骤440之后是判断步骤445。判断步骤445判断是否有更多的内部片材250添加到小册子中。如果有的话，下一步骤是步骤420。对于所有内部片材250而言，步骤420-440重复进行。这样，制作出超过两张片材的小册子200。当没有更多片材将印刷和裁切时，下一步骤是步骤450。
在步骤450中，堆叠内部片材250。在可替换的实施例中，每张内部片材250可以在其裁切(步骤442，在步骤440和445之间)之后堆叠。步骤450之后是步骤460。内部片材250按从里到外或从外到里的顺序堆叠在斜面上。内部片材250优选地通过重力固定在斜面上的适当位置处，并且保持水平以上至少45度的角度。在步骤460中，使用紧固单元将嵌套的内部片材250的折叠轴和所有外部片材210沿着折叠轴固定在一起。可以使用平订、骑马订、骑马缝线和其它中心紧固手段。可以使用本领域已知的各种紧固装置。例如，电动机械订书器可以将订书钉穿过小册子压入砧座中。授权于1984年4月24日的Rinehart等的美国专利No. 4，444，491显示了可用于本发明的示例性实施例。Russel等共同转让的美国专利No. 5，108, 081中显示了可用于本发明的示例性骑马钉书机。步骤460之后使步骤470。在步骤470中，片材沿着折叠轴自动折叠以制作小册子。还可以形成书脊形状(图6)，在这种情况下，紧固和折叠步骤产生希望的书脊形状。在实施例中，使用折叠单元520 (图5)折叠小册子。本发明还可以使用本领域已知的其它折叠机。在各个实施例中，这些步骤可以按各种顺序进行。裁切、印刷、折叠、堆叠、嵌套和紧固可以根据需要按顺序进行，并且每次可以对一张片材或一张以上片材进行，只要片材在堆叠(例如，步骤442或450)之前裁切(例如，步骤440)和在紧固或折叠(例如，步骤460或470)之前堆叠即可。图6显示了可用于本发明的各种小册子书脊形状的横截面视图。例如对于骑马订式小册子来说，书脊形状610是圆形书脊。对于制作不需要无线胶粘装订机的无线胶粘装订来说，书脊形状620是方形书脊。书脊形状630是端部鼓起的书脊，这里以带角的方式，但是也可以制作圆形或蘑菇形的凸出部分。凸出部分允许更容易地抓住小册子，并且允许小册子在打开时更平坦地铺开。也可以采用其它书脊形状。所示全部三个小册子在边缘333处具有平齐边缘。还是参考图2，在各个实施例中，折叠步骤470 (图4)给内部片材250和各种外部片材210提供选定的书脊形状(例如，610、620、630)。每种书脊形状在小册子中相对于裁切长度361具有不同的片材位置对映。例如，片材之间的长度差利用书脊形状610比利用书脊形状620更小，这是因为当使用书脊形状620时，外部片材必须移动三角形的两个侧边代替(大约)其斜边。计算内部片材250的裁切长度以制作用于任何书脊形状的平齐小册子。图7是根据实施例的设备立视图。该设备制作包括嵌套在一起的外部片材210和内部片材250的小册子。这里显示了嵌套在内部片材250上的若干个其它片材，但是只需要两张片材。每张片材具有相应的厚度T。外部片材250具有沿特定方向299的长度220，并且外部片材250的折叠轴230 (图2)限定在沿方向299的外部片材250的中心。
处理器586适合于利用片材厚度T计算内部片材250沿方向299的裁切长度，使得当片材折叠并且内部片材250嵌套到外部片材210中时，内部片材250的边缘不会延伸超过外部片材210的边缘，因此，裁切长度小于外部片材250的长度220。处理器586利用片材厚度进一步计算斜面角Θ，如下面进一步描述的那样。处理器586是可编制程序使印刷机和加工装置的操作按顺序进行的通用处理器、CPU、FPGA、PLD、PAL或ASIC，并且给各种部件提供控制信号以及计算诸如斜面角Θ的参数。印刷机100印刷片材(例如，接收材料42A)并且将它们在皮带701上传送。皮带701将片材运送到裁切装置710 ;接收材料42B显示就位以在其前缘进行裁切。裁切装置710接收内部片材250 (例如，接收材料42B)并且将其裁切至由处理器586计算的沿方向299的裁切长度，使得内部片材250的折叠轴230 (图2)限定在沿特定方向299的内部片材250的中心。裁切装置710在这里显示为自动剪刀(两个刀刃朝向彼此移动以进行裁切)；切断器、披萨饼(旋转)式裁剪机、锯、也可以使用本领域已知的其它裁切装置。
堆叠单元747包括用于容纳片材的片材支架751。片材支架751优选地在远离片 材一侧沿与水平成小于90°的角度Φ(Φ〈90° )的方向延伸，使得片材靠重力支撑在片材 支架751上。可调节斜面758设定为与片材支架成斜面角θ，Θ是由处理器586计算得出的斜面角。角度Θ在处理器586的控制下由致动器777 (例如，驱动杆的活塞，如图所示，或者驱动使凸轮轴移动的凸轮的电机)进行调节。斜面758接收外部片材210和裁切后的内部片材250并且使它们保持彼此邻近，使得内部片材250的折叠轴270 (图2)和外部片材210的折叠轴230 (图2)沿着片材支架751的同一法线782布置。“沿着同一法线”具有由紧固单元的公差决定的公差。公差实例可以包括片材长度的±1%或±5%，±1毫米或土 2晕米。紧固单元707使外部片材210的折叠轴230和内部片材250的折叠轴270 (图2)沿着法线782固定。紧固单元707可以是订书机(stapler)、钉书机(stitcher)、弹簧订书机或本领域已知的其它紧固装置。紧固单元707可以压入片材堆756中并施加紧固件。在实施例中，印刷机100将印刷图像38 (图2)印刷到内部片材250或外部片材210上，处理器586另外使用印刷图像38的厚度238 (图2)计算裁切长度或斜面角Θ。印刷图像厚度238在计算裁切长度或斜面角Θ时加到片材厚度T上。剩下的计算执行如下。参考斜面758的插图，每张片材具有厚度T。如上所述，在实施例中，T包括印刷图像厚度238。每对相邻片材(这里，内部片材250，250A)之间的偏移量Y等于较长片材的长度(这里，内部片材250的裁切长度C1)和较短片材的长度(这里，内部片材250A的裁切长度C2)之差的一半。X是包括N张片材(这里，N=5)的片材堆756沿方向299的长度，即，沿方向299的点784和786之间的距离。则Θ =tan_1 (N · T/X) (等式 3)或者，可替换地，Θ =tan^ (T/Y) (等式 4)其中Y= (C2-C1) /2 (等式 5)处理器586使用这些等式计算用于给定厚度和裁切长度的合适的斜面角Θ。这允许处理器586在具有不同书脊形状和不同厚度的情况下制作平齐边缘的小册子。
在各个实施例中，每张片材i具有相应的厚度Ti,至少两张片材j，k具有不同的厚度(L古Tk)。计算用于每张片材的相应Qi，并且斜面角Θ选择为所有Ti值的平均值、均方根值、最小值、最大值、中值或众数。在另一实施例中，堆叠单元747或其部件在片材堆叠的同时摇摆或振动。这允许片材在重力作用下完全放置在斜面758上，即使在片材堆的已有顶部片材和添加到片材堆顶部的新片材之间存在摩擦。图5是根据本发明实施例的折页设备的立视图。在实施例中，折叠单元520添加到图7所示设备上，用于在紧固之后将印刷片材沿其相应的折叠轴自动折叠。由平钉390紧固的片材堆756显示为进入折叠单元520。折页装置520包括支撑在轨道522中移动以将片材堆压到辊子523中的刀刃521。片材堆756A位于辊子523上方并且通过皮带、传送辊、真空吸盘或其它紧固机构固定在适当位置处。可调节挡纸器525将片材堆756A的中心(例如，内部片材250的折叠轴270)，·定位在刀刃521的尖端下方。刀刃521沿轨道522向下滑动并将片材堆756A压入形成于辊子523之间的辊隙524中。辊子523旋转以将片材堆756A带入辊隙524中，使得片材堆756A中的每张片材通过在辊子523之间夹紧并起折进行折叠。刀刃521支撑在轨道522中往回移动。辊子523继续旋转并且片材堆756A从折页装置落到容纳装置535中，其定位在辊子523的辊隙524下方以收集从辊隙524落下的片材堆。外部片材210和内部片材250以放大尺寸显示在容纳装置535中以更清楚地显示本发明。在另一实施例中，本发明可以使用弯曲折页装置。Shea等共同转让的美国专利No. 5，108，082中显示了可用于本发明的示例性的弯曲折页装置。在各个实施例中，处理器586将挡纸器525定位成使片材堆756A的外部片材210的前缘(这里,右侧边缘)停止相对于片材堆756A的中心和刀刃521的中心线的适当位置处。这允许适应不同尺寸的片材和片材堆。例如，对于折叠片材堆756A，挡纸器525定位成使片材堆756A的外部片材210的前缘停止在与刀刃521的中心线(延伸穿过接收材料42A)加上长度220 (图2)的二分之一的位置处。这使内部片材250 (公差范围内的实际上所有片材堆756A)的折叠轴270定位在刀刃521的延长中心线上、刀刃521的下方和辊隙524的上方。当刀刃521向下移动时，它在折叠轴270处接触内部片材250 (这里，接收材料42A)，使内部片材250和片材堆756A折叠到希望的位置。刀刃521、辊子523和挡纸器525由例如伺服电动机或步进电动机的电动机或者例如线性压电致动器或螺线管(未显示)的致动器驱动，可以由本领域技术人员选择并且可以是皮带或链驱动。处理器586给电动机提供控制信号，如图中箭头所示。处理器586可以是IXU 99 (图I)的一部分或者是单独的处理器。图8显示了根据本发明实施例的堆叠单元747。片材支架751如图7所示。斜面758包括凹口 737和无凹口表面727，并且容纳片材堆756。在本实施例中，最终的小册子789具有边缘平齐的内部片材250，但是外部片材210延伸超过边缘333 (图3)，其中，内部片材250停止在所述边缘333处。在堆叠的同时，外部片材210嵌套在凹口 737中，但是所有内部片材250位于无凹口表面727上。这允许外部片材210的长度220和内部片材250的裁切长度361之差比无凹口情况下可允许的长度差更大。只计算用于内部片材250的斜面角Θ，忽略外部片材210。本实施例的效果显示为小册子789。
在实施例中，凹口737的深度为可调节的，以允许使用不同长度的外部片材。凹口737的深度可以调节，使得外部片材210的折叠轴230位于法线782上。本发明包括这里所描述的实施例的组合。对“特定实施例”等的引用涉及本发明的至少一个实施例中存在的特征。单独引用“实施例”或“特定实施例”等不必然涉及同一实施例；然而，这种实施例不相互排斥，除非另有说明或者对本领域技术人员来说显而易见。引用“方法”时的单复数的使用不用于限制。词语“或”在本发明中以非专有的方式使用，除非另有明确说明。部件列表31，32，33，34，35印刷模块38印刷图像39定影图像40进给单元42，42A，42B接收材料50传送子系统60定影装置62定影辊64压辊66定影辊隙68分离流体施加子站69输出托盘70加工装置81传送带86清理站99逻辑和控制单元(LCU)100印刷机200小册子208外表面210外部片材212内表面215厚度220长度230折叠轴232折叠区域238厚度248外表面250，250A内部片材252内表面255厚度260长度
270折叠轴271折叠轴位置299方向333边缘361裁切长度390平钉410计算的斜面角420印刷图像步骤 430计算的裁切长度440裁切内部片材442堆叠片材445判断步骤450堆叠片材460紧固片材470折叠片材520折叠单元521刀刃522轨道523辊子524辊隙525挡纸器535容纳装置586处理器610，620，630 书脊形状701皮带707紧固单元710裁切装置727表面737凹口747堆叠单元751片材支架756，756A片材堆758斜面777致动器782法线784点786点789小册子Θ斜面角
￥角
R2半径
T厚度
Y偏移量
权利要求
1.一种用于制作包括嵌套在一起的外部片材和内部片材的小册子的设备，每个片材具有相应的厚度，外部片材具有沿特定方向的长度，并且外部片材的折叠轴限定在沿特定方向的外部片材的中心，所述设备包括 a)适合自动地进行以下工作的处理器 i)使用外部片材和内部片材的相应的厚度计算内部片材沿特定方向的裁切长度，使得当片材折叠和内部片材嵌套到外部片材中时，内部片材的边缘不会延伸超过外部片材的边缘，从而裁切长度小于外部片材的长度；和 ii)利用外部片材和内部片材的相应的厚度计算斜面角； b)裁切装置，用于接收内部片材并将其沿特定方向裁切成计算好的裁切长度，使得内部片材的折叠轴沿特定方向限定在内部片材的中心； c)堆叠单元，其具有片材支架和以计算好的斜面角设置在片材支架上的可调节斜面，用于接收外部片材和裁切的内部片材并将它们保持成彼此相邻，使得内部片材的折叠轴和外部片材的折叠轴沿着片材支架的同一法线设置；和 d)紧固单元，用于紧固外部片材的折叠轴和内部片材的折叠轴。
2.如权利要求I所述的设备，其特征在于，还包括用于在紧固之后将印刷片材沿其相应的折叠轴自动折叠的折叠单元。
3.如权利要求I所述的设备，其特征在于，还包括用于将印刷图像印刷到内部片材或外部片材上的印刷机，其中，处理器另外利用印刷图像的厚度计算裁切长度或斜面角。
4.一种用于制作包括嵌套在一起的外部片材和多个内部片材的小册子的设备，每个片材具有相应的厚度，外部片材具有沿特定方向的长度，并且外部片材的折叠轴限定在沿特定方向的外部片材的中心，所述设备包括 a)适合自动地进行以下工作的处理器 i)利用外部片材和内部片材的相应的厚度计算每张内部片材沿特定方向的相应的裁切长度，使得当片材折叠和内部片材嵌套到外部片材中时，内部片材的边缘不会延伸超过外部片材的边缘，从而姆个相应的裁切长度小于外部片材的长度；和 ii)利用内部片材的相应的厚度计算斜面角； b)裁切装置，用于接收每张内部片材并将其沿特定方向裁切成相应的计算好的裁切长度，使得每张内部片材的相应折叠轴沿特定方向限定在内部片材的中心； c)堆叠单元，其具有片材支架和以计算好的斜面角设置在片材支架上的可调节斜面，所述斜面包括用于接收外部片材的凹口和用于接收裁切的内部片材的无凹ロ表面，其中，所述斜面将内部片材和外部片材保持成彼此相邻，使得内部片材的折叠轴和外部片材的折叠轴沿着片材支架的同一法线设置；和 d)紧固单元，用于紧固外部片材的折叠轴和内部片材的折叠轴。
5.ー种制作小册子的方法，所述小册子包括嵌套在一起的外部片材和多个内部片材，每个片材具有相应的厚度，外部片材具有沿特定方向的长度，并且外部片材的折叠轴沿特定方向限定在外部片材的中心，所述方法包括 提供堆叠装置，所述堆叠装置具有片材支架和以可调节斜面角设置在片材支架上的斜面； 使用处理器根据片材厚度计算堆叠装置的斜面角，并且将堆叠装置的斜面角自动设定为计算好的斜面角； 选择内部片材； 利用印刷引擎将印刷图像选择性地印刷在选定的内部片材上； 使外部片材沿着其折叠轴自动折叠； 使用处理器确定选定的内部片材的裁切长度和折叠轴位置，使得选定的内部片材的折叠轴沿着特定方向限定在内部片材的折叠轴位置处； 对小册子中的每张片材重复选择到确定的步骤； 将外部片材和多个内部片材自动堆叠到堆叠装置上，使得所有片材的相应的折叠轴沿着片材支架的同一法线布置；和 使用紧固单元将堆叠的片材的折叠轴紧固在一起。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括使片材沿其折叠轴自动折叠以制作小册子。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括将封面印刷图像印刷到外部片材上。
全文摘要
本发明涉及制作小册子。选择性印刷的片材裁切到给定长度，内部片材较短，并且堆叠在与片材支架设定成可调节角度的斜面上。这使所有片材的折叠轴对准，使得它们可以紧固和折叠。使用重力将片材固定在斜面和片材支架上的适当位置处。
文档编号B31F1/00GK102917867SQ201180025604
公开日2013年2月6日 申请日期2011年5月9日 优先权日2010年5月24日
发明者B·J.·夸尔塔, A·肖德利 申请人:伊斯曼柯达公司