專利名稱：用于在基片上進(jìn)行印制的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在硬基片上進(jìn)行印制，以及在有織紋、帶輪廓外形或 者其它三維基片上進(jìn)行印制。本發(fā)明尤其涉及在例如具有織物表面的 基片、模制物品、諸如辦公室隔板的硬板、汽車內(nèi)部板或者其它帶輪 廓外形的物品上進(jìn)行印制，以及涉及使用噴印技術(shù)進(jìn)行這種印制。
背景技術(shù)：
通過噴墨印制將油墨施加到基片上要求油墨噴嘴與基片將進(jìn)行 印制的表面之間具有合適的間隔。通常，該間隔必須設(shè)定在1或2毫 米以內(nèi)，以保持通過噴墨工藝進(jìn)行有效的印制。如果從噴嘴到被印制 表面的距離太大，來自不同噴嘴的微滴的理想并行路徑的偏移變大。 而且，微滴從印制頭到基片的飛行路徑越長(zhǎng)，印制的精確性越與印制 頭和基片之間的相對(duì)速度相關(guān)。這種相關(guān)性限制了印制頭到基片的速 度變化率，包括方向的變化。而且，從印制頭噴嘴運(yùn)動(dòng)到基片的微滴 的速度隨著離開噴嘴的距離而減小，這種微滴的路徑隨著噴嘴到基片 的距離增大而變得受氣流和其它因素更大的影響。此外，微滴離開噴嘴運(yùn)動(dòng)越遠(yuǎn)，微滴形狀將變化，這又改變了微滴在基片上的效果。因 此，從印制頭到基片的距離變化能夠?qū)е聦?duì)印制圖像不規(guī)則的影響。 除了將油墨噴到帶輪廓外形的表面上的問題，在表面帶輪廓外形的位置也難于實(shí)現(xiàn)uv油墨的固化，uv油墨需要高度聚焦的uv能以便給油墨輸送足夠的固化能。當(dāng)被加熱時(shí)， 一些基片變形，甚至是暫時(shí)變形。這種變形可以是 暫時(shí)的，例如，冷卻時(shí)材料回復(fù)到其未變形狀態(tài)。然而，即使是暫時(shí) 變形也能夠不利地影響印制質(zhì)量，如果它發(fā)生在油墨被噴到基片上時(shí)。通過在油墨一接觸基片就立即將油墨暴露到uv來進(jìn)行的uv油墨局部固化過程中，當(dāng)噴墨在印制區(qū)域上形成單一或多個(gè)印道(passes)時(shí)，伴隨著發(fā)熱輻射的UV能夠使諸如泡沫板的基片變形。 由于上述原因，在帶輪廓外形的材料或者其它三維基片上進(jìn)行噴 墨印制并不成功，尤其是在噴墨印制工藝中使用UV可固化油墨進(jìn)行 印制時(shí)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是為了能夠在三維基片上進(jìn)行印制，尤其是在 具有高度織紋的織物、成簇狀或不規(guī)則織物和其它材料、諸如被子和 床罩的帶輪廓外形的表面、以及在模制的、沖壓的和其它方式成形的 硬或者半硬材料、和其它三維表面上進(jìn)行印制。本發(fā)明的一個(gè)特別目 的是為了通過噴墨或者數(shù)碼印制工藝在這些表面上進(jìn)行印制。本發(fā)明 的一個(gè)更特別的目的是為了使用UV可固化油墨在這些基片上進(jìn)行 印制。根據(jù)本發(fā)明的原理，印制圖像通過相對(duì)于被印制的基片的平面可移動(dòng)的印制元件被施加到三維基片上。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供 一種寬基片噴墨印制裝置，該裝置帶有的印制頭可移向和移離基片平 面，以保持印制頭的噴嘴和油墨被噴到其上的表面之間的固定距離。 在基片平面之上的可變距離使得油墨以被控和均勻的距離噴到基片 上。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，印制元件是噴墨印制頭組件，它具 有多個(gè)噴墨印制頭，通常是四個(gè)，每個(gè)印制頭用于將一組顏色中的一 種顏色分配到基片上，從而形成多色圖像。為了保持恒定距離或者另 外為了控制該距離，設(shè)置有一或多個(gè)傳感器以測(cè)量從印制頭或者從印 制頭支架軌道到基片上油墨將噴射到其上的位置的距離。傳感器產(chǎn)生 參考信號(hào)，信號(hào)被給到控制印制頭支架上的伺服電動(dòng)機(jī)的控制器。印 制頭可移動(dòng)地安裝在支架上，例如安裝在滾珠絲杠機(jī)構(gòu)上，并且通過 伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可移向和移離基片的平面。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 一組四種不同顏色的印制頭中的 每個(gè)印制頭可相對(duì)于一個(gè)共用印制頭支架單獨(dú)地移動(dòng)，并且連接到一 組四個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)中的每一個(gè)上，通過伺服電動(dòng)機(jī)印制頭相對(duì)于基片 平面的位置相對(duì)于其它印制頭是可控制的。該組印制頭優(yōu)選地沿著橫 向方向并排地布置在支架上，使得當(dāng)支架橫向掃過基片時(shí)一個(gè)印制頭 緊隨著另一個(gè)印制頭通過基片寬度方向。每個(gè)印制頭上具有多個(gè)用于 將預(yù)定色彩的油墨以對(duì)應(yīng)的多個(gè)字點(diǎn)的形式分配的油墨噴嘴，例如 128個(gè)油墨噴嘴，它們沿著與支架垂直的直線延伸，該直線是沿著與 支架的掃描方向垂直的縱向方向的。在支架上設(shè)置兩個(gè)激光或者光傳 感器，分別位于印制頭的每側(cè)，使得在印制頭沿著任一方向掃描時(shí)在 印制頭之前能夠獲得從表面到基片的距離測(cè)量結(jié)果?？刂破髟谟≈祁^前面記錄基片的輪廓外形，并且在每個(gè)印制頭通過獲得測(cè)量結(jié)果的位 置上時(shí)改變每個(gè)印制頭的位置以移向和移離基片平面，使得每個(gè)可獨(dú) 立移動(dòng)的印制頭沿著輪廓外形而行，并且保持到被印制表面一個(gè)固定 的距離。盡管優(yōu)選地是可以調(diào)節(jié)印制頭或者噴嘴相對(duì)于固定在印制裝置 構(gòu)架上的基片的位置，基片表面也可以替代地相對(duì)于在構(gòu)架上保持在 一個(gè)固定的豎直位置的印制頭而定位。優(yōu)選地，UV油墨被印制在材料上，并且油墨的固化是通過暴露于uv光開始進(jìn)行的。uv固化光可以安裝在印制頭支架上，在印制頭組件的每側(cè)一個(gè)，從而在印制頭之后露出印制的表面。通過如此地將uv固化光安裝在印制頭支架上，噴射的油墨在一接觸基片就可立 即被局部(spot)固化，將墨點(diǎn)凝固在位并防止它們?cè)诨蠑U(kuò)散或 者滲吸。對(duì)于某些基片，常用的或者廣效性的UV固化光包括能夠加 熱基片的輻射。在泡沫板和幾種其它常用基片的情況下，光加熱基片 并使它變形。通常，這種變形是暫時(shí)的，因?yàn)榛瑑H僅在被加熱時(shí)起 泡或者膨脹并且在冷卻時(shí)回復(fù)其原始狀態(tài)。如果UV照射是在印制頭 支架下游進(jìn)行，不會(huì)有有害結(jié)果。但是通過這種局部固化，基片在印 制部位變形，從而會(huì)不利地影響噴墨印制作業(yè)的質(zhì)量。這種情況可以這樣來防止發(fā)生，通過使用"冷uv"源、或包括過濾器或者其它能 量限制裝置例如有限帶寬的uv源的光源來防止來自光源的射向基片的能量帶有足夠多的能量來加熱基片。這也可以通過提供相關(guān)頻率的足夠的uv能量來固化油墨而不會(huì)加熱基片來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可用于在加熱時(shí)可能變形即使暫時(shí)變形的基片上進(jìn)行印制。這種變形，即使 是冷卻時(shí)可使材料回復(fù)到其未變形狀態(tài)的暫時(shí)變形也會(huì)由于局部固化不利地影響印制質(zhì)量，當(dāng)噴墨在印制區(qū)域上形成單一或多個(gè)印道時(shí) 局部固化使基片變形。在印制過程中由于熱量使板的這種變形將強(qiáng)制 調(diào)節(jié)在變形區(qū)域之上的印制頭高度。印制頭高度越高，由于飛行時(shí)間 問題導(dǎo)致的印制質(zhì)量越差。通過使用一種冷UV系統(tǒng)，印制頭到基片 的距離變化可以降到最小，從而使印制質(zhì)量最優(yōu)。在現(xiàn)有實(shí)踐中，除了我們的在先申請(qǐng)中提到的之外，沒有使用局部固化來在硬基片上進(jìn)行噴墨印制的。但是，公知的是使用冷uv在印制工位下游固化uv油墨，在這里它被用來防止基片的永久變形或者熱損壞。在基片冷卻之后將消失的暫時(shí)變形在現(xiàn)有技術(shù)中已不是一 個(gè)問題。如果在油墨被噴射到基片上時(shí)表面略微升高或者巻曲，這種 變形將是一個(gè)問題，這種情況可能在局部固化中發(fā)生。緊隨著暴露于uv光之后，印制的織物基片或者其它有織紋或多孔織物經(jīng)受加熱，優(yōu)選地是通過在印制工位下游將熱氣吹到材料上，這將延續(xù)uv光開始進(jìn)行的固化工藝并去除油墨的未固化組分。對(duì)于縫制的被褥織物材料，uv可固化油墨噴射到織物上，并且噴射的油墨被暴露于UV固化光以優(yōu)選地固化油墨到大約90%到97%的聚合 度，由于織物帶有部分地被固化的油墨，噴射的油墨隨后在熱氣鼓風(fēng) 機(jī)固化烘箱中被加熱，在其中UV光開始進(jìn)行的聚合作用繼續(xù)進(jìn)行， 未固化的單體被蒸發(fā)，或者兩者同時(shí)進(jìn)行，從而產(chǎn)生一個(gè)UV油墨印 制的圖像，它包含較低量的未固化單體或其它油墨組分，例如小于 0,01%。當(dāng)uv油墨被噴射到諸如床罩條紋棉布料的高度帶織紋的織物上 時(shí)，油墨以每種顏色每英寸大約180X254字點(diǎn)到每種顏色每英寸大 約300X300字點(diǎn)的字點(diǎn)密度噴射。對(duì)于某些常用UV油墨，利用UV噴墨印制頭，四分色調(diào)色板的四種顏色被施加，每種在微滴中例如是每微滴大約75微微升或大約80毫微克。設(shè)置有UV固化光頭，它可 以隨著印制頭一起移動(dòng)或者獨(dú)立于印制頭移動(dòng)，并且將淀積的UV油 墨微滴暴露于每線性英寸大約300瓦的光束中，施加每平方厘米大約 l焦耳的能量，從而產(chǎn)生大約90。/。的UV固化。噴射到其上的油墨已 經(jīng)被部分地UV固化的織物隨后通過一個(gè)烘箱，在其中它被加熱到大 約30(TF約30秒至大約3分鐘。優(yōu)選地使用強(qiáng)制熱氣在烘箱中施加 熱量，但是也可以使用諸如紅外或者其它輻射加熱器的其它加熱方 法。類似的參數(shù)可以用于覆蓋織物的硬板，諸如辦公室隔板。當(dāng)在帶輪廓外形的材料上進(jìn)行印制時(shí)，從印制頭到油墨將淀積到 其上的基片的距離可以通過測(cè)量從在印制頭前面的傳感器到基片的 距離并繪出表面位置的圖形來確定。對(duì)于在縱向前進(jìn)的織物上橫向移 動(dòng)的雙向印制頭，設(shè)置兩個(gè)距離測(cè)量傳感器，分別位于印制頭的相對(duì) 每一側(cè)，從而當(dāng)印制頭沿著任一方向移動(dòng)時(shí)可以測(cè)量到帶輪廓外形的 織物表面的距離。對(duì)于一些油墨和足夠硬的材料，可以使用機(jī)械滾動(dòng) 傳感器，例如，通過設(shè)置一對(duì)滾輪，其中一個(gè)滾輪位于印制頭前面， 另一個(gè)滾輪位于印制頭后面，使得在兩個(gè)滾輪與印制頭上的參考點(diǎn)之 間的平均距離可用來控制從印制頭到基片平面的距離。為此， 一或多 個(gè)印制頭可以安裝到在其端部帶有滾輪的支架上，使得滾輪之間的機(jī) 械連接能夠相對(duì)于基片平面移動(dòng)印制頭。在大多數(shù)情況下，非接觸型 傳感器，例如激光或者光眼傳感器優(yōu)選地用于代替每個(gè)滾輪。在印制 頭相對(duì)側(cè)的兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)能夠傳遞到處理器，以測(cè)量從在雙 向印制頭前面的印制頭到織物的距離，驅(qū)動(dòng)與印制頭連接的伺服電動(dòng) 機(jī)以相對(duì)于基片平面升高和降低印制頭，使得印制頭與帶輪廓外形的表面平行地移動(dòng)并經(jīng)過固定距離將油墨噴射到織物上。通過以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這 些和其它目的將變得更加明顯。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明原理的裝置的一個(gè)實(shí)施例的立體圖，其中，噴 墨印制被施加到覆蓋著有織紋或帶輪廓外形的織物材料或織物的硬 的辦公室隔板上。圖1A是與圖1類似的體現(xiàn)本發(fā)明原理的裝置的另一實(shí)施例的立體圖，其中，噴墨印制被施加到硬板上。圖2是沿著圖1的線2-2的剖視圖，顯示了用于維持印制頭到基 片距離的結(jié)構(gòu)，其中，基片是帶輪廓外形。圖2A是與圖2類似的剖視圖，顯示了用于維持印制頭到基片距 離的另一結(jié)構(gòu)。圖3是沿著圖1A的線3-3的剖視圖，顯示了用于維持印制頭到 帶輪廓外形的基片上的基片距離的結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施方式

圖1顯示了用于在硬板上進(jìn)行印制的裝置10。該裝置IO包括靜 止構(gòu)架ll，其縱向范圍由箭頭12表示，橫向范圍由箭頭13表示。 裝置10具有前端14，諸如可用來制造辦公室隔板的硬板15進(jìn)入前 端14。硬板15可以包括金屬或木制框架17，形成將被印制的表面 16的面料伸展在框架上。表面16也可以是平坦但高度有織紋的織物、 諸如泡沫的模制材料、或者其它帶輪廓外形或可變化表面。硬板15由傳送裝置或傳送系統(tǒng)20在裝置10上被縱向運(yùn)送，傳送裝置20由 一對(duì)相對(duì)的針板拉幅帶組件21形成，帶組件21延伸穿過裝置10并 且硬板15在裝置10的前端14被給到帶組件上。帶組件21將硬板 15保持在帶組件21上的精確已知縱向位置上，以運(yùn)送硬板15通過 裝置10的縱向范圍，其精確率優(yōu)選為1/4英才。傳送裝置20的帶組 件21的縱向運(yùn)動(dòng)由傳送裝置驅(qū)動(dòng)器22控制。傳送裝置20采取替代 形式，包括但不限于相對(duì)的側(cè)向有齒皮帶裝置、與硬板15配合的縱 向可移動(dòng)的側(cè)向夾緊裝置、或者用于將硬板15相對(duì)于傳送裝置20保 持固定的其它固定結(jié)構(gòu)。沿著傳送裝置20設(shè)置三個(gè)工位，包括噴墨印制工位25、 UV光 固化工位24和加熱干燥工位26。噴墨印制工位25包括其上具有一 個(gè)或者多個(gè)噴墨印制頭30的噴墨支架。印制頭30的支架如圖所示可 在橫桿28的前側(cè)橫向移動(dòng)，橫桿在構(gòu)架11上橫向延伸并且也可以但 不是必須的在橫向伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)31以及可選的縱向驅(qū)動(dòng)裝置32的 動(dòng)力作用下在構(gòu)架ll上縱向移動(dòng)。替代地，印制頭30可以延伸硬板 15的整個(gè)寬度，并制作成可以在硬板15上同時(shí)印制由可選擇的點(diǎn)構(gòu) 成的一條完整的橫向線。噴墨印制頭30制作成例如以每微滴75微微升或大約80毫微克 來噴射UV油墨，而且可以按照四分色調(diào)色板使得每個(gè)由四種顏色組 成。字點(diǎn)優(yōu)選地按照每英寸大約180字點(diǎn)X每英寸大約254字點(diǎn)的分 辯率進(jìn)行分配。分辯率可以根據(jù)需要更高或者更低，但180X254的 分辯率是優(yōu)選的。如果需要更精美圖像或者更大色彩飽和度，每英寸 300X300的分辯率是優(yōu)選的。不同色彩的微滴可以并排或者疊置 (dot-on-dot)。疊置(有時(shí)稱作drop-on-drop)形成更高的密度。印制頭30設(shè)置有控制器，使得印制頭30可以有選擇地運(yùn)行，以 便有選擇地在硬板15的表面上印制一種或多種色彩構(gòu)成的設(shè)計(jì)。傳 送裝置20的驅(qū)動(dòng)裝置22、印制頭30的驅(qū)動(dòng)裝置31， 32、以及印制 頭30的運(yùn)行通過控制器35來進(jìn)行程序控制，以便在硬板15上的己 知位置上印制圖案33，控制器包括一個(gè)存儲(chǔ)器36，用于存儲(chǔ)程序化 的圖案、裝置控制程序、以及有關(guān)在硬板15上印制的圖案33的性質(zhì)、 縱向和橫向位置以及硬板15在裝置10中的相對(duì)縱向位置的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)。UV固化工位24包括UV光固化頭23，它可以隨著印制頭30移 動(dòng)、或者如圖所示地獨(dú)立于印制頭30移動(dòng)。UV光固化頭23制作成 急劇地將窄的、縱向延伸的UV光束聚集到織物的印制表面上。UV 光固化頭23設(shè)置有橫向驅(qū)動(dòng)裝置19，它被控制以便橫向地掃描織物 的印制表面，從而使光束在織物上通過。優(yōu)選地，UV光固化頭23由控制器35智能地控制，以便有選擇 地運(yùn)行和迅速地移動(dòng)通過不進(jìn)行印制的區(qū)域，而使UV光以足以使油 墨UV固化的慢速率僅僅掃描印制的圖像，從而避免浪費(fèi)時(shí)間和掃描 未印制區(qū)域的UV能量。如果固化頭23被包括在印制工位25并且連 接成隨印制頭30 —起運(yùn)動(dòng)，UV固化光可以在緊接油墨分配之后與 油墨分配同步地被使用。在所示實(shí)施例中，UV固化工位24優(yōu)選地位于緊接著印制工位 25的下游、或者位于印制頭側(cè)部的印制頭支架上，使得在緊接著印 制之后織物經(jīng)受UV光固化。固化頭的這種支架安裝使得油墨點(diǎn)在它 們淀積的位置被凝固，從而避免油墨擴(kuò)散或者吸墨。尤其是安裝在支 架上時(shí)，UV光固化頭是冷-UV光，通過使用過濾器或者窄帶寬輻射可以避免加熱諸如泡沫板的敏感基片并且可以避免基片在油墨滴淀 積的位置變形。這種冷-UV固化光系統(tǒng)使用冷光鏡、紅外線切割過濾 器、和水冷UV固化，以保持基片溫度較低。理論上，需要一個(gè)uv光光子來固化油墨單體的一個(gè)自由基以使油墨固化。實(shí)際中，UV固化頭23供應(yīng)每平方厘米印制表面面積一 焦耳UV光。這通過使UV光束以每線性英寸光束寬度300瓦的功率 掃過織物的印制區(qū)域來實(shí)現(xiàn)。這足以產(chǎn)生至少90%的UV固化。將 UV光功率增大到每線性英寸600瓦可以獲得97%或者更好的固化。 替代地，如果織物厚度以及阻光性不是太高，固化光可以從織物兩側(cè) 投射以提高UV油墨的固化。使用更高的功率可能導(dǎo)致織物烤焦或者 甚至燃燒，因此，UV功率有一個(gè)實(shí)際上限。熱固化或者干燥工位26可以固定到UV光固化工位下游的構(gòu)架 11上或者離線地設(shè)置。由于97%的UV固化，油墨將足以不褪色， 使得干燥工位可以離線。當(dāng)在線時(shí)，干燥工位應(yīng)當(dāng)沿著織物長(zhǎng)度充分 延伸，以便使被印制的油墨以織物被印制的速率充分地固化。當(dāng)離線 設(shè)置時(shí)，加熱固化工位能夠以不同于印制速率的速率運(yùn)行。在烘箱或 固化工位26的熱固化使織物上的油墨保持在大約300。F直到三分鐘。 從30秒到三分鐘的加熱是預(yù)期的優(yōu)選范圍。通過強(qiáng)制熱風(fēng)加熱是優(yōu) 選的，盡管也可以使用諸如紅外加熱器的其它熱源，只要它們能夠充 分地穿過織物到達(dá)油墨深度。一個(gè)縫制工位可以與印制工位在線或者離線地設(shè)置，并且可以位 于印制工位之前或者之后。在縫制棉被和床罩的情況下并且縫制將與 織物上的印制圖案對(duì)齊時(shí)，將縫制工位設(shè)置在烘箱26的下游是優(yōu)選 的?？梢圆捎弥T如授予Kaetterhenry等的題為"web-fed Chain-stitchSingle-needle Mattress Cover Quilter with Needle Deflection Compensation"的美國專利No.5,832，849所描述的單針縫制工位，該 專利在此作為參考引入。本發(fā)明還可以使用的其它合適的單針類型縫 制裝置包括題為"縫制方法和裝置"美國專利N0.5,640,916和 5,685,250分別公開的裝置，它們?cè)诖俗鳛閰⒖家搿＿@種縫制工位 也可以包括公開在美國專利No.5,154,130中所描述的多針縫制結(jié)構(gòu)， 該專利在此作為參考引入。在基片的縫制、模制或者其它輪廓成形是在基片上進(jìn)行印制之前 進(jìn)行時(shí)，常常需要對(duì)預(yù)先施加的輪廓外形進(jìn)行套印。為了對(duì)預(yù)先施加 的輪廓外形進(jìn)行套印，輪廓外形圖案的位置可以相對(duì)于基片上的參考 點(diǎn)被計(jì)算，它可由位于印制工位的傳感器來檢測(cè)。圖案位置可以由安 裝在印制頭30上的傳感器40直接檢測(cè)，在圖2和2A中傳感器被分 別表示為40a， 40b。印制頭30包括向下朝向諸如硬板15的基片的 向上表面16的噴嘴或者噴墨噴嘴陣列41。硬板15例如可以在其通 過縫合或者模制形成的表面16上具有凹陷部或者溝槽43，如圖2所 示。傳感器40檢測(cè)從噴嘴41到表面16的距離。來自傳感器40的信 息可被送到控制器35，該信息與印制頭30的縱向和橫向位置信息相 互關(guān)聯(lián)并且可被解釋用于確定輪廓外形圖案的位置，從而使得印制圖 像可以與預(yù)先施加的輪廓外形圖案對(duì)齊地被施加到表面16上。在圖2的實(shí)施例中，傳感器40是一個(gè)包括帶輪的托架45的機(jī)械 傳感器40a。噴嘴41安裝在托架45的中間位置，托架又繞著通過托 架45中心的縱向軸線46可樞轉(zhuǎn)地連接到印制頭30。托架45具有左 右檢測(cè)輪47， 48，它們分別安放在硬板15的表面16上并沿著輪廓 而行。托架45可相對(duì)于印制頭30垂直地移動(dòng)并且沿著表面16的輪廓而行。位于輪47， 48之間的中部的噴嘴41將豎直地設(shè)置在輪47， 48的豎直位置的平均值處。這樣，噴嘴41可以響應(yīng)輪47， 48安放 在表面16上時(shí)由托架45測(cè)定的硬板15的表面16的檢測(cè)位置而相對(duì) 于硬板15的表面16被動(dòng)地設(shè)置在一受控制的距離處。UV固化頭23和織物之間的距離優(yōu)選地也被控制，使得固化光總 是精確地聚焦在織物的印制的輪廓外形表面上。該距離可以這樣來控 制，通過將UV固化頭安裝成隨印制頭一起運(yùn)動(dòng)，例如通過諸如在印 制頭每側(cè)的一個(gè)光纖的鄰近印制頭的光纖來輸送UV光，或者通過將 UV固化頭安裝在單獨(dú)的支架上并且給它設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的距離調(diào)節(jié)伺 服電動(dòng)機(jī)。UV固化頭23的單獨(dú)控制可以響應(yīng)用于測(cè)量印制頭距離 的傳感器、或者響應(yīng)設(shè)置用于測(cè)量固化頭距離的單獨(dú)傳感器。如果印 制頭傳感器被用于控制固化頭到織物的距離， 一個(gè)存儲(chǔ)器可用于存儲(chǔ) 表面或者表面的一部分的圖像，這時(shí)控制器從存儲(chǔ)器獲得與織物上的 固化頭的位置相對(duì)應(yīng)的正確距離信息。替代地，UV固化頭可被固定、 并且UV光距離光源的焦距自動(dòng)地改變。無論硬板15是在其表面16上具有輪廓外形圖案或者是僅僅具有 帶織紋材料，通過保持噴嘴14與硬板15的表面16之間的精確間隔 可以保持印制質(zhì)量。圖2A顯示了在其外部上表面16上覆蓋著粗的 紡織或帶織紋織物的硬板15。當(dāng)印制頭30在橫桿28上橫向移動(dòng)時(shí)， 噴嘴14指向的硬板15的表面16上的點(diǎn)相對(duì)于印制頭30的豎直位置 常常改變一或者幾毫米。為了檢測(cè)這種距離變化，光或者激光傳感器 40b設(shè)置在印制頭30或者處于距離織物支撐平面固定高度的支架上。 傳感器40b瞬時(shí)地測(cè)量噴嘴41到硬板15的表面16的距離，并且將 測(cè)量結(jié)果傳送到控制器35。噴嘴41被安裝在位于印制頭30中的伺服電動(dòng)機(jī)50的輸出致動(dòng)器51上?？刂破?5響應(yīng)來自傳感器40b的 距離測(cè)量結(jié)果將控制信號(hào)傳送到伺服電動(dòng)機(jī)50，以便豎直移動(dòng)印制 頭30上的噴嘴41，從而保持噴嘴41到硬板15的表面16的恒定距離。由于支撐在印制裝置的構(gòu)架上時(shí)硬板的硬框架和硬板的厚度使 得硬板的上表面的位置是不可預(yù)測(cè)的，即使表面不具有織紋或者輪廓 外形，在硬板上進(jìn)行印制可以從檢測(cè)和調(diào)節(jié)從印制噴嘴到硬板表面的 距離而受益。圖1A顯示了如上所述的裝置10的替代實(shí)施例100。裝置實(shí)施例 100包括靜止構(gòu)架111，其縱向范圍由箭頭112表示，橫向范圍由箭 頭113表示。裝置100具有前端114，硬的辦公室隔板15進(jìn)入前端 114而裝載到傳送系統(tǒng)120的傳送帶121上，傳送系統(tǒng)120具有一個(gè) 或者多個(gè)運(yùn)送硬板15縱向通過裝置100的條板。傳送系統(tǒng)120的傳 送帶121在構(gòu)架111的寬度上延伸并且安放在光滑的不銹鋼真空臺(tái) 105上，真空臺(tái)上具有向上真空孔106陣列，真空孔與傳送帶121底 側(cè)連通。傳送帶121是多孔的，使得來自真空臺(tái)105的真空通過傳送 帶121傳遞到硬板15底側(cè)，以有助于重力將硬板15緊靠傳送帶121 上側(cè)保持在位。優(yōu)選地，傳送帶121具有高摩擦橡膠狀表面108以有 助于防止安放在其上的硬板水平滑動(dòng)，穿過傳送帶設(shè)置有孔109的陣 列，以有助于將真空從真空臺(tái)105傳遞到基片。傳送系統(tǒng)120的傳送帶121上表面可以在它與硬板15底側(cè)之間 提供足夠的摩擦，以防止硬板15在傳送系統(tǒng)120上水平滑動(dòng)。傳送 系統(tǒng)120還是充分地沒有彈性，使得它可以精確地向前移動(dòng)。為此， 傳送帶121具有非彈性的稀薄編織背襯107，以便給傳送帶提供尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)使得真空可以在真空臺(tái)105的孔106與傳送帶121的表 面上的孔109之間傳遞。通過來自控制器135的信號(hào)控制伺服驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)122使傳送帶121轉(zhuǎn)位(indexing)來精確地控制硬板15在構(gòu)架111 上的向前運(yùn)動(dòng)。傳送帶121因此將硬板15保持在傳送帶121上精確 已知的縱向位置，從而運(yùn)送硬板15通過裝置100的縱向范圍。傳送 帶121的這種轉(zhuǎn)位應(yīng)當(dāng)可控制到大約0.0005英寸的精確率，從而相 對(duì)于位于固定跨接件上的印制頭移動(dòng)硬板15(該實(shí)施例沒有被顯示)。在圖1A顯示的實(shí)施例100中，傳送系統(tǒng)120的傳送帶121的縱 向移動(dòng)由諸如伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)122的傳送驅(qū)動(dòng)裝置控制，以便將硬板 移動(dòng)到印制位置，并在印制之后使它向下游移動(dòng)。可以設(shè)置一個(gè)或者 多個(gè)另外的單獨(dú)可控制的驅(qū)動(dòng)裝置132以控制傳送系統(tǒng)120的下游條 板，如果有任何下游條板的話。沿著傳送系統(tǒng)120設(shè)置三個(gè)工位，包括噴墨印制工位125以及一 個(gè)或者多個(gè)固化或干燥工位，固化或干燥工位可以包括UV光固化工 位124和/或加熱干燥工位126。噴墨印制工位125包括跨接件128。 如果傳送帶121可被操作以便使硬板15相對(duì)于跨接件128精確地轉(zhuǎn) 位，跨接件可固定到構(gòu)架lll上并在其上橫向延伸。印制頭支架129 可在跨接件128上橫向移動(dòng)，并且其上具有一個(gè)或者多個(gè)噴墨印制頭 組件130。支架129優(yōu)選地固定到線性伺服電動(dòng)機(jī)131的電樞上，線 性伺服電動(dòng)機(jī)131具有在跨接件128上橫向延伸的線性排列的定子磁 鐵，如上所述，使得通過由控制器135發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)131的 定位和驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)使支架129可在跨接件128上橫向移動(dòng)。在所示實(shí)施例中，跨接件128被安裝到可移動(dòng)電樞133a， 134a 上，電樞133a， 134a安放在位于傳送系統(tǒng)120每側(cè)上的線性伺服電動(dòng)機(jī)133， 134的縱向?qū)к?33b， 134b上。 一旦通過移動(dòng)傳送帶121 將硬板15設(shè)置在跨接件128下方，當(dāng)一個(gè)圖像的橫帶在印制頭130 的連續(xù)掃描中被印制時(shí)，跨接件128沿著縱向方向被轉(zhuǎn)位，如下所述。 該轉(zhuǎn)位應(yīng)當(dāng)如所需要的精確，以確保掃描相互對(duì)齊并且可以根據(jù)需要 被隔行掃描，從而獲得所需的印制質(zhì)量和分辯率。這種精確率優(yōu)選地 為大約0.0005英寸。相對(duì)于在諸如聚乙烯的更光滑表面上進(jìn)行印制， 更低的分辯率、因而是更差的精確率對(duì)于在織物表面上進(jìn)行印制是可 接受的。圖3顯示了由四個(gè)噴墨印制頭130a-130d組成的噴墨印制頭組件 130，它們用于分別施加四分色色彩組中的四種顏色。噴墨印制頭 130a-130d分別包括128個(gè)油墨噴嘴組成的線性陣列，它們相對(duì)于構(gòu) 架111沿著縱向延伸并且位于垂直于跨接件128上的支架129的行進(jìn) 方向的直線上。每個(gè)印制頭130的噴嘴被制作并控制成在諸如硬板 15的基片上同時(shí)但是有選擇地并排噴射四分色色彩之一的UV油墨， 并且在噴嘴掃描諸如硬板15的基片時(shí)的一系列循環(huán)中這樣進(jìn)行。噴 墨印制頭組件中的噴墨印制頭130a-130d并排布置，以便當(dāng)支架129 在跨接件128上橫向移動(dòng)時(shí)在諸如硬板15的基片的同一區(qū)域上連續(xù) 印制，每個(gè)印制頭在諸如硬板15的基片的每個(gè)點(diǎn)位上依次地淀積四 種顏色之一。噴墨印制頭130a-130d中的每個(gè)可移動(dòng)地安裝到支架上，以便分 別可相對(duì)于諸如硬板15的基片的平面豎直或者垂直地移動(dòng)。每個(gè)噴 墨印制頭130a-130d到諸如硬板15的基片的平面的距離由一組伺服 機(jī)構(gòu)137a-d中的相應(yīng)一個(gè)來控制，伺服機(jī)構(gòu)被安裝到支架129上， 以便在諸如硬板15的基片的同一輪廓外形上一個(gè)緊隨另一個(gè)而行。伺服機(jī)構(gòu)137a-d響應(yīng)來自控制噴墨印制頭130a-d的控制器135的信 號(hào)，以便分別保持到諸如硬板15的基片的表面16成輪廓外形的基片 的表面的控制距離。通常，理想地是使印制頭保持到將進(jìn)行印制的表面16 —個(gè)固定 距離。這是通過在支架129的相對(duì)橫向側(cè)設(shè)置光傳感器138a， 138b 來實(shí)現(xiàn)的。印制頭組件130是雙向的，并且無論向右移動(dòng)或者向左移 動(dòng)都能夠印制。當(dāng)印制頭支架129在跨接件128上移動(dòng)時(shí)，傳感器 138a， 138b中前面的一個(gè)測(cè)量傳感器138到諸如硬板15的基片的表 面16上直接與傳感器138對(duì)齊，通常是位于傳感器138正下方的點(diǎn) 的距離。該測(cè)量結(jié)果被傳遞到控制器135，控制器記錄所測(cè)量的距離 以及在諸如硬板15的基片的表面16上獲得測(cè)量結(jié)果處的座標(biāo)。這些 座標(biāo)僅僅需要包括諸如硬板15的基片上的橫向位置，在這些位置信 息將被用于在其中獲得測(cè)量結(jié)果的支架同一行程或掃描中。但是，通 過考慮構(gòu)架111上的硬板15相對(duì)于跨接件128的位置，控制器135 也可以記錄縱向座標(biāo)。響應(yīng)測(cè)量結(jié)果，當(dāng)相應(yīng)印制頭到達(dá)諸如硬板15的基片上獲得每 個(gè)測(cè)量結(jié)果的橫向座標(biāo)處時(shí)，控制器135控制伺服機(jī)構(gòu)137，以使每 個(gè)噴墨印制頭130垂直定位成到諸如硬板15的基片的輪廓外形表面 16 —個(gè)預(yù)定距離。結(jié)果，與前面?zhèn)鞲衅?38相隔預(yù)定距離B且距離 前面?zhèn)鞲衅?38最近的印制頭130在獲得預(yù)定的測(cè)量結(jié)果之后延遲 V/B秒沿著織物的輪廓外形而行，其中V是支架129在跨接件128 上的速度。類似地，印制頭130間隔距離A，并且在前一印制頭之后 的V/A秒將分別依次沿著與第一印制頭相同輪廓外形而行。印制頭130縱向方向的尺寸確定了印制頭沿著諸如硬板15的基片的輪廓外形而行的精確率。通過使用更窄的印制頭，例如使用沿著縱向方向每個(gè)印制頭有64或32噴口的印制頭，可以保持更大的精確 率，而且可以沿著變化更大的輪廓外形而行。因此，多組印制頭130 可以在支架129上按照矩形或者其它陣列布置，使不同組的印制頭在 支架129上沿著諸如硬板15的基片和構(gòu)架111的縱向方向并排布置。 例如，每個(gè)印制頭具有64個(gè)噴口的兩組印制頭或每個(gè)印制頭具有32 個(gè)噴口的兩組印制頭將分別產(chǎn)生相同的128字點(diǎn)寬掃描，但是在輪廓 外形在諸如硬板15的基片上沿著縱向方向改變時(shí)，具有更大能力來 維持印制頭到基片的間隔。在使用UV可固化油墨的情況下，UV固化工位124如圖1A所示 地設(shè)置。它可以包括可在跨接件128下游側(cè)獨(dú)立于印制頭130橫向移 動(dòng)或者位于印制工位125下游的印制頭23，和/或可以包括安裝在支 架129上的UV光固化頭123a， 123b。當(dāng)支架129在跨接件128上橫 向移動(dòng)時(shí)，只有跟在印制頭130后面的固化頭123a， 123b被運(yùn)行， 使得UV光在油墨淀積在諸如硬板15的基片上之后照射油墨。固化 頭123a， 123b也可以移向和移離諸如硬板15的基片的平面并且可分 別由伺服機(jī)構(gòu)139a， 139b控制，以維持它們距離表面16的間隔，如 圖3所示。UV油墨的合適固化要求UV光被聚焦到帶有油墨的表面 上。因此，移動(dòng)UV固化頭123a， 123b以維持到表面16的恒定距離 將維持固化UV光的聚焦。UV光固化頭通常制作成急劇地將窄的縱 向延伸UV光束聚焦到被印制表面上。因此，代替物理上移動(dòng)UV光 固化頭或光源123a， 123b，光固化頭123a， 123b的焦距可被改變以 適應(yīng)諸如硬板15的基片的輪廓外形。在使用中，光固化頭123可以 類似地制作成相對(duì)于諸如硬板15的基片的表面16垂直移動(dòng)。加熱固化或者干燥工位126可以在印制工位125和UV光固化工 位124下游固定到構(gòu)架111上，并且也可以離線設(shè)置。這種干燥工位 126可用于通過熱氣、輻射或者其它加熱技術(shù)干燥溶劑型油墨。它也 可以用于進(jìn)一步固化或干燥UV油墨。由于支撐在印制裝置的構(gòu)架上時(shí)硬板的硬框架和硬板的厚度使 得硬板的上表面的位置是不可預(yù)測(cè)的，即使表面不具有織紋或者輪廓 外形，在硬板上進(jìn)行印制可以從檢測(cè)和調(diào)節(jié)從印制噴嘴到硬板表面的 距離而受益。上述描述代表了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí) 到，在不脫離本發(fā)明原理的情況下可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行不同的改變和增 添。
權(quán)利要求
1、一種在基片上噴墨印制UV可固化油墨的方法，所述基片可由熱敏感的硬或其它材料形成，所述方法包括與基片近似平行地移動(dòng)其上具有噴墨印制頭的印制頭支架；將油墨從印制頭經(jīng)過預(yù)定距離噴射到基片表面上；在印制頭支架上設(shè)置至少一個(gè)冷UV燈，所述冷UV燈定向成充分靠近油墨噴射到所述表面的位置將UV能量導(dǎo)向所述基片表面，以便在所述表面上大體上固化噴射的油墨滴；所述冷UV燈可有效地發(fā)射充足的UV能量到噴射的油墨上以大體上固化噴射的油墨，而不會(huì)發(fā)射將加熱基片使基片變形、以便當(dāng)所述基片處于所述印制頭下方時(shí)顯著地改變所述基片與所述印制頭之間預(yù)定距離的其它波長(zhǎng)的充足輻射；以及給所述基片施加真空，以幫助保持所述基片與所述印制頭之間的預(yù)定距離。
2、 一種噴墨印制裝置，用于以UV可固化油墨在大體上硬的基 片上進(jìn)行印制，當(dāng)被加熱時(shí)所述基片趨于向著印制頭變形，所述噴墨 印制裝置包括限定基片支撐平面的基片支撐件；給所述基片施加真空以幫助保持所述基片與印制頭之間距離的 真空源；平行于所述平面延伸的印制頭軌道，所述印制頭軌道具有在其上 可移動(dòng)的印制頭支架；在所述印制頭支架上的至少一個(gè)噴墨印制頭；以及至少一個(gè)冷uv燈，所述冷uv燈位于所述印制頭支架上充分靠近所述噴墨印制頭，以便當(dāng)從所述噴墨印制頭向所述基片上噴射油墨時(shí)將油墨在所述基片上大體上固化在位；所述冷UV燈構(gòu)造成發(fā)射充足的UV能量以大體上固化噴射到所 述基片上的油墨，而不會(huì)加熱以使處于所述印制頭下方的所述基片熱變形。
3. 如權(quán)利要求2所述的噴墨印制裝置，其特征在于，還包括至少兩個(gè)冷UV固化燈，在所述印制頭支架上所述噴墨印制頭每 側(cè)都設(shè)置一個(gè)冷UV固化燈，使得當(dāng)所述印制頭支架在所述軌道上沿 著兩個(gè)相反方向中的任一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)， 一個(gè)冷UV固化燈在所述噴 墨印制頭前面， 一個(gè)冷UV固化燈在所述噴墨印制頭后面；以及控制器，所述控制器可被操作以啟動(dòng)至少一個(gè)冷UV固化燈，以 使由所述噴墨印制頭噴射到基片表面上的油墨暴露于紫外光。
4. 一種從印制頭向大體上硬的基片分配UV可固化油墨的方法， 所述基片由暴露于輻射能量下趨于至少暫時(shí)變形的材料形成，所述方法包括在印制工位與基片近似平行地移動(dòng)具有冷UV燈的印制頭； 從印制頭向基片表面分配UV可固化油墨； 給所述基片施加真空，以有助于保持所述基片在位；以及 將UV輻射從冷UV燈導(dǎo)向基片表面以大體上固化油墨，而不會(huì)發(fā)射當(dāng)所述基片處于印制工位時(shí)顯著地使基片變形以顯著地改變所述基片與所述印制頭之間距離的輻射。
5. 一種用于在基片上進(jìn)行印制的噴墨印制裝置，所述噴墨印制裝置包括構(gòu)造成通過真空保持基片的真空臺(tái)； 印制頭支架；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起相對(duì)于所 述基片移動(dòng)到不同位置的印制頭；以及連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起移動(dòng)的冷 UV燈，所述冷UV燈構(gòu)造成將一定量的UV能量導(dǎo)向所述基片，所 述一定量的UV能量足以大體上固化從所述印制頭分配到所述基片 上的油墨，但不足以使所述基片大體上熱變形。
6、 如權(quán)利要求5所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述基片 是泡沫板。
7、 如權(quán)利要求5所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷UV 燈包括有限帶寬的UV源。
8、 如權(quán)利要求5所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷UV 燈包括至少一個(gè)UV燈；反射器，所述反射器具有構(gòu)造成將UV光從所述至少一個(gè)UV燈 后面導(dǎo)向所述基片的表面；以及連接到所述反射器的流體冷卻系統(tǒng)。
9、 如權(quán)利要求5所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷UV 燈消耗每線性英寸至少大約125瓦的功率。
10、 如權(quán)利要求5所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷 UV燈能夠在每線性英寸至少200瓦的功率消耗下運(yùn)行。
11、 如權(quán)利要求5所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷 UV燈包括相對(duì)于所述印制頭固定、并且發(fā)射UV光的至少一個(gè)燈； 反射器，所述反射器具有構(gòu)造成將uv光從所述至少一個(gè)燈后面 導(dǎo)向所述基片的表面；以及連接到所述反射器的流體冷卻系統(tǒng)。
12、 一種用于在基片上進(jìn)行印制的噴墨印制裝置，所述噴墨印制 裝置包括印制頭支架；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起相對(duì)于所 述基片移動(dòng)到不同位置的印制頭；以及造成將一定量的UV能量導(dǎo)向所述基片的冷UV固化頭，所述一 定量的UV能量足以至少大體上固化從所述印制頭分配到所述基片 上的油墨，但不足以使所述基片大體上熱變形，所述冷UV固化頭包 括相對(duì)于所述印制頭固定、并且發(fā)射UV光的至少一個(gè)燈；反射器，所述反射器具有構(gòu)造成將UV光從所述至少一個(gè)燈 后面導(dǎo)向所述基片的表面；連接到所述反射器的流體冷卻系統(tǒng)；以及大體上可透過UV輻射、大體上可吸收紅外輻射、且由耐溫 和耐輻射材料制成的中空管，所述中空管延伸所述印制頭的長(zhǎng)度、并 位于所述至少一個(gè)燈與所述基片之間。
13、 如權(quán)利要求12所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷 UV固化頭包括第二流體冷卻系統(tǒng)，所述第二流體冷卻系統(tǒng)連接到所述中空管以 除去來自由所述中空管產(chǎn)生的紅外輻射的熱能量。
14、 一種用于在可變形基片上進(jìn)行印制的噴墨印制裝置，所述噴墨印制裝置包括 印制頭支架；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起相對(duì)于所 述可變形基片移動(dòng)到不同位置的印制頭，所述印制頭構(gòu)造成將油墨噴 射到所述可變形基片上；構(gòu)造成通過真空保持基片的真空臺(tái)；以及位于所述印制頭支架上的冷UV燈，所述冷UV燈構(gòu)造成將UV 能量導(dǎo)向所述可變形基片，以大體上固化噴射的油墨，而不會(huì)將使所 述基片大體上變形的能量導(dǎo)向所述基片；所述冷UV燈包括反射器，所述反射器具有構(gòu)造成將UV光從所述燈導(dǎo)向所述可變 形基片的表面；以及構(gòu)造成從所述燈帶走熱量的冷卻系統(tǒng)。
15、 如權(quán)利要求14所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述冷 UV固化頭包括至少兩個(gè)燈，在所述印制頭每側(cè)都設(shè)置一個(gè)燈，每個(gè)燈具有反射器，所述反射器具有構(gòu)造成將UV光從每個(gè)燈后面導(dǎo)向所述可變形基 片的表面；所述噴墨印制裝置還包括構(gòu)造成從每個(gè)反射器帶走熱量的 冷卻系統(tǒng)。
16、 如權(quán)利要求14所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述真 空臺(tái)具有位于其中的真空口以及連接到所述真空口的真空系統(tǒng)。
17、 如權(quán)利要求14所述的噴墨印制裝置，其特征在于，所述基 片是泡沬板。
18、 一種用于在可變形基片上進(jìn)行印制的噴墨印制裝置，所述噴 墨印制裝置包括印制頭支架；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起相對(duì)于所 述可變形基片移動(dòng)到不同位置的印制頭；基片支撐臺(tái)，所述基片支撐臺(tái)構(gòu)造成用于支撐所述可變形基片，以便由所述印制頭在其上進(jìn)行印制；以及位于所述印制頭支架上、并構(gòu)造成將UV能量導(dǎo)向所述基片的冷 UV固化頭；所述冷UV固化頭包括至少一個(gè)燈，所述至少一個(gè)燈具有每線性 英寸至少大約125瓦的功率消耗；大體上可透過UV輻射、大體上可吸收紅外輻射、且由耐溫和耐 輻射材料制成的中空管，所述中空管延伸所述印制頭的長(zhǎng)度、并位于 所述至少一個(gè)燈與所述基片之間；以及連接到所述中空管以除去來自由所述中空管產(chǎn)生的紅外輻射的 熱能量的流體冷卻系統(tǒng)。
19、 一種用UV可固化油墨在通過真空保持到支撐表面上的硬基 片上噴墨印制的方法，所述方法包括與基片大體上平行地移動(dòng)其上具有噴墨印制頭和冷UV燈的印制 頭支架；給所述基片施加真空；導(dǎo)向所述基片以大體上固化油墨，而不會(huì)發(fā)射將使處于所述印制頭下 方的所述基片變形以顯著地改變所述印制頭與所述基片之間距離的 充足能量。
20、 一種用于在硬基片上進(jìn)行印制的噴墨印制裝置，所述噴墨印制裝置包括印制頭支架；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起相對(duì)于所 述基片移動(dòng)到不同位置的印制頭；構(gòu)造成通過真空將基片保持在位、并有助于保持所述基片與所述 印制頭之間距離的真空臺(tái)；以及連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起移動(dòng)的冷 UV燈，所述冷UV燈構(gòu)造成將能量導(dǎo)向所述基片表面以大體上固化 噴射的油墨，而不會(huì)發(fā)射將使處于所述印制頭下方的所述基片變形以 大體上改變所述基片與所述印制頭之間距離的充足能量。
21、 一種在熱敏感基片上印制UV可固化油墨的方法，所述方 法包括與基片近似平行地移動(dòng)其上具有印制頭和冷UV燈的印制頭支架；從所述印制頭向所述基片散布UV可固化油墨；從所述冷UV燈向所述基片發(fā)射充足的UV能量以大體上固化油 墨，同時(shí)a)過濾由所述冷UV燈發(fā)射的不需要能量以防止所述基片 變形到將顯著地降低印制質(zhì)量的水平，以及b)將所述基片保持在位； 以及通過冷卻系統(tǒng)除去由UV源產(chǎn)生的熱量。
22、 一種在熱敏感基片上印制UV可固化油墨的噴墨印制機(jī)，所述噴墨印制機(jī)包括印制頭支架；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起移動(dòng)的印制頭；連接到所述印制頭支架、并且可與所述印制頭支架一起移動(dòng)的至 少一個(gè)UV燈，所述UV燈具有一個(gè)或多個(gè)過濾器，所述過濾器構(gòu)造 成阻止至少一部分由所述UV燈發(fā)射的不需要能量接觸所述基片；有助于保持所述基片在位的真空臺(tái)；以及除去由UV燈產(chǎn)生的熱量的冷卻系統(tǒng)；其中，所述噴墨印制機(jī)構(gòu)造成通過發(fā)射充足的UV能量以大體上 固化散布在所述基片上的油墨、并且過濾由所述UV燈發(fā)射的不需要 能量而在保持所述基片與所述印制頭之間距離的同時(shí)大體上固化油墨。
23、 一種從噴墨印制頭向硬基片噴墨印制UV可固化油墨的方法， 所述基片由在印制工位暴露于輻射固化能量下趨于沿著所述印制頭 的方向至少暫時(shí)變形的材料形成，所述方法包括在印制工位與基片 近似平行地移動(dòng)其上具有噴墨印制頭的印制頭支架；從印制頭向基片 表面噴射油墨；在印制頭支架上設(shè)置至少一個(gè)冷UV固化組件，所述 冷UV固化組件緊鄰所述印制頭并可與所述印制頭一起移動(dòng)，所述冷 UV固化組件定向成在印制工位充分靠近油墨噴射到所述表面的位置 將UV能量導(dǎo)向所述基片表面，以便在所述表面上固化噴射的油墨 滴；以及所述冷UV固化組件可有效地向油墨發(fā)射充足的UV光以大 體上固化油墨，而不會(huì)發(fā)射在印制工位加熱基片使基片即使暫時(shí)變形的輻射。
24、 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)從印制頭到所述基片的距離，以便使所述印制頭位于到油墨從印制頭噴到 其上的基片表面預(yù)定距離處。
25、 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)來自 光源的UV光的距離，以便將UV光聚焦到帶有噴射的油墨的表面上。
26、 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)從UV 光源到帶有噴射的油墨的表面的焦距，從而當(dāng)從光源到所述表面的距 離變化時(shí)維持UV光聚焦到所述表面上。
27、 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括通過使噴 射的油墨暴露于紫外光而至少部分地固化噴射到所述表面上的油墨， 隨后加熱其上具有至少部分地固化油墨的表面，以減少基片上油墨的 非聚合單體的含量。
28、 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，加熱步驟包括使 熱氣在其上具有至少部分地固化的UV光固化油墨的基片表面上流 動(dòng)，以從基片上去除油墨未固化的組分。
29、 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括檢測(cè)基片 表面相對(duì)于支架的位置；以及響應(yīng)于所述檢測(cè)調(diào)節(jié)從印制頭到所述基 片的平面的距離。
30、 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于在移動(dòng)印制頭支 架時(shí)進(jìn)行位置檢測(cè)；以及調(diào)節(jié)包括當(dāng)印制頭支架移動(dòng)時(shí)改變印制頭相 對(duì)于所述基片的平面的位置，以響應(yīng)檢測(cè)的位置維持從印制頭到基片 表面的預(yù)定距離。
31、 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，在印制頭支架上設(shè)置至少一個(gè)冷uv固化組件包括緊鄰印制頭設(shè)置至少兩個(gè)冷uv固 化頭，在印制頭每側(cè)具有一個(gè)冷uv固化頭，所述冷uv固化頭可與 印制頭一起移動(dòng)，所述冷uv固化頭定向成在印制工位充分靠近油墨噴射到所述表面的位置將uv能量導(dǎo)向所述基片表面；所述冷uv固化頭可交替地被賦予能量以便在印制頭支架后側(cè)將uv能量導(dǎo)向所述基片表面。
32、 一種從噴墨印制頭向硬基片噴射uv可固化油墨以便在基片表面上進(jìn)行印制的裝置，所述基片由在印制工位暴露于輻射固化能量下趨于沿著所述印制頭的方向至少暫時(shí)變形的材料形成，所述裝置包括在印制工位限定基片支撐平面的基片支撐件；平行于所述平面延伸的印制頭軌道，所述印制頭軌道具有在其上可移動(dòng)的印制頭支架；在所述印制頭支架上的至少一個(gè)噴墨印制頭；位于所述印制頭支架上 的至少一個(gè)uy固化頭，所述uy固化頭緊鄰所述印制頭并可與所述印制頭一起移動(dòng)，所述uv固化頭充分靠近所述噴墨印制頭以便當(dāng)從 所述噴墨印制頭向所述基片上噴射油墨時(shí)將油墨滴在所述基片上固 化在位；以及所述uv固化頭構(gòu)造成發(fā)射充足的uv能量以大體上固 化噴射到所述基片上的油墨，而不會(huì)使由這種材料形成的基片在印制 工位時(shí)即使暫時(shí)地加熱和熱變形，從而使正被印制的材料表面不會(huì)從 印制平面移動(dòng)。
33、 如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，還包括分別可 移動(dòng)地支撐在支架上、并且指向由基片支撐件支撐的基片表面的多個(gè) 印制頭；可運(yùn)行以確定基片表面上的部位的傳感器；所述多個(gè)印制頭 響應(yīng)于所述傳感器可分別并且有選擇地垂直于所述平面移動(dòng)到距離 基片表面上確定部位預(yù)定距離處；以及控制器，所述控制器可操作以移動(dòng)和控制所述多個(gè)印制頭，以便通過將油墨從印制頭經(jīng)過預(yù)定距離 噴射到基片表面上在所述基片上進(jìn)行印制。
34、 如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)UV 固化頭包括至少兩個(gè)冷UV固化頭，在所述印制頭支架上所述噴墨印 制頭每側(cè)都設(shè)置一個(gè)冷UV固化頭，使得當(dāng)所述印制頭支架在所述軌 道上沿著兩個(gè)相反方向中的任一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)， 一個(gè)冷UV固化頭在 所述噴墨印制頭前面， 一個(gè)冷UV固化頭在所述噴墨印制頭后面；以 及所述控制器可被操作以至少啟動(dòng)冷UV固化頭中后面的一個(gè)，以便 在暴露的油墨噴射到其上的表面上沿著所述印制頭支架的同一路徑 使由所述噴墨印制頭噴射到基片表面上的油墨暴露于紫外光。
35、 如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述UV固化頭 可相對(duì)于所述平面移動(dòng)；以及所述控制器可被操作以移動(dòng)所述UV固 化頭，以保持將來自所述UV固化頭的UV光聚焦到噴射在所述基片 表面上的油墨上。
36、 如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置成加 熱基片上暴露于UV光的油墨的加熱工位。
37、 如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，所述加熱工位包 括定向成將熱氣引導(dǎo)至支撐件上的基片的鼓風(fēng)機(jī)。
38、 如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述噴墨印制頭 包括沿著支架移動(dòng)方向間隔的多個(gè)可單獨(dú)移動(dòng)的印制頭，以便依次地 通過基片的同一區(qū)域，每個(gè)印制頭在基片上印制一組色彩中的一種； 所述多個(gè)印制頭響應(yīng)傳感器可分別并且有選擇地垂直于所述平面移 動(dòng)，從而保持油墨從每個(gè)印制頭行進(jìn)到基片表面的恒定距離；以及控 制器，所述控制器可操作以便在支架移動(dòng)通過基片時(shí)控制所述多個(gè)印制頭依次沿著基片表面輪廓外形而行。
39、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)噴墨印 制頭包括垂直于支架移動(dòng)方向并排布置在支架上的多組可分別移動(dòng) 的印制頭，使得每個(gè)印制頭可以保持距離其上基片輪廓外形沿著垂直 于支架移動(dòng)方向變化的基片一個(gè)受控的間隔。
40、 如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)噴墨印 制頭包括垂直于支架移動(dòng)方向并排布置在支架上的多個(gè)可分別移動(dòng) 的印制頭，使得每個(gè)印制頭可以保持距離其上基片輪廓外形沿著垂直 于支架移動(dòng)方向變化的基片一個(gè)受控的間隔。
41、 如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，位于所述印制頭 支架上的所述至少一個(gè)UV固化頭包括位于所述印制頭支架上的至 少兩個(gè)UV固化頭，在所述噴墨印制頭每側(cè)都設(shè)置一個(gè)UV固化頭， 所述UV固化頭充分靠近所述噴墨印制頭以便當(dāng)從所述噴墨印制頭 向所述基片上噴射油墨時(shí)將油墨滴在所述基片上固化在位；以及所述 裝置還包括控制器，所述控制器可操作以控制所述印制頭在所述基片 上以雙向掃描運(yùn)動(dòng)進(jìn)行印制、并且可交替地啟動(dòng)所述UV固化頭以使 在所述印制頭后側(cè)的噴射油墨暴露于UV光。
42、 一種在基片上進(jìn)行印制的裝置，所述基片暴露于來自固化頭 的能量時(shí)趨于變形，所述裝置包括支撐基片以便在基片上進(jìn)行印制 的基片支撐件；橫過所述基片支撐件延伸的印制頭軌道，所述印制頭 軌道具有在其上可移動(dòng)的印制頭支架；可操作以在基片支撐件上的基 片與所述軌道之間賦予縱向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器；可操作以在所述軌道上橫 向地以掃描運(yùn)動(dòng)移動(dòng)印制頭支架的印制頭支架電動(dòng)機(jī)；在所述印制頭 支架上的至少一個(gè)噴墨印制頭；控制器，所述控制器可操作以控制驅(qū)動(dòng)器、印制頭支架電動(dòng)機(jī)和所述印制頭，從而選擇性地將uv可固化油墨噴射到位于支撐件上的基片上，使所述印制頭支架在所述軌道相對(duì)于所述基片遞增地縱向移動(dòng)時(shí)以連續(xù)的橫向排雙向運(yùn)動(dòng)；位于所述 印制頭支架上的一對(duì)冷UV固化頭，在所述噴墨印制頭每側(cè)設(shè)置一個(gè) 冷UV固化頭，所述冷UV固化頭充分靠近所述噴墨印制頭以便當(dāng)已 經(jīng)從所述噴墨印制頭向所述基片上噴射油墨時(shí)將油墨滴在所述基片 上固化在位，同時(shí)給在所述噴墨印制頭附近的所述基片賦予足夠低的 熱能量以避免油墨噴射到其上的基片即使暫時(shí)的變形；以及控制器， 所述控制器可操作以控制所述冷UV固化頭，以便當(dāng)所述印制頭正在 印制時(shí)啟動(dòng)在所述印制頭后側(cè)的所述冷UV固化頭和停止在所述印 制頭前側(cè)的所述冷UV固化頭。
43、 一種在基片上進(jìn)行印制的方法，包括與基片被支撐在其上的平面相平行地移動(dòng)其上具有多個(gè)噴墨印 制頭的印制頭支架，所述基片具有相對(duì)于所述平面變化的表面；分別調(diào)節(jié)從每個(gè)印制頭到所述平面的距離，以便使每個(gè)印制頭位 于到油墨從印制頭噴到其上的基片表面一個(gè)預(yù)定距離處；以及將油墨從印制頭經(jīng)過預(yù)定距離噴射到基片表面上。
44、 一種在覆蓋基片的硬板上進(jìn)行印制的方法，包括 與硬板相平行地移動(dòng)其上具有多個(gè)噴墨印制頭的印制頭支架，所述印制頭朝向硬板表面；自動(dòng)且分別地調(diào)節(jié)每個(gè)印制頭到基片表面的距離，以便維持印制 頭與硬板表面之間的預(yù)定距離，噴射的油墨經(jīng)過該預(yù)定距離從印制頭 飛行到硬板表面；以及在移動(dòng)印制頭支架的同時(shí)，將油墨從印制頭經(jīng)過預(yù)定距離噴射到硬板表面上。
45. 一種用于在基片的三維表面上進(jìn)行印制的裝置，包括 限定基片支撐平面的基片支撐件； 平行于所述平面延伸的印制頭軌道；分別可移動(dòng)地支撐在軌道上的多個(gè)噴墨印制頭，噴墨印制頭朝向 由基片支撐件支撐的基片表面；可運(yùn)行以確定基片表面上的位置的傳感器；印制頭響應(yīng)傳感器可分別和有選擇地垂直于所述平面移動(dòng)到至 基片表面上的確定位置預(yù)定距離；以及控制器，所述控制器可運(yùn)行以移動(dòng)和控制印制頭，從而通過使油 墨從印制頭經(jīng)過預(yù)定距離噴射到基片上來在基片上進(jìn)行印制。
46. 一種在基片上進(jìn)行印制的方法，包括在向基片施加油墨時(shí)自 動(dòng)地調(diào)節(jié)噴墨印制頭的位置，使得從印制頭噴射到基片表面的油墨經(jīng) 過的距離保持均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在基片上進(jìn)行印制的方法、裝置和系統(tǒng)。在基片上噴墨印制UV可固化油墨的方法包括與基片近似平行地移動(dòng)其上具有噴墨印制頭的印制頭支架；將油墨從印制頭經(jīng)預(yù)定距離噴射到基片表面；在印制頭支架上設(shè)置至少一個(gè)冷UV燈，冷UV燈定向成充分靠近油墨噴射到所述表面的位置將UV能量導(dǎo)向基片表面，以便在所述表面上固化噴射的油墨滴；冷UV燈可有效地發(fā)射充足的UV能量到噴射的油墨上以固化噴射的油墨，而不會(huì)發(fā)射將加熱基片使基片變形、以便當(dāng)所述基片處于印制頭下方時(shí)顯著地改變基片與印制頭之間預(yù)定距離的其它波長(zhǎng)的充足輻射；以及給基片施加真空，以幫助保持基片與印制頭之間的預(yù)定距離。
文檔編號(hào)B41J3/407GK101219611SQ2007101819
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月30日
發(fā)明者理查德·N·科多 申請(qǐng)人:L&P產(chǎn)權(quán)管理公司