專利名稱：處理圖像接收片材的方法以及采用這種方法的熱熔噴墨打印機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在熱熔噴墨打印機中處理圖像接收片材的方法，其中片材前進到熱熔油墨施加到片材上的打印表面，并且本發(fā)明涉及一種采用該方法的打印機。
背景技術(shù)：
US6196672B1披露一種熱熔噴墨打印機，其中為了加速將片材加熱到確保油墨適當固化的溫度，設置最好具有比打印表面高的表面溫度的預熱器。
在其中紙張片材或類似的圖像接收片材用作記錄介質(zhì)的打印機中，紙張趨于皺褶的趨勢有時會構(gòu)成嚴重的問題。皺褶現(xiàn)象與紙張和類似材料趨于從環(huán)境空氣吸收潮濕并且按照其濕度膨脹和收縮的事實相關(guān)。通常，膨脹和收縮不是各向同性的，并且特別是在其中紙張纖維主要取向的方向上是顯著的。當紙張內(nèi)的濕度存在一定程度的梯度時，那么紙張的較潮濕的部分將比較干燥的部分膨脹更多，這不可避免地造成皺褶或皺紋的產(chǎn)生。
在特別是大格式打印機的噴墨打印機的典型設置中，紙張在平的紙張支承板上間歇前進，同時滑架在紙張上前后運動，并且安裝在滑架上的噴墨打印頭啟動以便將油墨液滴噴射到紙張上，從而形成打印圖像。由于滑架以相對高速運動，噴射到紙張上的油墨液滴出現(xiàn)某些偏差，并且在某些偏離的位置上在紙張上沉積。偏離大小與油墨液滴的飛行距離成比例。因此，當在紙張上出現(xiàn)皺褶時，飛行距離是不均勻的，并且因此油墨在紙張上的點的偏離也變得不均勻，使得打印圖像的質(zhì)量退化。
在熱熔噴墨打印機中，油墨在室溫下固化，并且在油墨液滴噴射到紙張之前，必須加熱到其熔點以上，通常在100℃大小的等級。因此，當圖像正在打印時，紙張通過高溫油墨加熱，并且已經(jīng)吸收在紙張中的水的一部分將蒸發(fā)。這造成打印站區(qū)域內(nèi)的紙張濕度梯度增加，并且容易出現(xiàn)皺褶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種有效抑止皺褶現(xiàn)象的方法和一種熱熔噴墨打印機。
按照本發(fā)明，片材在其到達打印表面之前加熱到高于第二溫度的第一溫度，第二溫度是其將在打印表面上采用的溫度。
本發(fā)明基于以下考慮。當紙張片材保持在顯著高于片材以前具有的溫度的溫度時，已經(jīng)吸收在紙張內(nèi)的潮濕將逐漸散發(fā)，并且紙張將收縮。但是，紙張的濕度不線性減小，而是根據(jù)類似于指數(shù)函數(shù)的曲線以某個時間常數(shù)衰減。因此，最初，濕度梯度是陡峭的，并且隨著時間推移越來越平緩。在較高溫度下，時間常數(shù)將較小，并且濕度更加快速衰減。由于，按照本發(fā)明，片材加熱到相對高溫下，濕度在相對短的時間內(nèi)沿著衰減曲線的初始陡峭部分運動，并且當紙張到達打印表面時，濕度已經(jīng)處于曲線的平緩“尾部”，由于打印表面上的溫度較低，該曲線將更加平緩。因此，當紙張在打印表面上前進時，濕度的時間梯度將很小，并且因此空間濕度梯度將同樣很小，使得片材的皺褶趨勢顯著減小。
本發(fā)明的更加特定的實施例和其它細節(jié)表示在所附權(quán)利要求中。
當片材加熱到較高溫度時，已經(jīng)描述的效果更加顯著。另一方面，該溫度應該不變得太高，從而防止紙張損壞。此外，紙張過大的初始溫度將延緩打印過程中所施加的油墨固化。因此，最好是，如果溫度以攝氏度測量的話，紙張預熱的第一溫度應該高于打印表面上的第二溫度的25％。例如，如果打印表面上紙張的平均溫度是32℃，那么紙張應該預熱到大約38℃的溫度。
同樣最好的是紙張暴露于較高的第一溫度長達相對長的時間，這意味著沿著紙張輸送路徑的預熱區(qū)域應該相對長，當然沒有造成紙張供應過程中過多延遲，并且沒有造成打印機的總體尺寸過大。在優(yōu)選實施例中，在位于打印表面下面的紙庫中，紙張例如以環(huán)形幅材的形式存儲在卷筒上，并且預熱區(qū)域設置在將紙張偏轉(zhuǎn)到水平方向并且將其供應到打印表面上的供應輥的上游的紙張供應路徑的傾斜部分內(nèi)。這允許提供足夠長的預熱區(qū)域而不顯著增加打印機的面積，并且同樣允許將加熱區(qū)域靠近打印表面布置，使得紙張在其到達打印表面之前再次冷卻。如果紙張以幅材形式供應，紙張的纖維主要在幅材的橫向上取向，并且隨后收縮將主要出現(xiàn)在幅材的寬度方向。因此，由濕度梯度產(chǎn)生的皺褶將在幅材的縱向上延伸。那么，幅材在其通過供應輥之上時進行彎曲的事實有助于平緩預熱過程中產(chǎn)生的任何皺褶。
最好是，打印機包括布置成檢測環(huán)境空氣的濕度的濕度傳感器以及適用于控制預熱過程以響應所檢測濕度的控制系統(tǒng)。當空氣相對干燥時，皺褶趨勢很小，并且預熱溫度可較低，或者可以完全省略熱處理，以便節(jié)省能源。另一方面，當環(huán)境濕度增加，這可由濕度傳感器檢測，并且加熱器自動啟動，以便緩和皺褶現(xiàn)象，并且確保很高的打印質(zhì)量。
預熱溫度也可以適用于正在處理的紙張類型。例如，當紙庫具有存儲不同寬度或不同紙張質(zhì)量的幅材的多個卷筒時，預熱溫度可自動轉(zhuǎn)換到最適用于正在處理的紙張類型的數(shù)值。同樣，加熱器的有效區(qū)域的寬度可自動適用于幅材的寬度，因此可以避免能源浪費。
當處理例如塑料膠片的非紙張記錄介質(zhì)時也可采用預熱處理。在這種情況下，片材將對于濕度不太敏感，而是具有較大的熱膨脹系數(shù)，使得皺褶可通過溫度中的梯度來造成。那么，預熱溫度將選擇成只略微高于打印表面上的溫度，使得片材到達打印表面時的溫度將與打印表面本身的溫度相符。


現(xiàn)在結(jié)合附圖將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。附圖中圖1表示按照本發(fā)明的熱熔噴墨打印機的紙張輸送系統(tǒng)的示意垂直截面圖；圖2是紙張片材的示意圖，表示由紙張中濕度梯度造成的皺褶；以及圖3是表示在時間過程中紙張中的濕度如何變化的視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，熱熔噴墨打印機包括框架10(只以虛線表示)，并且容納紙庫12以及適用于將紙張片材16供應到框架10的頂部側(cè)上的打印站18的紙張供應系統(tǒng)14。在打印站18，紙張16通過真空系統(tǒng)(未示出)貼靠穿孔的紙張支承板20的平頂部表面(打印表面)抽吸?；?2布置成在片材16上在垂直于圖1附圖平面的方向上前后運動。因此，通過啟動打印頭24，在滑架22的每個行程中打印圖像列。接著，片材16在箭頭A所示的方向上前進適當長度的一步，使得可以打印下一列。排出系統(tǒng)26將片材排出到托盤28上，托盤在所示實例中容納已經(jīng)打印的片材30。片材支承板20進行溫度控制，以便控制已經(jīng)沉積在紙張上的熱熔油墨的冷卻速度和固化。例如，片材支承板20的打印表面的溫度保持在32℃。
紙庫12包括一組六個卷筒32，每個卷筒提供環(huán)形幅材34形式的打印紙。卷筒32布置成三排，來自每個卷筒的幅材34通過各自相關(guān)成對的輸送輥子36拉出。引導板38的配置限定在紙庫頂部側(cè)與公共供應路徑42匯合的窄小供應路徑40的分支系統(tǒng)。成對的輸送輥子36有選擇地進行驅(qū)動以便將幅材34從所選的一個卷筒32供應到公共供應路徑42。將理解到卷筒32可包括不同質(zhì)量的紙張，并且可以是例如塑料膠片或類似材料的非紙張記錄介質(zhì)。另外，卷筒32的幅材的寬度可以不同，使得打印片材可以不同格式形成，例如從A4到A0的范圍。
從公共供應路徑42，所選幅材引導通過切割機構(gòu)44以便將幅材切割成所選的片材長度，并且切割的片材16接著引導通過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和張緊輥子46和引導板48到達供應輥子50，從中紙張輸送到片材支承板20上。
在從卷筒32到供應輥子50的路徑上，特別是在環(huán)境空氣的相對濕度RH很高時，幅材34和片材16分別不可避免地暴露于環(huán)境空氣中，因此將吸收潮濕。在所示實施例中，紙張?zhí)貏e暴露于切割機構(gòu)44附近的環(huán)境空氣中。
當紙張的濕度增加時，它特別是趨于在紙張內(nèi)的纖維主要取向的方向上膨脹。通常，這是與幅材的縱向橫向的方向。當片材16在以此方式膨脹之后到達片材支承板20并且通過沉積其上的熱熔油墨加熱時，紙張內(nèi)所含水的一部分將蒸發(fā)，并且紙張將在紙張的寬度方向上再次收縮。因此，由于在紙張中存在濕度梯度，所伴隨的片材寬度減小造成皺褶形成。這種現(xiàn)象夸大地表示在圖2中，其中虛線表示紙張16的較潮濕部分52和較干燥部分54之間的大致邊界。較干燥部分54在寬度上的收縮造成在部分52內(nèi)皺褶56的形成。
為了特別是在打印站18的區(qū)域內(nèi)減小這種皺褶56的出現(xiàn)，加熱器60設置在供應輥子50的上游的紙張供應路徑的傾斜部分內(nèi)，使得在紙張到達打印站之前紙張16的濕度已經(jīng)減小。加熱器60可例如通過片材16沿其引導的加熱板形成。由于片材可在其沿著加熱器經(jīng)過時皺褶，傳遞到片材上的熱量最好不僅通過直接接觸而且通過熱輻射來實現(xiàn)。作為選擇，加熱器還可通過熱空氣吹送器的輻射器來形成。加熱器上的紙張的頂部表面最好暴露于環(huán)境空氣，使得從紙張蒸發(fā)的潮氣有效地通過對流去除。
加熱器60通過電控制系統(tǒng)63控制，該系統(tǒng)還連接到濕度傳感器64上。在所示的實例中，傳感器64布置在可檢測靠近紙張?zhí)貏e暴露于環(huán)境空氣的紙張供應路徑的一部分的空氣濕度。因此，當空氣濕度高時，加熱器60加熱到較高溫度以便更加有效地驅(qū)散紙張中的潮氣。當空氣濕度較低時，加熱器60的溫度可減小，使得同樣減小能源消耗。在例如40％RH的極限值以下，加熱器60可完全關(guān)閉，這是由于皺褶程度總是在許可范圍內(nèi)。
根據(jù)所選擇卷筒32上打印介質(zhì)的質(zhì)量(例如紙張重量)，控制系統(tǒng)62還可編程以便在檢測空氣濕度和加熱器60的溫度之間建立不同的關(guān)系。例如，可以改變用于在加熱器啟動和關(guān)閉之間轉(zhuǎn)換的閾值。
另外，加熱器60可在寬度上分段，加熱器的有效部分的寬度將自動適用于紙張幅材的寬度，以避免熱能浪費。
當環(huán)境空氣的濕度高時，加熱器60將片材16加熱到例如38℃的溫度。此溫度高于打印表面(32℃)的溫度。這種預熱措施的效果將結(jié)合圖3進行說明。
當片材16朝著供應輥子50間歇供應時，沿著加熱器逐漸運行的片材某些區(qū)域的濕度將跟隨圖3所示的“衰減”曲線66。該曲線開始相對陡峭，并且隨著時間變得平緩。如果片材16恒定保持在38℃的溫度，濕度將跟隨曲線66的平緩尾部，如圖3虛線所示。
但是，在某個時間點11，紙張上的相關(guān)區(qū)域通過供應輥子50之上并且到達紙張支承板20上的打印表面。溫度將降低，同時片材在供應輥子50之上運動。為了防止這種溫度降低變得過大，供應輥子50可有具有低導熱性的材料制成，或者涂覆具有低導熱性的材料。當片材在打印表面之上朝著打印頭24運動時，其溫度將逐漸接近32℃。由打印頭24施加的熱熔油墨將某些熱量傳遞到片材，但是這種熱量經(jīng)由溫度控制片材支承板20快速散發(fā)。因此，只要片材通過片材支承板20之上時，片材的溫度將保持接近32℃。該溫度與濕度的較平緩衰減相對應，如圖3的曲線68所示?？梢钥闯?，曲線68相對平緩，使得濕度的梯度非常小，并且當片材在片材支承板之上運動時片材相應地不容易在寬度上進一步收縮。因此，特別是在打印站18的區(qū)域內(nèi)成功地抑止了皺褶的產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種用于在熱熔噴墨打印機中處理圖像接收片材(16)的方法，其中片材前進到其中熱熔油墨施加在片材上的打印表面(20)，其特征在于，片材在其到達打印表面(20)之前加熱到高于第二溫度的第一溫度，在打印表面上采用第二溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以攝氏度測量，第一溫度高于第二溫度10-25％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，打印表面(20)進行溫度控制，以便將片材(16)保持在所述第二溫度上。
4.一種熱熔噴墨打印機，具有打印表面(20)和用于將圖像接收片材(16)輸送到打印表面之上的片材輸送系統(tǒng)(14)，其特征在于，布置在打印表面(20)的上游的紙張供應路徑處的加熱器(60)以及控制加熱器(60)并且適用于實施如權(quán)利要求1-3任一項所述方法的控制系統(tǒng)(62)。
5.如權(quán)利要求4所述的打印機，其特征在于，濕度傳感器(64)布置成檢測環(huán)境空氣中的濕度，并且控制系統(tǒng)(62)適用于控制加熱器(60)，以響應所檢測的濕度。
6.如權(quán)利要求5所述的打印機，其特征在于，控制系統(tǒng)(62)適用于在所檢測的濕度低于某個閾值時關(guān)閉加熱器(60)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的打印機，其特征在于，根據(jù)供應到打印表面(20)的打印紙張的類型，控制系統(tǒng)(62)適用于在所檢測的濕度和加熱器(60)的動作之間建立不同的關(guān)系。
8.如權(quán)利要求4-7任一項所述的打印機，其特征在于，紙張輸送系統(tǒng)(14)適用于將來自布置在打印表面(20)之下的紙庫(12)的片材(16)供應到打印表面(20)的上游端定位的供應輥子(50)，并且加熱器(60)布置在供應輥子(50)的上游的紙張供應路徑的傾斜部分處。
全文摘要
在一種熱熔噴墨打印機中，片材(16)前進到其中熱熔油墨施加在片材上的打印表面(20)，片材在其到達打印表面(20)之前加熱到高于第二溫度的第一溫度，在打印表面上采用第二溫度，以便防止片材皺褶。
文檔編號B41J11/00GK1778557SQ2005101255
公開日2006年5月31日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者L·T·霍特曼 申請人:奧西-技術(shù)有限公司