專利名稱：使用uv照射可固化印墨進(jìn)行噴墨打印的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用一旦暴露于光化照射、例如UV照射就可固化的印墨進(jìn)行噴墨打印的噴墨打印設(shè)備和方法。尤其是，本發(fā)明旨在對(duì)通過(guò)使用一噴墨打印機(jī)和照射可固化印墨獲得的一圖像進(jìn)行優(yōu)化的自動(dòng)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)由于噴墨打印的較高速度和優(yōu)良的圖像分辨率已提高了它的普及程度。并且，與計(jì)算機(jī)相結(jié)合使用的噴墨打印設(shè)備提供了最終圖像的設(shè)計(jì)和編排方面的很大靈活性。噴墨打印的更加普及和使用效率使噴墨打印成為替代以前已知的打印方法的能購(gòu)買(mǎi)得起的打印方法。
通常，有三種廣泛使用的噴墨打印機(jī)平板打印機(jī)、輥對(duì)輥打印機(jī)和滾筒打印機(jī)。在平板打印機(jī)中，接受打印圖像的媒體或基片放置在水平延伸的平臺(tái)或板上。一噴墨打印頭安裝在可動(dòng)滑架上或能使打印頭沿兩個(gè)越過(guò)該板的相互垂直的路徑移動(dòng)的其它機(jī)構(gòu)上。打印頭連接于被編程的一計(jì)算機(jī)，當(dāng)打印機(jī)越過(guò)基片時(shí)驅(qū)動(dòng)該打印頭的某些噴嘴，有選擇地使用不同顏色的印墨，然后按需要固化基片上的印墨，提供所要求的最終圖像。
在輥對(duì)輥的噴墨打印機(jī)中，通常以長(zhǎng)帶或片的形式提供接受打印圖像的基片，該基片從一供應(yīng)輥向一卷取輥前進(jìn)。在供應(yīng)輥和卷取輥之間的一位置處，打印頭安裝在可動(dòng)的一滑架上，在垂直于基片前進(jìn)方向的一方向上移動(dòng)打印頭橫越基片。已知的輥對(duì)輥的噴墨打印機(jī)包括垂直打印機(jī)，其中基片以向上的方向移動(dòng)通過(guò)打印頭，以及水平打印機(jī)，其中基片以水平方向移動(dòng)通過(guò)打印頭。
滾筒噴墨打印機(jī)通常包括安裝成圍繞一水平軸線旋轉(zhuǎn)的一圓柱形滾筒。基片放置在滾筒的一圓周上，一噴墨打印頭可操作地將諸墨滴噴向在滾筒上的基片。在某些情況下，打印頭靜止并沿基本上是滾筒的整個(gè)長(zhǎng)度在水平方向延伸。在另外一些情況下，打印頭的長(zhǎng)度比滾筒的長(zhǎng)度短一些，打印頭安裝在一滑架上，用于水平方向運(yùn)動(dòng)橫越基片。
普通使用在噴墨打印機(jī)中的印墨包括水基印墨、溶劑基印墨和可照射固化的印墨。水基印墨通常與多孔性基片或具有一特殊接收體包復(fù)層以吸收水的基片一起使用。通常，當(dāng)用于在無(wú)包復(fù)的、無(wú)孔的薄膜上打印時(shí)水基印墨是不令人滿意的。
用于噴墨打印機(jī)的溶劑基印墨適合于在無(wú)孔薄膜上打印，并克服了上述與水基印墨有關(guān)的問(wèn)題。不幸的是，許多溶劑基印墨含有約百分之九十重量的有機(jī)溶劑。由于熔劑基印墨干燥，溶劑蒸發(fā)和可能存在對(duì)環(huán)境的危害。雖然若干環(huán)境系統(tǒng)是可以獲得的，用來(lái)降低溶劑對(duì)大氣的散發(fā)，但這些系統(tǒng)通常被認(rèn)為是昂貴的，尤其是對(duì)一小打印商店的業(yè)主。
而且，利用溶劑基印墨或水基印墨的噴墨打印在該打印過(guò)程完成和能方便地處理所產(chǎn)生的打印產(chǎn)品之前必須干燥較大量的溶劑和水。靠蒸發(fā)干燥溶劑或水的步驟是較花費(fèi)時(shí)間的，對(duì)整個(gè)打印過(guò)程這可能是一限制速率的步驟。
鑒于上述問(wèn)題，近年來(lái)廣泛地認(rèn)為照射可固化的印墨已成為用于在廣泛種類的無(wú)包復(fù)、無(wú)孔基片上打印的所選擇印墨。使用照射固化能使該印墨很快固化(通常認(rèn)為“立即”干燥)，而不要去除大量水或溶劑。因此，在高速噴墨打印機(jī)中能夠使用照射可固化印墨，這些打印機(jī)能夠達(dá)到超過(guò)1000英尺2/時(shí)(93米2/時(shí))的生產(chǎn)速度。
能夠在較大基片上打印的噴墨打印機(jī)被認(rèn)為是昂貴的。因此，希望用相同的打印機(jī)、利用廣泛種類的印墨成份(如果完全可能)將圖像印在廣泛種類的基片上。而且，考慮到在圖像質(zhì)量比希望的要差的情況重復(fù)打印的時(shí)間和花費(fèi)，較佳的是由這些打印機(jī)所打印的每個(gè)圖像都有在一致基礎(chǔ)上的高質(zhì)量，而與所用的基片種類和印墨的種類無(wú)關(guān)。
由于可能需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間從一種印墨改變?yōu)榱硪环N印墨，從實(shí)用的觀點(diǎn)出發(fā)，許多打印商店在多種不同的基片上利用相同種類的印墨。但是，某一配方的印墨與不同種類的基片可能會(huì)不同地相互作用。當(dāng)基片的成份從一種變化到另一種時(shí)，可能顯著地影響最終打印圖像的質(zhì)量。
通常對(duì)打印機(jī)操作很少提供指導(dǎo)如何對(duì)于印墨和基片的任何組合將提供最好圖像質(zhì)量的諸加工參數(shù)。當(dāng)前，許多操作者利用手工反復(fù)試驗(yàn)的方法試圖優(yōu)化打印加工的諸參數(shù)。例如，操作者可以打印許多圖像和改變固化裝置的固化時(shí)間和溫度。一旦圖像固化，操作者目視檢查每個(gè)圖像的圖像質(zhì)量，以便幫助選擇一最佳的溫度和固化時(shí)間。
技術(shù)熟練的噴墨打印機(jī)的操作者通過(guò)試驗(yàn)逐漸積累在選擇印墨和基片的某種組合時(shí)它使用的較佳打印參數(shù)的知識(shí)。不幸的是，這知識(shí)財(cái)富不能易于傳送到在噴墨打印領(lǐng)域技術(shù)較不熟練的新的操作者。因此，希望提供用于能始終打印出高質(zhì)量圖像的噴墨打印機(jī)的—自動(dòng)方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在利用照射可固化印墨、例如紫外線“UV”照射可固化印墨的噴墨打印機(jī)中選擇加工參數(shù)的自動(dòng)方法和設(shè)備。將用于所選印墨和所選基片的某組合的較佳停頓時(shí)間存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，在需要時(shí)調(diào)用。一控制裝置改變停頓時(shí)間，以便提供所需結(jié)果。
更詳細(xì)地，本發(fā)明在一個(gè)方面旨在用于可固化印墨的噴墨打印設(shè)備包括用于接收一基片的一支座和用于將照射可固化的印墨噴向支座上接收的一基片的一打印頭。該設(shè)備還包括用于將射線指向在基片上接收的印墨的固化裝置，以及用于接收基片的一個(gè)或多個(gè)特性和印墨的一個(gè)或多個(gè)特性的一輸入的一控制器?？刂破靼ǜ鶕?jù)基片和印墨的特性決定用于印墨的一所需停頓時(shí)間的一計(jì)算機(jī)。該設(shè)備還包括用于按照計(jì)算機(jī)決定的所需停頓時(shí)間改變停頓時(shí)間的、連接于計(jì)算機(jī)的一控制裝置。
本發(fā)明在另一方面旨在一噴墨打印的方法。該方法包括選擇一照射可固化的印墨和選擇一基片的行為。該方法還包括將印墨的至少一特性和基片的至少一特性輸入一計(jì)算機(jī)的行為。該方法還包括確定在將所選印墨打印在所述基片上時(shí)一較佳印墨點(diǎn)增益的行為，以及用計(jì)算機(jī)計(jì)算用于實(shí)現(xiàn)該較佳印墨點(diǎn)增益的一停頓時(shí)間。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出按照本發(fā)明的一實(shí)施例的一噴墨打印設(shè)備的一部分的示意立體圖，其中該情況中的設(shè)備是一輥對(duì)輥的垂直噴墨打印機(jī)；
圖2是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的一噴墨打印設(shè)備的示意端視圖，其中這實(shí)施例中的設(shè)備是一可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒噴墨打印機(jī)；圖3是示出在使用一特定印墨和一特定打印頭時(shí)在某些基片上印墨點(diǎn)直徑的示范性增大的一曲線圖；圖4是除了使用一不同的打印頭將印墨滴施加于基片之外的有些類似圖3的曲線圖；以及圖5是示出了對(duì)于三個(gè)示范性圖像分辨率的、作為印墨滴體積的一函數(shù)的印墨滴的最小增益的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下列實(shí)例敘述了按照本發(fā)明的多種噴墨打印設(shè)備和打印方法。附圖是對(duì)本發(fā)明的某些重要方面所選擇的示意圖。實(shí)際上，以下敘述的原理適用于各種噴墨打印機(jī)。
適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)滾筒式噴墨打印機(jī)的例子包括產(chǎn)自Scitex(以色列的Rishon LeZion)的“PressJet”牌打印機(jī)和產(chǎn)自Dantex Graphics有限公司(英國(guó)的WestYorkshire)的“DryJet”牌高級(jí)數(shù)字彩色試驗(yàn)系統(tǒng)。平板型噴墨打印機(jī)的例子包括VUTEK公司(新罕布什爾州的Meredith)生產(chǎn)的“Press Vu”牌打印機(jī)和Siasprint集團(tuán)(意大利的Novara)生產(chǎn)的“SIAS”牌打印機(jī)。輥對(duì)輥噴墨打印機(jī)的例子包括Gretag Imaging集團(tuán)的Raser Graphics公司(加利福利亞州的SanJose)生產(chǎn)的“Arizona”牌打印機(jī)和VUTEK公司生產(chǎn)的“Ultra Vu”牌打印機(jī)。
圖1示出了按照本發(fā)明的一實(shí)施例構(gòu)造和布置的一噴墨打印機(jī)10的某些構(gòu)件。圖1所示的設(shè)備10是輥對(duì)輥垂直噴墨打印機(jī)，供應(yīng)輥和卷取輥沒(méi)有示出。但是，供應(yīng)輥和卷取輥起到作為基片12的一輸送系統(tǒng)的作用，并可操作地以圖1中的箭頭“V”所示的向上方向運(yùn)動(dòng)基片12。
當(dāng)基片12以向上方向運(yùn)動(dòng)時(shí)一垂直板位于它的后面，作為支承接受基片12。一噴墨打印機(jī)14橫越該板延伸，并當(dāng)它橫越該板時(shí)可操作地將例如紫外線(“UV”)照射可固化印墨噴到基片12上。較佳地，打印頭14包括一排打印頭，用于同時(shí)打印不同顏色的印墨。
例如，打印頭14可以包括與某種顏色的一第一印墨源流體連通的一第一組噴嘴和與一不同顏色的第二印墨源流體連通的一第二組噴嘴。較佳地，打印頭14具有與至少四種相應(yīng)印墨源連通的至少四組噴嘴。因此，打印頭14是可操作地同時(shí)打印至少四種不同顏色的印墨，從而在能夠獲得和最終打印圖像中有廣泛顏色色譜。
可選擇地，打印頭14包括一組附加的噴嘴，該組噴嘴與一透明印墨源或沒(méi)有顏色的其它材料源連通。在加候選人極色印墨之前可在基片12上打印該透明印墨，或可以打印在整個(gè)圖像上?？梢岳迷谡麄€(gè)圖像上打印的透明印墨提高最終產(chǎn)品的性能，例如提高耐久性、光澤控制、預(yù)防亂涂寫(xiě)等。
打印機(jī)14電連接于控制器16，用于在需要時(shí)選擇驅(qū)動(dòng)。較佳地，控制器16還控制用于使基片12沿著從供應(yīng)輥到卷取輥的運(yùn)行路徑的運(yùn)動(dòng)的一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(未示出)的運(yùn)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是輸送系統(tǒng)的一部分，并可選擇地包括一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，用于按所需增量地前進(jìn)基片12。
打印頭14安裝在一滑架18上，用于在一打印操作期間橫越基片運(yùn)動(dòng)。在這實(shí)施例中，滑架18在水平方向可橫越基片12的寬度運(yùn)動(dòng)，以打印一排所需印墨點(diǎn)。一旦打印頭15移動(dòng)橫越基片12的整個(gè)寬度，輸送系統(tǒng)就使基片12前進(jìn)和滑架18使打印頭14以相反方向橫越基片12，用于打印所需圖像的下一排墨點(diǎn)。
滑架18可沿平行水平方向延伸的兩導(dǎo)軌20運(yùn)動(dòng)。一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)22可操作地沿導(dǎo)軌20移動(dòng)滑架18。電動(dòng)機(jī)22連接于控制器16，用于按可能的需要定時(shí)、選擇地開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)22。
一固化裝置24也安裝在滑架18。固化裝置24可以包括一個(gè)或多個(gè)照射源，每個(gè)源是可操作地發(fā)射紫外線和/或可見(jiàn)光譜的光。適當(dāng)?shù)腢V照射源包括水銀燈、氙燈、碳弧燈、鎢絲燈、激光器等。
可選擇地，照射源是通常稱為“即開(kāi)、即關(guān)”燈的一類型的燈，從而能夠精確控制照射線到達(dá)基片的時(shí)間。在附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)例中，固化裝置24包括單個(gè)UV燈26。較佳地，燈26被遮蔽以便在接通時(shí)僅照射在基片12的某一部分上。例如，固化裝置24可以包括基本上在UV燈26上延伸的一屏蔽罩。該屏蔽罩有一孔，用于僅照射在基片18的直接位于燈26之下的一部分上。
固化裝置24電連接于控制器16，用于燈26的通電和斷電。此外，固化裝置24可移動(dòng)地安裝在滑架18上，用于沿垂直方向運(yùn)動(dòng)。諸如一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)28的一控制裝置連接于固化裝置，用于使固化裝置沿滑架18的縱向、沿朝向打印頭或離開(kāi)打印頭的方向移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)28電連接于控制器16，用于按可能的需要接通電路。
控制器16具有用于接受基片12的一個(gè)或多個(gè)特性和打印頭14施加的印墨的一個(gè)或多個(gè)特性的一輸入?？刂破?6還包括一計(jì)算機(jī)，用于在所選基片和所選印墨的特性的基礎(chǔ)上確定印墨的一所需停頓時(shí)間。較佳地，計(jì)算機(jī)連接于一使用者的接口輸出裝置，例如顯示器或監(jiān)視器，以及一使用者的接口輸入裝置，例如一鍵盤(pán)和/或鼠標(biāo)，用于輸入如可能所需的特性。
計(jì)算機(jī)可以包括有多種功能的軟件。例如，計(jì)算機(jī)可以包括在監(jiān)視器上顯示各種下拉菜單。在一下拉菜單中，標(biāo)明了許多不同類型的基片。在另一下拉菜單中，標(biāo)明了許多不同類型的印墨?？蛇x擇地，軟件默認(rèn)由操作者曾提供的基片和印墨的先前選擇。
計(jì)算機(jī)在基片12和印墨的特性的基礎(chǔ)上確定關(guān)于印墨的所需時(shí)間?；?2的特性可以包括例如基片12的成份和/或基片12的物理特性，例如表面粗糙度、溫度、表面能量、多孔性、顏色和各種溶劑和單體通過(guò)基片的擴(kuò)散速率。印墨的特性可以包括例如印墨的成份和/或印墨的物理特性，例如粘度、彈性、表面張力、溫度和在各種基片中的它的擴(kuò)散系數(shù)。較佳地，計(jì)算機(jī)軟件由品牌名、商標(biāo)名、目錄號(hào)、庫(kù)存號(hào)等可以識(shí)別所選印墨和所選基片?；蛘?，操作者可以響應(yīng)一系列提示輸入關(guān)于基片和印墨的特性。
此外，軟件可以包含一警示功能，警告操作者已知由操作者所選的印墨和基片的組合是不相容的或會(huì)提供較差的結(jié)果。可選擇地，軟件在確定所需停頓時(shí)間和/或確定是否應(yīng)該將警示信號(hào)送給操作者之中使用所需圖像的特性。圖像特性的例子包括圖像光澤(即光澤精加工或無(wú)光澤精加工)、存在一包復(fù)層和是否在背后照明應(yīng)用中利用該圖像。例如，軟件可以提供對(duì)操作者的一警示、某一包復(fù)層不應(yīng)該施加于某基片或者所選的印墨/基片組合將不會(huì)產(chǎn)生可接受的背后照明圖像色度。
關(guān)于印墨的停頓時(shí)間較佳地代表了在基片12上接受印墨的時(shí)刻和基片12上的印墨接受來(lái)自固化裝置24的照射時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。對(duì)于UV可固化印墨，可以認(rèn)為一旦印墨接受了光化照射就基本固化了，在基片12上進(jìn)一步擴(kuò)展或變平或進(jìn)一步擴(kuò)散進(jìn)入基片12將不會(huì)發(fā)生。實(shí)際上，關(guān)于停頓時(shí)間的時(shí)間間隔可以認(rèn)為在打印頭14的驅(qū)動(dòng)(或停止工作)時(shí)刻開(kāi)始、在UV燈26的接通時(shí)刻結(jié)束。
一旦計(jì)算機(jī)選擇了所需的停頓時(shí)間，按需接通電動(dòng)機(jī)28，以朝向或離開(kāi)打印頭14方向移動(dòng)固化裝置24。例如，如果固化裝置24以向上方向移動(dòng)離開(kāi)打印頭，對(duì)于基片12的任何給定運(yùn)動(dòng)速度都增加停頓時(shí)間。另方面，通過(guò)將固化裝置24以向下方向朝打印頭14移動(dòng)，對(duì)于基片12的任何給定運(yùn)動(dòng)速度都降低停頓時(shí)間。
較佳地，計(jì)算機(jī)軟件在存儲(chǔ)器中保存關(guān)于基片和印墨的某些組合的較佳、優(yōu)化的停頓時(shí)間的某些信息?？蛇x擇地，由印墨、基片和/或打印機(jī)的制造商提供這信息。因此，在需要時(shí)軟件僅調(diào)用來(lái)自存儲(chǔ)器的信息。然后可以迅速地開(kāi)動(dòng)控制裝置或電動(dòng)機(jī)28，以調(diào)節(jié)打印頭14和UV燈26之間的距離，以便提供在一打印操作期間的所需停頓時(shí)間。
例如，通過(guò)確定一旦印墨滴接觸基片12后印墨尺寸的最大增益可以選擇較佳的停頓時(shí)間?？蛇x擇地，所需印墨點(diǎn)尺寸的上限可以小于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可以獲得的最大印墨點(diǎn)尺寸。例如，所需停頓時(shí)間可以基于對(duì)于打印的墨點(diǎn)到達(dá)它的最大尺寸的所需的時(shí)間或到達(dá)給予關(guān)于所選打印機(jī)分辨率的所需印墨點(diǎn)增益的一尺寸，無(wú)論那種情況首先發(fā)生都可以。
一適當(dāng)?shù)耐ｎD時(shí)間的選擇性能顯著影響最終打印圖像的質(zhì)量。例如，如果一印墨點(diǎn)固化太快，印墨可能沒(méi)有足夠的時(shí)間擴(kuò)散，造成稱為條狀化和較差的連續(xù)填滿。固化太快還可以造成印墨層不充分的展平，造成圖像具有粒狀紋理和較差的光澤或一“無(wú)光澤的”外觀。另方面，如果停留時(shí)間太長(zhǎng)，諸墨點(diǎn)可能會(huì)在基片12的表面過(guò)分地?cái)U(kuò)散。過(guò)長(zhǎng)的停頓時(shí)間還可能由于在基片12上沉積的諸印墨滴的表面張力驅(qū)動(dòng)的結(jié)合造成有花斑紋的外觀。
作為一種替代，可以通過(guò)基片12從供應(yīng)輥向卷取輥移動(dòng)時(shí)改變它的前進(jìn)速度而改變停頓時(shí)間。在這替代方案中，不需要用于移動(dòng)固化裝置24的電動(dòng)機(jī)28。代之以，用于改變停頓時(shí)間的控制裝置包括用于設(shè)備的輸出系統(tǒng)的一電的或機(jī)械的速度控制或定時(shí)延遲，以致能夠按需改變基片相對(duì)于固化裝置24的運(yùn)動(dòng)速度(因此改變打印和固化之間的時(shí)間間隔)。但是，由于不需要降低設(shè)備10的輸出打印速度(例如，最終產(chǎn)品的每小時(shí)平方英尺數(shù))，如以上所述的使用關(guān)于改變停頓時(shí)間的電動(dòng)機(jī)28是較佳的。
基片12可以由與所選油墨相容的和一旦放置在一所需位置中使用時(shí)展現(xiàn)滿意特性的任何材料構(gòu)成。合適基片12的例子包括多孔的和無(wú)孔的材料，例如玻璃、木材、金屬、紙、織造和非織造材料以及聚合薄膜。這些薄膜的非限制性例子包括下列材料的單層和多層結(jié)構(gòu)含丙烯酸的薄膜，含聚(氯乙烯)薄膜，(例如乙烯基，增塑乙烯基，增強(qiáng)乙烯基，乙烯基/丙烯酸混合物)，含尿烷薄膜，含密胺薄膜，含聚乙烯丁縮醛薄膜；以及具有一圖像接收層的多層薄膜，該圖像接收層包括一酸-或酸/丙烯酸鹽改良的乙烯乙酸乙烯樹(shù)脂，如在美國(guó)專利5,721,086(Emslander等人)中所述，或具有一圖像接受層，該接收層包括一聚合物，該聚合物包括至少兩個(gè)單次乙基未飽和基體，其中一個(gè)基體包括一替代的烯烴、其中每個(gè)分支包含0至約8個(gè)碳原子和其中另一個(gè)基體包括一無(wú)特烷基乙醇、其中烷基團(tuán)包含0至約12個(gè)碳原子和能夠包含烷基鏈中的雜原子和其中乙醇本質(zhì)上可以是直線的、分支的或循環(huán)的。
可選擇地，薄膜上相對(duì)打印側(cè)的另一側(cè)包括壓敏粘結(jié)劑的一區(qū)域。通常，在一主表面的粘結(jié)劑的區(qū)域是由一釋放墊料保護(hù)的。并且，該薄膜可以是透明的、半透明的或不透明的。該薄膜可以是無(wú)色的、單一顏色或彩色圖形。該薄膜可以是透射的、反射的或定向反射的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的可購(gòu)得的薄膜包括產(chǎn)自3M公司、商標(biāo)為PANAFLEX、NOMAD、SCOTCHCAL、SCOTCHLITE、CONTROLTAC和CONTROLAC-PLUS的許多薄膜。
可購(gòu)得的可使用的UV照射可固化的印墨包括產(chǎn)自Sun Chemicals公司(新澤西州的Fort Lee)SUNJET牌印墨、產(chǎn)自Xaar有限公司(英國(guó)的Cambridge)XaarJet牌印墨和產(chǎn)自Flint Ink(密歇根州的Flint)ARROWJET牌印墨。其它能夠使用的照射可固化印墨是暴露于可見(jiàn)光譜的射線或暴露于電子束時(shí)固化的印墨。
在圖2中示意地示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中設(shè)備10a包括一可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒噴墨打印機(jī)。設(shè)備10a包括一圓柱形支座或滾筒11a，它可圍繞一中心水平基準(zhǔn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒11a被連接于例如一電動(dòng)機(jī)的一傳動(dòng)系統(tǒng)，用于圍繞它的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒11a，該電動(dòng)機(jī)連接于一控制器16a，用于滾筒11a的受控運(yùn)動(dòng)。在滾筒11a的外表面上接受一基片12a。
設(shè)備10a還包括一打印頭14a，用于將UV照射可固化印墨噴向基片12a。打印頭14a有些類似打印頭14，其中打印頭14a是較佳地連接于不同顏色的多個(gè)印墨源，并具有多個(gè)與印墨源連通的多個(gè)噴嘴。此外，打印頭14a連接于控制器16a，用于在需要時(shí)有選擇地驅(qū)動(dòng)。
作為一種選擇，打印頭14a的長(zhǎng)度可以基本等于滾筒11a的軸向長(zhǎng)度。作為另一選擇，打印頭14a的長(zhǎng)度可以短于滾筒11a的長(zhǎng)度。在后一實(shí)施例中，打印頭14a安裝在一滑架上，用于沿一水平軸線移動(dòng)?；苓B接于一驅(qū)動(dòng)裝置(例如一步進(jìn)電動(dòng)機(jī))和驅(qū)動(dòng)裝置連接于用于選擇運(yùn)動(dòng)的控制器16a。打印頭14a的運(yùn)動(dòng)如可以需要的那些橫越基片12a的整個(gè)寬度對(duì)基片進(jìn)行打印。
設(shè)備10a還包括用于將UV照射線指向在基片12a上接收的印墨的一固化裝置24a。固化裝置24a有些類似固化裝置24和包括較佳地為通常稱為“即開(kāi)、即關(guān)”燈的一類型的-UV燈26a。燈26a連接于控制器16a，用于按需通電和斷電。
固化裝置24a配合于一對(duì)導(dǎo)軌27a，其中一個(gè)導(dǎo)軌如圖2中所示。導(dǎo)軌27a在相對(duì)滾筒12a的中心軸線的一圓弧上延伸。例如一步進(jìn)電機(jī)的一電動(dòng)機(jī)28a可操作地連接于固化裝置24a和導(dǎo)軌27a，用于按需沿導(dǎo)軌27a移動(dòng)固化裝置。電動(dòng)機(jī)28a為了運(yùn)行還連接于控制器16a。
如參閱圖2可以理解的那樣，電動(dòng)機(jī)28a是可操作地以朝向或離開(kāi)打印頭14a的方向移動(dòng)UV燈26a。從而，通過(guò)電動(dòng)機(jī)28a的運(yùn)行可以改變被接受在基片12a上的印墨的停頓時(shí)間。電動(dòng)機(jī)28a因此起著連接于控制器16a的一控制裝置的作用，用于按照由控制器16a的一計(jì)算機(jī)所確定的所需停頓時(shí)間改變停頓時(shí)間。
或者，通過(guò)改變滾筒11a的轉(zhuǎn)動(dòng)的開(kāi)始和停止時(shí)刻可以改變停頓時(shí)間。在這可替代的方案中，用于運(yùn)動(dòng)滾筒11a的電動(dòng)機(jī)起著用于改變停頓時(shí)間的一控制裝置的作用?？刂破?6a決定相應(yīng)的停止和起動(dòng)時(shí)刻，以致所打印的印墨點(diǎn)暴露于UV照射一適當(dāng)時(shí)間。
也可以有許多其它選擇。例如，一噴墨打印機(jī)的一固化裝置可以由在本申請(qǐng)人2000年5月1日提交的待批美國(guó)專利申請(qǐng)09/562,108、標(biāo)題為“用于噴墨打印機(jī)的照射固化系統(tǒng)和方法”中所述的選擇方案相對(duì)打印機(jī)的打印頭進(jìn)行移動(dòng)。改變用于可轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒墨打印機(jī)中的停頓時(shí)間的其它選擇方案敘述在本申請(qǐng)人2001年11月15日提出的待批專利申請(qǐng)、系列號(hào)10/001,101標(biāo)題為“關(guān)于照射可固化印墨的滾筒噴墨打印設(shè)備”中。還可以提供關(guān)于改變從-UV照射源發(fā)出的照射強(qiáng)度的方法和設(shè)備，例如敘述在本申請(qǐng)人2001年11月15日遞交的待批專利申請(qǐng)、系列號(hào)10/001144、標(biāo)題為“關(guān)于選擇噴墨打印參數(shù)的方法和設(shè)備”中的方法和設(shè)備。
本發(fā)明還可用于在打印圖像的類型的基礎(chǔ)上優(yōu)化打印和固化之間的時(shí)間延遲。對(duì)于一圖形圖像的最優(yōu)的墨點(diǎn)增益小于對(duì)于一連續(xù)填滿型圖像(例如一交通信號(hào))的墨點(diǎn)增益。對(duì)于細(xì)節(jié)，一圖形圖像需要較小的墨點(diǎn)增益，對(duì)于較少條狀化和更均勻填滿，一連續(xù)填滿圖像能從一較大的墨點(diǎn)增益好的效果。本發(fā)明能在一臺(tái)打印機(jī)上對(duì)圖形圖像和交通信號(hào)應(yīng)用兩方面產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。
如以上所述，本發(fā)明按照印墨和基片的一所選組合對(duì)噴墨打印機(jī)提供用于自動(dòng)改變停頓時(shí)間的一裝置。以下實(shí)例示出了對(duì)于某些基片使用一特定印墨的適當(dāng)停頓時(shí)間。
例l對(duì)于在多種基片上的深紅色印墨，測(cè)量為一時(shí)間函數(shù)的一印墨點(diǎn)的擴(kuò)散。首先制備百分之四十重量的深紅色顏料(產(chǎn)自紐約州Tarrytown Ciba SpecialtyChemicals的Monastral Red RT-343-D)、百分之十四重量的分配劑(產(chǎn)自特拉華州Wilmington、Zeneca有限公司的“SOLSPERSE 32000”)和百分之四十六重量的丙烯酸氫糠酯的一磨細(xì)基料(millbase)來(lái)準(zhǔn)備印墨。為了準(zhǔn)備該磨細(xì)基料，將Solsperse分散劑溶解在丙烯酸氫糠酯中。然后將該顏料加入該溶液中，通過(guò)用一臺(tái)轉(zhuǎn)子—定子混和機(jī)混和而結(jié)合在一起。利用一臺(tái)Zetszch Mini-Zata小球研磨機(jī)(可從賓夕法尼亞州Exton、Zetszch有限公司購(gòu)得)用0.5毫米鋯媒體對(duì)該分散劑研磨。在研磨機(jī)中加工分散劑90分鐘。
按照下列步驟準(zhǔn)備一低聚物將281.3克TONE M-100丙烯酸聚己酸內(nèi)酯(可從康涅狄格州Danbury、Union Carbide公司購(gòu)得)，(0.818等價(jià)物)加到0.040克2，6-雙-特-丁基-4-甲基酚(BHT)和1滴二丁錫化二月桂酸(這兩者可從威斯康星州Wilwaukee、Aldrich化學(xué)公司購(gòu)得)。在干燥空氣之下帶攪拌地對(duì)它進(jìn)行加熱、到達(dá)90℃。緩慢地加入可從新澤西州Somerset、Creanova有限公司購(gòu)得的2，2，4-三甲基己撐二異氰酸鹽和2，4，4-三甲基己撐二異氰酸鹽的84.2克VESTANAT TMDI混合物(0.80等價(jià)物)，用一水浴將溫升控制到100℃之下。將該反應(yīng)保持在90℃、8小時(shí)，隨后顯示的光譜沒(méi)有剩余的異氰酸鹽。確定產(chǎn)品的Brookfied粘度在25℃時(shí)為2500厘泊。這材料的計(jì)算分子量是87.5。
以下列比例將細(xì)磨基料和低聚物和其余成份混和80克細(xì)磨基料，40克低聚物，28.5克氫糠基丙烯酸鹽，24.1克2-(2-乙氧乙氧)乙基丙烯酸鹽，60克丙烯酸異冰片酯，40克異辛基丙烯酸酯，60克N-乙烯己內(nèi)酰按，20克己二醇雙丙烯酸酯，8克穩(wěn)定劑(產(chǎn)自Ciba Specialty Chemicals的TINUVIN292)，3.6克2，2′，6，6′-四異丙基聯(lián)苯碳化二亞胺(產(chǎn)自新澤西州Trenton、RheinChemie公司的STABAXOL)、0.4克穩(wěn)定劑(產(chǎn)自Ciba Specialty Chemicals的IRGANOX 1035)，14克雙(2，4，6-三甲基苯酰)苯膦氧化物(產(chǎn)自Ciba SpecialtyChemicals的IRGACURE)，12克2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-1(產(chǎn)自Ciba Specialty Chemicals的IRGACURE)，8克2-苯基-2-二甲氨基-1-(4-嗎啉代苯基)丁烷-1-1(產(chǎn)自Ciba Specialty Chemicals的IRGACURE369)，和4克異丙基噻噸酮(產(chǎn)自紐約州New Hyde Park、Aceto公司的SPEEDCUREITX)。為了改進(jìn)印墨的濕潤(rùn)和流動(dòng)性能，將0.4重量百分比的流動(dòng)劑(產(chǎn)自康涅狄格州Greenwich、Witco公司的COATOSIL 3575)加入到該混合物中。當(dāng)用SR-200控制壓力流變儀(可從新澤西州Piscataway、Rheomtric公司購(gòu)得)、使用杯和擺錘幾何結(jié)構(gòu)、以100秒-1剪切速率測(cè)量時(shí)，該配方的最后粘度在25℃是15.2毫帕斯卡秒(mPas)，以及當(dāng)用平板方法測(cè)量和用KrussK-10張力計(jì)(可從德國(guó)Hambury、Kruss GmbH購(gòu)得)、在室溫下測(cè)量靜態(tài)表面張力時(shí)，該配方的表面張力在25℃時(shí)為23.5毫牛/米。
利用下列基片

利用X-Y可定位印字部件將若干排單個(gè)印墨滴沉積在若干基片上。打印機(jī)具有一打印頭(產(chǎn)自英國(guó)Cambridge、XAAR有限公司的XAARJET XJ 128-360)，它能打印具有一容積為30微微升的若干印墨滴。將在印墨撞擊基片時(shí)的印墨滴的尺寸計(jì)算為具有體積為30微微升的一個(gè)完整的半球的直徑。第一排印墨滴的停頓時(shí)間為0.5秒。以下15排印墨滴的停頓時(shí)間按每排8秒時(shí)間間隔增加。利用一立體的顯微鏡測(cè)量對(duì)于每個(gè)時(shí)間間隔的在各基片上固化的印刷點(diǎn)的直徑。在下列中列出的數(shù)值代表利用立體的顯微鏡六次測(cè)量的平均值，并畫(huà)在圖3中。
表1印墨點(diǎn)直徑(微米)

如圖3所示，對(duì)于樣品C和D，印墨點(diǎn)的尺寸在約8秒的停頓時(shí)間基本達(dá)到一最大尺寸。對(duì)于樣品A和E，印墨點(diǎn)在約30秒的停頓時(shí)間基本達(dá)到一最大尺寸。對(duì)于樣品B和F，印墨點(diǎn)在約90秒的停頓時(shí)間達(dá)到一最大尺寸。
例2利用同樣的打印印墨和基片、但用70微微升的打印頭(產(chǎn)自XAAR的XAARJET XJ 128-200)重復(fù)例子1。其結(jié)果列在以下表2中和圖示在圖4中。
表2印墨點(diǎn)直徑(微米)

該數(shù)據(jù)顯示對(duì)于樣品C和D，印墨點(diǎn)尺寸在約8秒的停頓時(shí)間基本達(dá)到一最大值。對(duì)于基片A和E，印墨點(diǎn)在使用約20秒的停頓時(shí)間時(shí)基本達(dá)到一最值。打印在基片F(xiàn)上的印墨點(diǎn)在約30秒的停頓時(shí)間基本達(dá)到一最大值和打印在基片B上的印墨點(diǎn)直至約60秒的停頓時(shí)間顯示出尺寸在增加。
例3然后計(jì)算作為印墨滴體積和打印分辨率的函數(shù)的對(duì)于良好連續(xù)填滿的一理論最小要求的印墨點(diǎn)增益。將該增益定義為在基片的最終印墨點(diǎn)直徑(D”)被印墨滴撞擊基片之前的直徑(d”)除所得的比值。將打印分辨率定義為每直線英寸的點(diǎn)數(shù)。在基片上最終印墨點(diǎn)直徑或“D”與打印機(jī)的分辨率(dpi)有關(guān)，對(duì)于完全連續(xù)填滿應(yīng)該等于2的平方根被打印機(jī)分辨率除，或者D＝(2)0.5/dpi。對(duì)于三個(gè)不同的打印機(jī)分辨率，撞擊基片之前的墨滴直徑或d以及理論最小要求的墨點(diǎn)增益示出在表3中。
表3

為了考慮打印頭性能方向的不完善，例如相互干擾、不均勻的印墨滴尺寸和方向指錯(cuò)的印墨滴，較佳的是用1.25乘墨點(diǎn)增益的理論值，得到一實(shí)用墨點(diǎn)增益。因此，對(duì)于上述例1和2能夠算出實(shí)用墨點(diǎn)增益。
例4對(duì)于300×300dpi的所需圖像分辨率和使用例1中所述的打印機(jī)，如圖5中所示的理論最小墨點(diǎn)增益為約3.1。
因此，實(shí)用的所需墨點(diǎn)增益是3.9。然后通過(guò)將墨點(diǎn)直徑乘墨點(diǎn)增益就能計(jì)算出基片上所需的印墨點(diǎn)尺寸，或148微米。
因此，對(duì)于例子1中所述的印墨和基片的各具體組合的最佳停頓時(shí)間為基片停頓時(shí)間A 30秒B 24秒C 8秒D 8秒E 30秒F 16秒應(yīng)該注意在基片A、C、D和E上墨點(diǎn)沒(méi)有達(dá)到最佳墨點(diǎn)尺寸148微米。對(duì)于這些基片的以上推薦的停頓時(shí)間對(duì)應(yīng)于印墨點(diǎn)達(dá)到它的最大尺寸的時(shí)間。在那時(shí)的固化防止了諸墨點(diǎn)結(jié)合和提供了對(duì)于所使用的印墨/基片/打印頭組合的最佳圖像質(zhì)量。
例5對(duì)于300×300dpi的所需圖像分辨率和使用在例2中所述的打印機(jī)，如圖5所示的理論最小墨點(diǎn)增益為約2.3。
因此，實(shí)用所需墨點(diǎn)增益為2.9。通過(guò)將墨點(diǎn)直徑乘墨點(diǎn)增益就可算出在基片上的所需墨點(diǎn)尺寸，或148微米。
對(duì)于例2中所述印墨和基片的各具體組合的最佳停頓時(shí)間是基片 停頓時(shí)間A 16秒B 1秒C 8秒
D 8秒E 0.5秒F 6秒再次應(yīng)該注意在基片C和D上的墨點(diǎn)沒(méi)有達(dá)到148微米的最佳墨點(diǎn)尺寸。對(duì)于這些基片的以上所推薦的停頓時(shí)間對(duì)應(yīng)于墨點(diǎn)達(dá)到它的最大尺寸的時(shí)間。在那時(shí)的固化防止了諸墨點(diǎn)結(jié)合和提供了對(duì)于所使用的印墨/基片/打印頭組合的最佳圖形質(zhì)量。
除了以上所述的多個(gè)實(shí)施例之外，可以有許多其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為是局限于上述打印機(jī)和打印方法的特定實(shí)例，而是僅由以下權(quán)利要求書(shū)和它們的等價(jià)物的合理范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于照射可固化印墨的噴墨打印設(shè)備，它包括一支座，用于接受一基片；一打印頭，用于將照射可固化的印墨噴向被接受在支座上的一基片；一固化裝置，用于將照射線指向被接受在基片上的印墨；一控制器，它具有用于接收基片的一個(gè)或多個(gè)特性和印墨的一個(gè)或多個(gè)特性的一輸入，控制器包括用于根據(jù)基片和印墨的特性確定用于印墨的一所需停頓時(shí)間的一計(jì)算機(jī)；以及一控制裝置，它連接于控制器，用于按照計(jì)算機(jī)所確定的所需停頓時(shí)間改變停頓時(shí)間。
2.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，支座包括一滾筒。
3.按照權(quán)利要求2所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制裝置包括用于轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒的一可變速度裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，支座包括具有通常平直外形的一板。
5.按照權(quán)利要求4所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制裝置包括相對(duì)該板移動(dòng)固化裝置的一驅(qū)動(dòng)裝置。
6.按照權(quán)利要求4所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制裝置包括相對(duì)打印頭移動(dòng)固化裝置的一驅(qū)動(dòng)裝置。
7.按照權(quán)利要求6所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置還相對(duì)該板移動(dòng)固化裝置。
8.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，固化裝置在朝向和離開(kāi)打印頭的方向是可動(dòng)的，以便改變停頓時(shí)間。
9.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制裝置包括一傳動(dòng)系統(tǒng)，用于相對(duì)移動(dòng)基片和固化裝置。
10.按照權(quán)利要求9所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備是一輥對(duì)輥的打印機(jī)。
11.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制裝置包括連接于打印頭的一可變速度控制器，用于改變打印的速度。
12.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制器包括一用戶接口，用于接收一所需圖像的特性。
13.按照權(quán)利要求12所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，特性包括下列的一個(gè)或多個(gè)墨滴尺寸、圖像分辨率、圖像光澤、圖像色彩密度。
14.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制器包括一存儲(chǔ)器，它保存某些基片的一個(gè)或多個(gè)特性。
15.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制器包括一存儲(chǔ)器，它保存某些印墨的一個(gè)或多個(gè)特性。
16.按照權(quán)利要求1所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，控制器包括一存儲(chǔ)器，它保存在利用某些印墨和某些基片的組合時(shí)的較佳停頓時(shí)間。
17.一噴墨打印方法，它包括選擇一照射可固化的印墨；選擇一基片；將該印墨的至少一個(gè)特性和該基片的至少一個(gè)特性輸入一計(jì)算機(jī)；確定在將所選印墨打印在所選基片上時(shí)的一較佳印墨點(diǎn)增益；以及用計(jì)算機(jī)計(jì)算為實(shí)現(xiàn)該較佳印墨點(diǎn)增益的一停頓時(shí)間。
18.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括將所需圖像分辨率的至少一個(gè)特性輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的行為。
19.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)保存某些基片的至少一特性的行為。
20.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)保存某些印墨的至少一特性的行為。
21.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器保存在使用一印墨和一基片時(shí)的較佳停頓時(shí)間的行為。
22.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括選擇在基片和一打印頭之間的一相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的行為。
23.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括按照所計(jì)算的停頓時(shí)間相對(duì)移動(dòng)一打印頭和一固化裝置的行為。
24.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括按照所計(jì)算的停頓時(shí)間選擇基片速度的行為。
25.按照權(quán)利要求17所述的噴墨打印方法，其特征在于，還包括按照所計(jì)算的停頓時(shí)間選擇在基片和一打印頭之間的相對(duì)速度的行為。
全文摘要
噴墨打印設(shè)備包括用于將照射可固化的印墨噴向一基片的一打印頭和用于將照射線指向被接受在該基片上的印墨的一固化裝置。該設(shè)備包括用于在基片和印墨的特性的基礎(chǔ)上確定關(guān)于印墨的所需停留時(shí)間的一計(jì)算機(jī)。連接于計(jì)算機(jī)的一控制裝置按照計(jì)算機(jī)所確定的所需停頓時(shí)間改變停頓時(shí)間。
文檔編號(hào)B41J2/01GK1484584SQ01821594
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月2日
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