Рулонные светоизлучающие диоды для рулонных барабанных печатающих систем, структуры и способы - RU2555632C2

Чертежи

Показать все 13 чертежа(ей)

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет патентной заявки США № 12/943843, поданной 10 ноября 2010, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Принципы настоящего изобретения относятся к струйным принтерам и, в частности, относятся к рулонным струйным принтерам, имеющим печатающую головку, использующую светоизлучающие диоды (LED, light emitting diodes).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Исторически рулонные струйные принтеры были использованы для создания отпечатков, которые рассматриваются на больших расстояниях, например, бумажных отпечатков или виниловых отпечатков для рекламных щитов. Такие отпечатки, как правило, не обязаны быть высокого качества, и технологией, используемой в течение многих лет, были чернила на основе растворителей.

В последнее время технология ультрафиолетовых чернил была применена к рулонным струйным принтерам, что позволило печатать на более широком диапазоне подложек и с улучшенным качеством печати. Например, фиг.1 показывает первый примерный рулонный принтер 10, имеющий ультрафиолетовое отверждение 24. В примерном принтере 10, изображенном на фиг.1, подложка 14 перемещается 18, например, над входным роликом 16, множеством роликов 12, над охлаждающим устройством 28 и выходным роликом 28. Печатающая каретка 20, включающая в себя одну или более струйных головок 22, наносит чернила на подложку 14 по мере того, как она проходит через ролики 12. Чернила на подложке 14 затем отверждаются одной или несколькими лампами 24 ультрафиолетового отверждения, которые могут быть расположены над охлаждающим устройством 26.

Хотя такие ультрафиолетовые принтеры обеспечили адекватное качество для ограниченного диапазона приложений печати, источники 24 ультрафиолетового света обычно нагревают как подложку 14, так и соседние поверхности печатающих механизмов до температуры от 150 до 200 градусов по Фаренгейту (F), что зачастую может вызвать проблемы либо с точностью размещения отверждаемых ультрафиолетом капель чернил 22, либо с точностью позиционирования, либо с перемещением подложек 14. Например, тепло от источников 24 ультрафиолетового света легко накапливается подложкой 14 и роликами, что может для многих субстратов, особенно тонких или чувствительных к температуре, вызывать их растяжение или повреждение, затрудняя сохранение точного или постоянного зазора между подложкой и печатающей головкой. Такое накопление тепла обычно ограничивает типы подложек 14, которые могут быть использованы в ультрафиолетовых принтерах.

Принтеры, имеющие источники 24 ультрафиолетового света, могут обеспечивать охлаждение подложки, например, с помощью охлажденного валика или другого охлаждающего устройства 28, в котором обычно может циркулировать охлаждающая вода для охлаждения металлического валика, находящегося в контакте с подложкой 14. Кроме того, некоторые ультрафиолетовые принтеры имеют трубки, которые сопротивляются поглощению ультрафиолетовых лучей, расположенные между источниками 24 ультрафиолетового света и подложкой 14, через которые проходит холодная вода для уменьшения тепла, которое в противном случае достигло бы подложки.

Существует постоянная необходимость повышения качества отпечатков, с более высоким разрешением, что обусловлено желанием производить широкий спектр полиграфической продукции, такой как, но не ограниченной этим, товары, этикетки и упаковки любой торговой точки (POP, point of purchase), где основным требованием является просмотр крупным планом. Увеличение пропускной способности принтера является постоянным требованием, которое обусловлено затратами клиента и конкуренцией.

В последние годы это привело к увеличению стоимости печатной продукции, поскольку зачастую требуется больше головок, например, для увеличения скорости печати и/или для повышения выносливости принтера. Кроме того, были использованы поверхности, охлаждаемые, например, с помощью термоэлектрических устройств, или охлаждение областей вблизи ультрафиолетовых ламп, например, путем пропускания охлаждающей воды перед лампами так, чтобы обеспечить качество движения для расширенного спектра подложек, например для более тонких и/или чувствительных к температуре подложек, и удовлетворить требованиям к повышению точности размещения капель.

Хотя такие ультрафиолетовые принтеры обеспечили адекватное качество печати для некоторых приложений, источники 22 ультрафиолетового света обычно нагревают как подложку, так и соседнюю поверхность барабана до температуры от 150 до 200 градусов по Фаренгейту (F). Для печатающих систем с использованием паров ртути подложки обычно нагреваются до температуры от 150 до 220ºF, в зависимости от таких факторов, как тип лампы, настройки выходной мощности и скорости. Даже с охлаждением и низким уровнем мощности системы с использованием паров ртути обычно нагревают подложки до температуры более чем 100ºF.

Было бы полезно предложить такую систему печати, которая могла бы производить широкий спектр печатной продукции с высоким разрешением, которую можно было бы просматривать крупным планом, как, например, печатная продукция для товаров, этикеток и упаковок в торговых точках (POP). Разработка такой системы печати станет серьезным техническим прогрессом.

Кроме того, было бы желательно предложить такую систему печати, которая могла бы производить широкий спектр печатной продукции на различных видах подложек, таких как тонкие и/или чувствительные к температуре подложки. Разработка такой системы печати будет представлять собой дальнейший технический прогресс.

Кроме того, было бы желательно предложить такую систему печати, которая могла бы производить широкий спектр печатной продукции на различных видах подложек без необходимости охлаждения валиков. Разработка такой системы печати будет представлять собой дальнейший технический прогресс.

Некоторые из последних плоских принтеров, имеющих плоскую рабочую поверхность, используют СИД отверждение наносимых чернил. Фиг.2 показывает второй пример струйного принтера 30, имеющего СИД отверждение 38 для плоской рабочей поверхности 32. Например, подложка 40 может быть помещена или позиционирована между сборкой 34 печатающей головки и рабочей поверхностью 32, причем принтер 30 включает в себя одну или более головок 36 и один или более СИД источников 38 света.

Хотя такие плоскоформатные принтеры 30 начали применение СИД отверждения, такие конфигурации плоскоформатного принтера часто являются дорогостоящими и могут предоставлять только ограниченный диапазон печатного выхода.

Поэтому было бы предпочтительно предложить такую систему печати, которая могла бы экономично производить широкое разнообразие печатной продукции на более широком диапазоне подложек. Разработка такой системы печати будет представлять собой дальнейший технический прогресс.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Усовершенствованная система печати включает в себя барабанную структуру, печатающую каретку для нанесения СИД-отверждаемых чернил, например, при помощи одной или нескольких печатающих головок, и один или несколько СИД источников света для отверждения нанесенных чернил. Некоторые варианты осуществления предпочтительно могут дополнительно включать в себя одну или несколько СИД сушильных станций, например, для управления, замедления или остановки распространения капель чернил. Кроме того, некоторые варианты осуществления принтера могут включать в себя механизм для подачи любого инертного газа, например азота, или другого газа, который по меньшей мере частично обеднен кислородом, между СИД источником энергии и подложкой. Раскрытые СИД печатающие структуры могут обеспечить более высокое качество и/или более низкие затраты по сравнению с системами предшествующего уровня техники для широкого спектра выводимой печатной продукции, такой как, но не ограничиваясь этим, вывод суперширокого формата (SWF, super wide format), вывод широкого формата (WF, wide format), этикетки, упаковки, или дисплеи или вывески точек продаж.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает примерный рулонный принтер, имеющий ультрафиолетовое отверждение;

Фиг.2 показывает примерный принтер, имеющий ультрафиолетовое отверждение для плоской рабочей поверхности;

Фиг.3 представляет собой схематический вид сбоку первого примерного варианта осуществления СИД рулонного принтера;

Фиг.4 представляет собой схематический вид сбоку второго примерного варианта осуществления СИД рулонного принтера;

Фиг.5 представляет собой схематический вид снизу примерной печатающей каретки СИД рулонного принтера;

Фиг.6 представляет собой схематический вид сбоку примерной печатающей каретки СИД рулонного принтера;

Фиг.7 представляет собой схематический частичный вид в перспективе сканирующей печатающей каретки и барабана для примерного СИД рулонного принтера;

Фиг.8 представляет собой схематический частичный вид в перспективе печатающей каретки, которая проходит по всей ширине барабана для примерного СИД рулонного принтера;

Фиг.9 представляет собой схематический вид элементов управления и подсистем для некоторых вариантов осуществления СИД рулонных принтеров;

Фиг.10 представляет собой схематический вид примерной сборки станции СИД отверждения;

Фиг.11 представляет собой схематический вид примерной сборки СИД сушильной станции;

Фиг.12 представляет собой блок-схему примерного процесса, связанного с печатью на СИД рулонном принтере, и

Фиг.13 представляет собой частичный увеличенный вид подачи чернил, сушки и отверждения для примерного СИД принтера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.3 представляет собой схематический вид сбоку первого примерного варианта осуществления СИД (LED) рулонного принтера 50, например, 50а. Фиг.4 представляет собой схематический вид сбоку второго примерного варианта осуществления СИД рулонного принтера 50b. СИД рулонные принтеры 50, например, 50а (фиг.1), 50b (фиг.2), включают в себя барабанную структуру 54, которая обеспечивает рабочую поверхность печати для подложки 53, в сочетании с печатающей кареткой 56 и одной или более сборок 58 СИД отверждения.

Как видно на фиг.3 и фиг.4, печатный барабан 54, как правило, выполнен с возможностью приема подложки 53 для печати, при этом подложка 53 выполнена с возможностью перемещения 110 (фиг.7, фиг.8) между разматываемым рулоном 52 и наматываемым рулоном 60. Печатный барабан 54 является цилиндрическим, имеющим диаметр 55, который предпочтительно может быть достаточного размера, чтобы обеспечить изогнутую поверхность 57, где одна или несколько печатающих головок 72 (фиг.5, фиг.6) расположены на высоте головки 142 (фиг. 9), например, в пределах от 1,5 мм до 2 мм от поверхности подложки 53.

Печатный барабан 56 может предпочтительно по меньшей мере частично состоять из материала, обладающего хорошей стабильностью размеров, такого как, но не ограничиваясь этим, керамика, углепластик, никелевый сплав (например Hastelloy C ®, доступный через компанию Haynes International, Inc, Kokomo, IN), нержавеющая сталь, титан или их сплавы. Для некоторых вариантов осуществления СИД рулонных барабанных принтеров 50 печатный барабан 54 предпочтительно может состоять из внутренней структуры 114 (фиг.7, фиг.8), такой как цилиндрический сердечник, включающий в себя полимер и/или металл, с внешней оболочкой 114 (фиг.7, фиг.8), например, из натурального или синтетического каучука, полимера, керамики, углепластика, никелевых сплавов (например, из сплава Hastelloy C ®), сплавов нержавеющей стали, титана или их сплавов. Печатный барабан 56 может быть предпочтительно по меньшей мере частично полым, например, таким как включающим в себя отверстия или полости 117, проходящие через него, посредством чего может регулироваться вес, стоимость и/или инерция вращения. Печатные барабаны 56, которые являются по меньшей мере частично полыми 117, обеспечивают быстрое охлаждение во время вращения барабана 110 (фиг.7), тем самым уменьшая или исключая накопление тепла в течение времени.

Во время процесса печати, например 220 (фиг.12), печатный барабан предпочтительно может управляемым образом вращаться пошагово 112 (фиг.7) или вращаться непрерывно 110. В иллюстративных СИД барабанных принтерах 50, имеющих непрерывное вращение 110, например, с заданной скоростью, принтер 50 может предпочтительно растрировать сигнал изображения или файл 145 данных, чтобы правильно создать изображение 242 (фиг.13), например, с помощью центрального контроллера 144 (фиг.9), и/или с помощью локального управляющего модуля 88 чернильной системы (фиг.6). В некоторых примерных вариантах осуществления 50 подложка 53 движется 110 медленно, в то время как головки 72 движутся быстро, например, 102, 104 (фиг.7), например, параллельно оси 103 барабана вдоль одного или более опорных рельсов 84, где изображение 242 строится с учетом объединенного движения, например, 110, 102.

СИД барабанные принтеры 50 обеспечивают точное позиционирование и перемещение подложки 53, приводящее к точному размещению капель 72, поскольку подложка 53 является по своей сути обернутой вокруг большой области 69 контакта выпуклого цилиндрического контура 94 (фиг.6) печатного барабана 54, которая обычно значительно больше, чем область 68 печатной зоны (фиг.3). Кроме того, подложки 53 в СИД барабанных принтерах 50 не деформируются от повышенной температуры, так как станции 58 СИД отверждения при работе являются прохладными.

Подложка 53 размещается вокруг барабана 54 и удерживается на месте цилиндрическими прижимными роликами 62, например, 62a, 62b. В первом примерном варианте осуществления СИД рулонного барабанного принтера 50, изображенного на фиг.3, прижимные ролики 62a, 62b расположены в нижней части печатного барабана 54, например, в точке 65а подачи подложки и в точке 65b выхода подложки. После того как подложка 53 помещена на печатный барабан 54, трение 176 (фиг.9), например, между подложкой 53 и печатным барабаном 54 и/или усилие, прикладываемое прижимными роликами 62, гарантирует, что подложка 53 не перемещается или не растягивается в печатной зоне 68. Второй примерный вариант осуществления СИД рулонного барабанного принтера 50, изображенный на фиг.4, дополнительно включает в себя один или более натяжных роликов 64, например, первый натяжной ролик 64а между первым прижимным роликом 62а и разматываемым рулоном 52 и/или второй натяжной ролик 64b между вторым прижимным роликом 62b и наматываемым рулоном 60.

Управление движением печатного барабана обычно может включать в себя кодировщик 146 (фиг.9) и соответствующий двигатель 148 (фиг.9), где кодировщик 146, такой как связанный или ассоциированный с центральным контроллером 144, обеспечивает сигнал или иным образом взаимодействует с двигателем 148, и где двигатель 148 связан с приводным механизмом 150 для перемещения 110 печатного барабана 54, например, прямо или косвенно. В некоторых вариантах осуществления системы 50 печатный барабан 54 вместе с подложкой 53 предпочтительно может двигаться, например, пошагово 112 (фиг.7, фиг.8), с точностью в пределах по меньшей мере 0,25 от диаметра пикселя. Например, для СИД рулонного принтера 50, имеющего разрешение печати 1200 точек на дюйм (dpi), перемещение 110 предпочтительно может быть ступенчатым или иным образом управляемым 112, чтобы быть равным или менее чем 0,0002 дюйма.

Барабанная структура 54, следовательно, обеспечивает рабочую поверхность для печати, имеющую выпуклый цилиндрический контур 94 (фиг.6) в пределах печатной зоны 68, где барабан 54 также используется, чтобы управлять подложкой 53 в сочетании с печатающей кареткой 56, имеющей соответствующий цилиндрический контур 94, и одной или более станциями 58 СИД отверждения. Станции 58 СИД отверждения обеспечивают отверждение 232 (фиг.12) чернил, нанесенных 226 (фиг.12) на подложку 53, расположенную на поверхности барабана 54, одновременно существенно уменьшая или устраняя тепловую нагрузку на подложку 53 и/или барабан 54, например, по сравнению с ультрафиолетовыми лампами 24 (фиг.1). Текущие поставщики чувствительных к СИД чернил включают в себя 3M, Inc. из города St. Paul, штат Миннесота; ImTech Inc. из города Corvallis, штат Орегон; Agfa Graphics из города Mortsel, Бельгия; и Sun Innovations из Новосибирска, Россия.

Текущий примерный вариант осуществления СИД барабанной печатающей системы 50, работающей на полную мощность, показывает диапазон температур подложки 52 от 70 до 100 градусов по Фаренгейту, при этом температура барабанного ролика меньше, чем температура подложки 53, при печати и перемещении по барабанному ролику 54, в то время как температура барабанного ролика 54 составляет около 80 градусов по Фаренгейту, когда подложка 53 отсутствует.

В различных системах печати ключевой температурой является температура на поверхности подложки, например, 14, 40, 53, когда присутствуют темные или черные изображения 242, например нанесенные чернила 242, так как темные цвета поглощают больше тепла, при этом может произойти дифференциальное расширение из-за переменной плотности печати. Такое дифференциальное расширение может привести к потере устойчивости или гофрированию подложки в предшествующих системах печати, такому, что подложка не перемещается должным образом и/или может ударить по головке.

Станции 58 СИД отверждения, следовательно, уменьшают или устраняют гофрирование, изгиб или другие изменения в расстоянии до подложки 59, 142, которые в противном случае могут произойти с другими источниками энергии отверждения, например, ультрафиолетовыми лампами 24. Кроме того, СИД рулонные принтеры 50 сохраняют точный контроль движения подложки, так как рабочая температура печатного барабана 54 и подложки 53 существенно более устойчива по сравнению с принтерами, имеющими другие источники энергии отверждения, например, ультрафиолетовые лампы 24.

Барабанная структура 54 в сочетании со станциями 58 СИД отверждения обеспечивает высокое качество печати для широкого спектра печатной продукции и является экономически эффективной по сравнению с предшествующими системами печати. Кроме того, барабанная структура 54 и связанные с ней механизмы, например, ролики 52, 60, 62, 64, надежна по своей природе и может быть легко реализована для широкого спектра печатных форматов и применений.

Фиг.5 представляет собой схематический вид снизу 70 примерной печатающей каретки 56 для СИД рулонного принтера 50. Фиг.6 представляет собой схематический вид сбоку 80 примерной печатающей каретки 56 для СИД рулонного принтера 50. Примерная печатающая каретка 56, изображенная на фиг.5, включает в себя одну или более печатающих головок 72, например, 72а-72m, таких, чтобы обеспечить множество цветовых каналов, таких как, но не ограничиваясь этим, процесс цветной печати CMYK, включающий в себя голубой (С), пурпурный (М), желтый (Y) и черный (K) цвета; и/или один или несколько цветов по выбору, например, цветов палитры Pantone ®. В некоторых вариантах осуществления печатающей каретки 56 ось 78 каретки может быть предпочтительно перпендикулярна направлению движения 110 (фиг.7) подложки 53 и параллельна оси печатного барабана (фиг.7). В других вариантах осуществления печатающей каретки 56 ось 78 каретки может быть предпочтительно параллельна направлению движения 110 подложки 53 и перпендикулярна оси печатного барабана.

Как показано на фиг.6, печатающая каретка 56 обычно имеет определенный вогнутый контур 96 каретки, в котором струйные сопла 98 печатающих головок 72 обычно расположены на определенной высоте 59, 142 (фиг.3, фиг.9) от печатного барабана 54, имеющего соответствующий выпуклый цилиндрический контур 94.

Примерные печатающие головки 72, как показано на фиг.5 и фиг.6, как правило, приводятся в действие локальной управляющей электроникой 88, системой 90 подачи чернил, например, чернильным картриджем, и связанным с ним трубопроводом 92, причем капли 172 чернил (фиг.9) контролируемым образом струйно наносятся на подложку 53, например, в соответствии с поступающим сигналом 145 изображения (фиг.9).

Приведенный в качестве примера печатный картридж, показанный на фиг.5, также включает в себя одну или более станций 58 СИД отверждения, например, 58а, 58b, при этом каждая станция 58 СИД отверждения включает в себя СИД элементы 184 (фиг.10) для направления света 250 (фиг.13) для отверждения, то есть сушки, чернил 172, нанесенных на подложку 53. Как видно из фиг.5, большинство современных вариантов осуществления системы 50 включают в себя две или более станций 58 СИД отверждения, например, 58а, 58b, расположенных, например, на противоположных концах 60а, 60b печатающей каретки 56. Хотя иллюстративная печатающая каретка 56, показанная на фиг.5, включает в себя станции 58 СИД отверждения, например, 58а, 58b, прикрепленные на противоположных концах 60а, 60b, станции 58 СИД отверждения альтернативно могут быть расположены отдельно от печатающей каретки 56 в СИД рулонной печатающей системе 50. Станции 58 СИД отверждения обычно обеспечивают полное отверждение чернил 172, например, в течение заданного числа проходов подложки 53 мимо одной или нескольких соответствующих станций 58 СИД отверждения, и уровень мощности можно точно регулировать, например, путем управления 152 СИД отверждением (фиг.9).

Приведенный в качестве примера печатный картридж, показанный на фиг.5, также дополнительно включает в себя одну или несколько СИД сушильных станций 76, например, 76a-76e, например, между одной или более группами печатающих головок 72, при этом каждая СИД сушильная станция 76 включает в себя СИД сушильные элементы 204 (фиг.11) для направления света 246 (фиг.13) с целью управления или остановки распространения нанесенных капель 172 чернил, расположенных на подложке 53. В некоторых из вариантов осуществления СИД рулонных принтеров 50 количество и частота сушильных станций 76 может варьироваться от одной сушильной станции 76, помещенной, например, в центре печатающей каретки, например, между станциями СИД отверждения 58, до множества СИД сушильных станций 76, например, имеющего СИД сушильные станции 76 для каждой группы головок 72. СИД сушильные станции 76 предпочтительно могут быть тонкими и/или иметь относительно малую мощность, например, по сравнению со станциями 58 СИД отверждения, причем СИД сушильные станции 76 могут обеспечить достаточную мощность, чтобы контролировать или остановить распространение нанесенных капель 172 чернил (фиг.9). СИД сушильные станции 76 могут, следовательно, уменьшить негативное воздействие на качество печати дифференциального распространения капель и взаимодействия друг с другом чернил разных цветов.

СИД рулонные принтеры 50 обеспечивают точное размещение капли, контролируемое распространение капли и минимальное взаимодействие капель, давая таким образом превосходную адресуемость капель и качество печати, например, посредством:

- удержания среды 53 на барабане 54;

- точного шага перемещения;

- правильного выбора печатающей головки; и

- необязательной сушки.

Как видно из фиг.6, печатающая каретка может поддерживаться по отношению к печатному барабану 54 с помощью одного или нескольких рельсов 84, которые установлены параллельно барабану 54, например, с помощью соответствующих поддерживающих рельсы механизмов 86. Печатающая каретка 56 может быть неподвижно прикреплена к рельсу 84, как, например, печатающая каретка 56, которая простирается по всей ширине печатного барабана 54. Альтернативно, печатающая каретка 56 может быть перемещаемой вдоль рельса 84, как, например, печатающая каретка 56, которая сканирует поперек ширины подложки 53, расположенной на печатном барабане 54.

Фиг.7 представляет собой схематический частичный вид в перспективе 100 печатного барабана и сканирующей печатающей каретки 56 для примерного СИД рулонного принтера 50. Фиг.8 представляет собой схематический частичный вид в перспективе 120 печатающей каретки 56, которая простирается по всей ширине печатного барабана 56 примерного СИД рулонного принтера 50.

Как показано на фиг.7, печатающая каретка 56 предпочтительно может перемещаться 102 посредством сканирования по отношению к печатному барабану 54, например, посредством инкрементальных шагов 104 каретки. Приведенная в качестве примера печатающая каретка 56, изображенная на фиг.7, подвижно установлена на опорном рельсе 84 и может предпочтительно перемещаться 102 поперек диапазона 108 каретки, в котором печатающие головки 54 могут наносить капли чернил 72 на полезной ширине изображения подложки 53, которая может проходить по всей ширине 106 подложки 53, или может быть контролируемо ограничена областью 122 (фиг.8) в пределах ширины 106 подложки, так чтобы обеспечить минимальные поля 124 на внешних краях подложки 53. СИД барабанные принтеры 50, имеющие сканирующий, т.е. подвижный, печатный барабан 54 для однопроходной печати, могут быть использованы для широкого спектра применений печати, таких как, не ограничиваясь ими, рекламные щиты, вывески, применения в торговых точках, например, широкоформатные (WF) и/или суперширокоформатные (SWF). Например, сканирующий проход печатающей каретки 56 легко обеспечивается для подложек, имеющих ширину 106 до 50 дюймов, что обычно необходимо для этикеток, рекламных щитов, вывесок и/или применения в торговых точках.

Приведенная в качестве примера печатающая каретка 56, изображенная на фиг.8, например представляющая собой печатающую пластину 56, проходит по всей длине печатного барабана 54 и неподвижно установлена на одном или нескольких опорных рельсах 84, причем стационарные печатающие головки 72, например, множество печатающих головок 72 для нанесения множества цветов, контролируемо наносят чернильные капли 172 на полезной ширине 122 изображения подложки 53. Полезная ширина 122 изображения подложки 53 может проходить по всей ширине 106 подложки 53 или может быть контролируемо ограничена областью внутри ширины 106 подложки так, чтобы обеспечить минимальные поля 124 на внешних краях подложки 53. СИД барабанные принтеры 50, имеющие стационарный печатный барабан 54 для однопроходной печати, могут быть использованы для самых разнообразных печатных применений, таких как, но не ограничиваясь ими, печать этикеток и упаковки. Например, стационарная однопроходная печатающая каретка 56 легко обеспечивается для применений, имеющих ширину 106 подложки 12 дюймов, что обычно используется для этикеток.

Приведенная в качестве примера печатающая каретка или пластина 56, изображенная на фиг.8, может включать в себя длинный СИД массив 182 (фиг.10), который проходит по всей ширине барабана 54 на заданном расстоянии от конечного массива печатающих головок, например, перед выходным зажимом или прижимным роликом 62. Приведенная в качестве примера печатающая каретка или пластина 56, изображенная на фиг.8, может альтернативно включать в себя множество СИД массивов 182.

Для различных вариантов осуществления СИД барабанных принтеров 50 диаметр 55 печатного барабана 54, имеющего соответствующий выпуклый контур 96, и соответствующий вогнутый контур 97 печатающей каретки 56 предпочтительно могут быть выбраны на основе одного или более других параметров СИД барабанного принтера, таких как, но не ограничиваясь ими, конфигурация печатающей каретки 56, например, сканирующая или стационарная, и/или конфигурация печатающих головок 72, например, перпендикулярная направлению перемещения 110 подложки, как для стационарного однопроходного СИД барабанного принтера 50, имеющего каретку, которая простирается над всем печатным барабаном 54, или параллельная направлению перемещения 110 подложки, например, для сканирующего СИД барабанного принтера 50, имеющего каретку, которая перемещается 102 (фиг.7) вдоль печатного барабана 54.

Поскольку печатающие головки 72 обычно включают в себя большое количество струйных сопел 98, расстояние между различными соплами 98 и подложкой 53 и печатным барабаном 54 может слегка отличаться для некоторых вариантов осуществления принтера 50. Например, для печатающих головок 72, которые имеют плоскую поверхность 99 головки (фиг.6), сопла 98, которые расположены близко к центру поверхности 99 головки, могут быть ближе к подложке 53, чем сопла 98, которые расположены дальше от центра рабочей поверхности 99 головки. Время полета капель чернил 172 (фиг.9) увеличивается в зависимости от расстояния между соплами 98 и подложкой 53. Некоторые варианты осуществления СИД барабанных принтеров 50 предпочтительно имеют такую конфигурацию, чтобы минимизировать различия во времени полета, при этом расстояние между соплами 98 и подложкой 53 является относительно одинаковым по всей печатающей головке, например, но не ограничиваясь этим, составляет от 1 мм до 1,4 мм, или, альтернативно, максимальная разность расстояний составляет, например, 0,5 мм. В некоторых вариантах осуществления СИД барабанных принтеров 50 длина печатающих головок 72 и диаметр 55 печатного барабана 54 могут предпочтительно быть выбраны для минимизации таких различий во времени полета. Кроме того, некоторые варианты осуществления СИД барабанных принтеров 50 имеют головки, сконфигурированные под изменяющимся углом, чтобы минимизировать различия во времени полета. Некоторые варианты осуществления СИД барабанных принтеров 50 могут предпочтительно компенсировать разницу во времени полета, например, посредством локального управления чернильной системы 88 и/или с помощью центрального контроллера 144 (фиг.9), например, путем управления временем выстреливания капли 226 (фиг.12) для одного или более сопел 98. Для некоторых вариантов осуществления однопроходных СИД барабанных принтеров 50, в которых головки 72 размещены перпендикулярно движению 110 барабана, это является менее важной проблемой, например, в тех случаях, когда расстояние между соплами 98 и подложкой 53 находится в пределах максимального дифференциального расстояния.

Фиг.9 представляет собой схематический вид 140 управляющих блоков и подсистем некоторых вариантов осуществления СИД рулонных принтеров 50, например, для контролируемого перемещения печатного барабана 56, контролируемого нанесения капель 172 чернил и контролируемого СИД отверждения 232 (фиг.12). Приведенный в качестве примера вариант осуществления системы, показанный на фиг.9, также предпочтительно включает в себя одну или более нейтрализующих станций 160 и одну или более сушильных станций 76 со связанными с ними блоками управления.

Как показано на фиг.9, для перемещения печатный барабан 56 может включать в себя кодировщик 146 и соответствующий двигатель 148, где кодировщик 146, такой как связанный или ассоциированный с центральным контроллером 144, обеспечивает сигнал или иным образом взаимодействует с двигателем 148, и где двигатель 148 перемещает печатный барабан 54, например, прямо или косвенно через приводной механизм 150, чтобы переместить 110 подложку 53, например, инкрементальными шагами 112, например, чтобы обеспечить требуемое разрешение с наносимыми каплями 172 чернил.

Кроме того, как показано на фиг.9, система 90 подачи чернил, например, включающая в себя картриджи с чернилами и связанный с ней трубопровод 92, как правило, управляется центральным контроллером 144 и/или локальным блоком 88 управления (фиг.6) для контролируемого выброса чернильных капель 172 из одной или более печатающих головок 72 на подложку 53, например, в соответствии с поступающим сигналом 145 изображения.

Как далее видно на фиг.9, одна или более станций 58 СИД отверждения, например, 58а, 58b, управляются центральным контроллером 144 и/или блоком управления 152 СИД отверждения для излучения света от одного или более СИД элементов 184 (фиг.10) для отверждения, то есть сушки, нанесенных капель 172 чернил, расположенных на подложке 53.

Приведенный в качестве примера СИД рулонный принтер 50, изображенный на фиг.9, предпочтительно включает в себя одну или более СИД сушильных станций 76, управляющихся центральным контроллером 144 и/или блоком 154 управления СИД сушки для излучения 228 (фиг.12) света 246 (фиг.13) от одного или более СИД сушильных элементов 204 (фиг.11) таким образом, чтобы обеспечить достаточную мощность 228 для управления или остановки распространения нанесенных капель 172 чернил, расположенных на подложке 53.

СИД рулонные принтеры 50 предпочтительно могут дополнительно включать в себя средство для подачи газа 157, представляющего собой инертный газ или газ, по меньшей мере частично обедненный кислородом, между станциями 58 СИД отверждения и подложкой 53. Аналогичная подача газа предпочтительно может быть обеспечена на или вблизи одной или более сушильных станций 76, чтобы аналогичным образом подавать 164 газ 157 между СИД сушильными станциями 76 и подложкой 53. Приведенный в качестве примера СИД рулонный принтер 50, изображенный на фиг.9, предпочтительно содержит резервуар 156 для хранения и распределения газа 157, такого как, не ограничиваясь этим, инертный газ, например, азот. Газ 157, как правило, транспортируется через линии 158 к нейтрализующим станциям 160, которые расположены на или по соседству с соответствующими станциями 58 СИД отверждения. Подача газа 157 может предпочтительно управляться центральным контроллером 144 и/или блоком 162 управления нейтрализации для введения слоя 164 газа 157 между станциями 58 СИД отверждения, находящимися на или около печатающей каретки 56, и подложкой 53, расположенной на внешней поверхности 94 печатного барабана 54, для снижения уровня кислорода в печатной зоне, например, для повышения качества отвержденных чернил или для снижения мощности, необходимой для отверждения нанесенных чернил 172.

Фиг.10 представляет собой схематическое изображение 180 примерной сборки 58 станции СИД отверждения, которая обычно включает в себя массив 182 из одного или более СИД элементов 184, например, установленных или иным образом прикрепленных к корпусу 186 сборки отверждения. Приведенный в качестве примера СИД массив 182, показанный на фиг.10, включает в себя множество СИД элементов 184, расположенных в строках 188 и столбцах 190. Так как СИД элементы 184, как правило, являются надежными, сборки 58 станций СИД отверждения надежно обеспечивают СИД отверждение в течение длительного срока службы. Кроме того, так как сборки 58 станций СИД отверждения часто включают в себя множество СИД элементов 184, сборки 58 СИД отверждения могут предпочтительно обеспечить избыточность. Например, даже если некоторые из СИД выйдут из строя, большинство СИД элементов будут продолжать работать, чтобы обеспечить отверждение 232, что позволяет снизить потери мощности и/или предотвратить простои принтера. Текущие поставщики СИД источников света для отверждения и/или сушки включают в себя компании Exfo, Inc., Квебек, Канада; Phoseon Technology, г.Хиллсборо, штат Орегон; Integration Technology North America, г.Чикаго, штат Иллинойс, и Baldwin Technology Co., г.Шелтон, штат Коннектикут.

Фиг.11 представляет собой схематическое изображение 200 примерной сборки 76 СИД сушильной станции, которая обычно содержит массив 202 из одного или более СИД элементов 204, например, установленных или иным образом прикрепленных к корпусу 206 сборки сушильной станции. Приведенный в качестве примера СИД сушильный массив 202, показанный на фиг.11, включают в себя множество СИД сушильных элементов 204, расположенных в строках 208 и столбцах 210. Поскольку СИД элементы 204, как правило, являются надежными, сборки 76 СИД сушильных станций надежно обеспечивают СИД сушку 228 в течение длительного срока службы. Кроме того, так как сборки 76 СИД сушильных станций часто включают в себя множество СИД элементов 204, сборки 76 СИД отверждения могут обеспечить избыточность для сушильной функциональности. Например, даже если некоторые из СИД 204 выйдут из строя, большинство СИД элементов 204 будут продолжать работать, чтобы обеспечить сушку 228, что позволяет снизить потери мощности и/или предотвратить простои принтера.

Фиг.12 представляет собой блок-схему последовательности операций примерного процесса 220, связанного с СИД рулонным принтером 50. Сначала обеспечивается 22 СИД принтер 50, включающий в себя цилиндрический печатный барабан 54, одну или более станций СИД отверждения и печатающую каретку 56, определяющую в целом вогнутый участок 96, который в целом соответствует внешней поверхности контура 94 печатного барабана 54, в котором печатающая каретка включает в себя одну или несколько печатающих головок 72, имеющих сопла 98 для чернил, расположенные в целом на вогнутой поверхности 96. Подложка 53 затем подается 224 на печатный барабан к печатающей каретке 56, и капли 172 чернил наносятся 226 на подложку 53, например, в соответствии с входным сигналом или файлом 145 данных, например, чтобы создать изображение, текст, узор или любую их комбинацию. Для вариантов осуществления СИД принтера 50, имеющего одну или более сушильных станций 76, одна или более станций 76 могут получать питание 228, например, в связи с подачей 226 чернил, перемещением ролика 54 и/или перемещением каретки 56 принтера, например, сканированием 102, чтобы замедлить или остановить распространение нанесенных чернил 172. Для вариантов осуществления СИД принтера 50, имеющего одну или более нейтрализующих станций 160, одна или более нейтрализующих станций 160 могут предпочтительно подавать 230 инертный газ 157, например, в связи с включением 232 одной или более станций СИД отверждения для отверждения нанесенных чернил 172.

Фиг.13 представляет собой частичный увеличенный вид 240 подачи чернил, сушки и отверждения для примерного СИД принтера 50. Например, капельки 172 чернил выстреливаются печатающими головками 72 на подложку 53. Для СИД принтеров 50, имеющих сушильные станции 76, сушильные элементы 204 могут управляемым образом получать питание, чтобы излучать высушивающую энергию 246 таким образом, чтобы замедлить или остановить распространение нанесенных чернил 242, например, напечатанного изображения 242, на подложке 53. Станции 58 СИД отверждения, например, 58а, 58b, управляемым образом получают питание, чтобы излучать энергию отверждения 250, чтобы отвердить нанесенные чернила 242 на подложке 53. Кроме того, для СИД принтеров 50, имеющих нейтрализующие станции 160, газ может управляемым образом распределяться между станциями отверждения и подложкой 53. Аналогично, нейтрализующие станции 160 могут предпочтительно распределять газ 157 между сушильными станциями 76 и подложкой 53, если это необходимо.

СИД рулонные принтеры 50 объединяют системы 58 СИД отверждения с конструкцией принтера, основанной на барабане, чтобы воспользоваться преимуществами низкой температуры отверждения, обеспечиваемыми сборками 58 СИД отверждения. СИД рулонные принтеры 50 могут также предпочтительно обеспечивать сушильные станции 76, например, СИД сушильные сборки 76, чтобы замедлить или остановить поток нанесенных чернил. Конфигурации СИД рулонного принтера 50 относительно дешевле в производстве, чем известные конструкции принтеров, и обеспечивают высокое качество печати, которое может потребоваться для широкого спектра печатных применений, таких как, но не ограничиваясь этим, применения в торговых точках, этикетки, упаковки, и/или фотореалистичные применения.

Холодные СИД ламповые элементы 184 обеспечивают печать на барабане без нагрева барабана, таким образом предотвращая или уменьшая изменения зазора с подложкой в результате изменения температуры, а также обеспечивая точное управление перемещением подложки. Использование барабана 54 существенно упрощает конструкцию принтера 50, что позволяет как улучшить качество печати, так и сократить затраты.

Некоторые варианты осуществления СИД барабанных принтеров 50, такие как, но не ограничиваясь этим, для суперширокоформатных (SWF) и широкоформатных (WF) принтеров, включают в себя два набора роликов для управления перемещением 100 подложки 53 и центральную барабанную рабочую поверхность 54 для поддержки подложки 53 во время процесса печати. Ролики 62, 64 предпочтительно состоят из резины и могут предпочтительно иметь высокую размерную устойчивость, чтобы обеспечить гладкий и точный привод подложки 53, например, для подложки 53, имеющей ширину 106 (фиг.7, фиг.8) вплоть до 5 метров.

Во многих известных конструкциях принтеров изменения давления на подложке могут создавать погрешности движения, которые могут привести к ошибкам размещения капель, в то время как скольжение подложки также может быть фактором, например, при использовании различных подложек. В отличие от известных конструкций рабочей поверхности, СИД барабанные принтеры 50 предпочтительно могут уменьшить или устранить ошибки движения, связанные с любыми изменениями рабочей поверхности, наростом материала и/или колебаниями температуры.

В то время как некоторые механизмы описаны в настоящем документе со ссылкой на конкретные варианты осуществления СИД принтеров 50, некоторые механизмы могут быть легко использованы в различном печатном оборудовании. Например, в то время как СИД сушильные сборки описаны здесь как используемые для СИД рулонных принтеров, такие СИД сушильные сборки могут обеспечить сушку для других конфигураций, например, для других принтеров, имеющих ультрафиолетовое отверждение, в которых распространение таких чернил может быть контролируемо замедлено или остановлено с помощью СИД сушки.

Соответственно, несмотря на то, что изобретение было подробно описано со ссылками на конкретный предпочтительный вариант осуществления, специалистам в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение, будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отступления от сущности и объема формулы изобретения, которая следует ниже.

Реферат

Группа изобретений относится к струйным принтерам и, в частности, к рулонным струйным принтерам, имеющим печатающую головку, использующую светоизлучающие диоды (СИД). Усовершенствованная система печати включает в себя барабанную структуру, печатающую каретку для нанесения с ее помощью СИД-отверждаемых чернил, например, из одной или нескольких печатающих головок, и один или более СИД источников света для отверждения нанесенных чернил. Некоторые варианты осуществления предпочтительно могут дополнительно включать в себя одну или более СИД сушильных станций, например, для управления, замедления или остановки распространения капель чернил. Кроме того, некоторые варианты осуществления принтера могут включать в себя механизм для подачи инертного газа, например азота, или другого газа, который по меньшей мере частично обеднен кислородом, между СИД источником энергии и подложкой. Раскрытые СИД печатающие структуры обычно обеспечивают более высокое качество и/или более низкие затраты по сравнению с системами предшествующего уровня техники для широкого спектра выводимой печатной продукции. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 13 ил.

Формула