專利名稱：使用光固化油墨進(jìn)行噴墨打印的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種符合權(quán)利要求1前序部分的使用噴墨打印機(jī) 的打印方法。
背景技術(shù)：
噴墨打印機(jī)生產(chǎn)成本低，尤其是當(dāng)打印機(jī)為串行打印機(jī)類型時(shí)， 而且在打印圖像的形狀方面靈活多變。
它們不對(duì)打印物施加壓力并且打印頭不與要打印的表面進(jìn)行直 接的接觸。
因此原則上，它們適合打印范圍很廣泛的打印物，也包括敏感 的材料和表面。
根據(jù)當(dāng)前技術(shù)狀況，噴墨打印機(jī)主要使用基于水或油的墨來打 印有吸附力的打印物，例如紙，紙板，木材以及類似材料。
由打印頭噴嘴噴射的墨滴以每秒幾米的速度到達(dá)打印物表面。 在墨滴撞擊打印物的瞬間，流線型的墨滴發(fā)生變形并形成透鏡形的形 狀。很小部分的墨滴體積霧化成小的次級(jí)墨滴，這些次級(jí)墨滴經(jīng)過在 主墨滴撞擊點(diǎn)的周圍反射地飛濺之后，任意地沉積在打印物的表面 上。
打印物的吸附能力通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)得到改善。這種毛細(xì)結(jié)構(gòu)確保 所有附在表面上的墨滴快速浸入材料深層。因此避免了墨滴在其邊緣 區(qū)域上的流動(dòng)。因此附在打印物表面上的墨滴形成邊緣清晰的像點(diǎn)。 通過主墨滴的彼此連接，形成了由于墨霧的沉積而在其周圍具有輕微 陰影的打印圖案。然而其缺點(diǎn)在于基于水或油的墨，不是具有毛細(xì) 結(jié)構(gòu)的吸附性材料只能以很低的清晰度被打印，因?yàn)橛湍荒軡B入材 料并在毛細(xì)管中流動(dòng)。眾所周知，解決該問題的方法是使用含有溶 劑的油墨。通過溶劑將起到兩種效果。其一，溶劑侵蝕或溶解打印物，
從而實(shí)現(xiàn)油墨與打印物表面緊密結(jié)合。其二，已涂敷在打印物上的油 墨的溶劑逐漸蒸發(fā)。因此油墨變成耐擦拭的。眾所周知，為了加速溶 解和蒸發(fā)過程，對(duì)已涂敷的油墨進(jìn)行加熱。
該方法的缺點(diǎn)在于油墨的溶劑要特別地與打印物的材料相協(xié) 調(diào)，因?yàn)榉駝t就會(huì)不溶解或不侵蝕。因此該方法在涉及要打印的材料 方面顯得不靈活。另外產(chǎn)生溶劑蒸汽，其污染周圍環(huán)境空氣，可能是 有害健康的，并且如果可能的話，必須花費(fèi)高成本將其抽出并處理。
還觀察到，溶劑蒸汽在打印物上沉積，這對(duì)于一些打印物，例 如在醫(yī)藥或?qū)嶒?yàn)室領(lǐng)域，是不能接受的。如果使用熱敏感的打印物， 如一些塑料，在加熱油墨時(shí)，要打印的打印物最終發(fā)生變形和改變。 因此，對(duì)于前述打印方法，含有溶劑的油墨的使用情況總體上非常受 限。
眾所周知，為了避免在打印或標(biāo)記非吸附性材料時(shí)上述打印方 法的缺點(diǎn)，使用光固化油墨。這種油墨包含多種與光的預(yù)定的短波長(zhǎng) 相協(xié)調(diào)的光引發(fā)劑。可使用光固化油墨工作的噴墨打印機(jī)具有用于對(duì) 光固化油墨進(jìn)行照射和曝光的曝光頭。在打印時(shí)，該曝光頭隨打印頭 在噴墨打印機(jī)的殼體兩側(cè)之間來回移動(dòng)并照射通過打印頭噴嘴向打 印物上噴射的油墨。選擇所發(fā)射的光的波長(zhǎng)，使得光引發(fā)劑被激勵(lì)并 且油墨至少部分地被聚合。油墨的聚合使得油墨粘度增加并凝固。凝 固的程度取決于照射的時(shí)間長(zhǎng)度以及曝光頭的照射功率。
然而，該方法的難度在于為了使得噴射到打印物上的油墨完 全固化，在很短的時(shí)間內(nèi)要求有很高的照射能量。
固化紫外光固化油墨所要求的能量在例如一個(gè)焦耳的數(shù)量級(jí)。 為了即使在高的打印速度的情況下也獲得所需要的能量，要求與打印 頭一起滑動(dòng)的曝光頭的照射功率在千瓦級(jí)。
因此前述的打印方法的缺點(diǎn)在于對(duì)于一個(gè)快速移動(dòng)的打印頭， 要選擇一個(gè)具有非常高的照射功率的曝光頭，使得油墨凝固并有效避 免油墨流動(dòng)。
為了獲得足夠大的照射功率，曝光頭的尺寸就要選擇得很大， 從而使得其不再適合用于作為臺(tái)式設(shè)備的噴墨打印機(jī)。如果在作為臺(tái)
式設(shè)備的噴墨打印機(jī)中使用較小的曝光頭，則尤其是需要打印的不是 在表面上具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸附性的打印物時(shí)，存在以下危險(xiǎn)即涂敷 到打印物表面上的油墨發(fā)生流動(dòng)，在這里，通過噴射的油墨所描繪的 打印圖像隨時(shí)間流逝會(huì)越來越不清晰。
流動(dòng)過程取決于油墨與打印物之間表面張力的比例，從而也取 決于打印物的表面粗糙度。要打印的表面越粗糙，油墨在毛細(xì)結(jié)構(gòu)中 流動(dòng)就越快。盡管油墨在不具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的打印物的光滑表面的情況 下只是少量流動(dòng)。然而在這里還存在以下缺點(diǎn)即油墨與打印物表面 的粘附很小，從而不能達(dá)到耐擦拭的結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于開發(fā)出一種在適合作為臺(tái)式設(shè)備的 噴墨打印機(jī)中的打印方法，使用該方法產(chǎn)生邊緣清晰的、徹底固化的 打印圖像。
按本發(fā)明，該目的將通過具有權(quán)利要求l特征的方法來解決。 在按本發(fā)明的、使用噴墨打印機(jī)的打印方法中，在進(jìn)行打印時(shí)， 打印頭和與其連接的曝光頭在第一個(gè)殼體側(cè)和第二個(gè)殼體側(cè)之間來 回移動(dòng)。在移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中，有針對(duì)性地向打印物上噴射光 固化油墨，同時(shí)曝光頭照射噴射到打印物上的光固化油墨。按本發(fā)明， 在移向第二個(gè)殼體側(cè)的途中，曝光頭再次，即第二次照射噴射到打印 物上的光固化油墨。在第二次照射之后，打印物橫向于打印頭的移動(dòng) 方向被輸送。
通過在打印頭連同曝光頭移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中，對(duì)噴射到 打印物上的油墨進(jìn)行第一次照射，提高了已噴上的油墨的粘度，同時(shí) 油墨被凝成膠狀。由此避免了已噴上的油墨的流動(dòng)并保證邊緣清晰的 打印圖像。通過在曝光頭移向第二個(gè)殼體側(cè)的途中，對(duì)已噴射到打印 物上的油墨進(jìn)行再次照射，使得噴射到打印物上的油墨完全固化。因 此獲得以下優(yōu)點(diǎn)即已噴射油墨的打印圖像是耐擦拭和耐刮擦的。
除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)即使用很低的曝 光頭照射功率使得光固化油墨完全固化。在按本發(fā)明的方法中使用低
的照射功率就足夠了，因?yàn)樵谄毓忸^移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中，光固 化油墨被第一次照射，然后在曝光頭移向第二個(gè)殼體側(cè)的途中，其被 再次照射，在這里，打印頭在移向第二個(gè)殼體側(cè)的途中存儲(chǔ)全部的油 墨并抑制其噴出。就是在這個(gè)移動(dòng)途中，沒有光固化油墨從打印頭噴 射出。在到達(dá)曝光頭在第二個(gè)殼體側(cè)區(qū)域內(nèi)的終點(diǎn)位置之后，打印物 橫向于打印頭的移動(dòng)方向被輸送。
已確定的是，打印所需要的、曝光頭的照射能量基本上是由兩 種作用得出。 一方面，使噴射到打印物表面上的油墨固著，以阻止油 墨流動(dòng)。另一方面，照射能量用于已噴射油墨完全及徹底固化，使得 其粘附在打印物上。
根據(jù)本發(fā)明一種有利的實(shí)施形式，在打印過程中，這兩種作用
基本上在時(shí)間上相繼地通過如下方式完成，即曝光頭在開啟狀態(tài)下， 在移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中和移向第二個(gè)殼體側(cè)的途中以不同速度 被移動(dòng)。此外，己噴射的油墨在到第一個(gè)殼體半部的途中被凝成膠狀 并被固著在打印物上，而在到第二個(gè)殼體半部的途中被完全及徹底固 化。通過不同的曝光頭速度以及相應(yīng)不同的照射時(shí)間，可以按功能恰 當(dāng)?shù)胤峙洳p少照射能量。因?yàn)楣讨湍虮苊庥湍鲃?dòng)所需的照射 能量，比完全固化油墨所需要的照射能量要低，所以可以通過曝光頭 在開啟狀態(tài)下，在移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中比在移向第二個(gè)殼體側(cè)的 途中被更快地移動(dòng)，來減少所需要的曝光頭照射能量。在這里，如果 曝光頭移向第一個(gè)殼體側(cè)的移動(dòng)速度比移向第二個(gè)殼體側(cè)的移動(dòng)速 度快數(shù)倍，打印機(jī)以及其曝光頭的運(yùn)行可以非常節(jié)省能量，因?yàn)楣讨?油墨只需要較少的能量。


接下來將借助于實(shí)施例，以圖示進(jìn)一步解釋本發(fā)明。 圖l 打印機(jī)與打印平面成直角的縱剖視圖，以及
圖2 打印機(jī)的局部俯視圖，平行于打印平面，帶有部分標(biāo)記的 標(biāo)記載體作為打印物。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2以縱剖視圖和俯視圖的形式，示出了按本發(fā)明的、 帶有打印頭以及與其連接的曝光頭的打印機(jī)。按本發(fā)明的打印機(jī)優(yōu)選 設(shè)計(jì)成臺(tái)式打印機(jī)，并且基本上由殼體槽1和殼體上部2組成，在該 殼體上部中設(shè)有帶有側(cè)壁3， 4的打印機(jī)支架。這兩個(gè)側(cè)壁通過角形 橫梁5隔開。在打印機(jī)支架上裝配了滑軌6，在該滑軌上安置了滑座 7， 7. 1?；?， 7. 1通過環(huán)形的牽引裝置9由馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)，在這里， 牽引裝置9通過轉(zhuǎn)向輪11轉(zhuǎn)向。在滑座7， 7. 1上裝配了打印頭12， 12. 1以及在其旁邊的曝光頭13,13. 1。在兩者之間為隔熱板14，14. 1， 該隔熱板保護(hù)打印頭12， 12. 1免受曝光頭13， 13. l的熱輻射。
在打印頭12的噴嘴裝置15的下方，在滑座7的初始位置設(shè)有 打印頭12的清洗裝置16。
一個(gè)光轉(zhuǎn)換裝置17位于曝光頭13的下方，在該光轉(zhuǎn)換裝置中， 曝光頭13的光能在滑座7的初始位置上被轉(zhuǎn)換為熱并向外散發(fā)。
通過按上述形式的部件的相互布置可以實(shí)現(xiàn)在滑座移動(dòng)時(shí)， 曝光頭13不會(huì)駛過清洗工位16。因此可以避免曝光頭13使得在清 洗工位16，尤其是其密封面38上附著的殘余油墨完全固化。
在打印機(jī)的中部，與打印頭12, 12. 1連接的噴嘴裝置15， 15.1 的下方，以橫斷面的形式示出了作為打印物的標(biāo)記載體18，該標(biāo)記 載體由輸送裝置19， 19. 1橫向于滑座移動(dòng)方向輸送，并且由壓緊元 件20， 20. 1壓緊在輸送元件19， 19. l上打印。
在殼體槽1中，設(shè)備控制裝置21和供電裝置22位于輸送裝置 19， 19. 1左側(cè)附近。
油墨供料裝置23， 23. 1位于打印頭12， 12. l的上部區(qū)域，通
過這個(gè)供料裝置，通過一根在這里沒有示出的軟管，從一個(gè)裝配在滑 座7， 7. 1上的墨盒向打印頭供應(yīng)油墨。
根據(jù)圖2，在來回移動(dòng)的滑座7， 7. 1的兩個(gè)終點(diǎn)位置之間，設(shè) 置輸送裝置19， 19.1， 20， 20.1，該輸送裝置以用26所標(biāo)記的箭頭 方向按行地移動(dòng)打印圖像載體18。
標(biāo)記載體18由導(dǎo)向條27， 28組成，在它們之間，標(biāo)記元件29
固定在規(guī)定斷裂處30上。在圖2中，示出了標(biāo)記元件29的第一行 31已被標(biāo)記，而第二行32位于標(biāo)記位置上。
在標(biāo)記該第二個(gè)標(biāo)記元件行32之前，滑座7， 7. 1位于位置7. 1。 通過設(shè)備控制裝置21的指令，滑座7. 1連同打印頭12. 1和曝光頭 13.1以高的打印速度向右朝側(cè)壁3的方向移動(dòng)。此時(shí)，通過程序控 制，在選擇的位置上，打印頭將墨滴噴射在標(biāo)記元件行32的標(biāo)記載 體元件33上。曝光頭13以短距離34位于打印頭12之后，該曝光頭 13具有寬度35和長(zhǎng)度36的矩形曝光窗口 39。通過高的打印速度以 及打印頭12和曝光窗口 39之間所選擇的小距離34，噴射到打印物 上的油墨，在落在打印物上之后不久就由曝光頭13通過曝光窗口 39 照射。噴射到打印物上的油墨形成透鏡形狀的墨滴，在其形成之后不 久就被由曝光頭13發(fā)射出的光照射。通過墨滴落到打印物表面上和 用光對(duì)其進(jìn)行照射之間短暫的時(shí)差，實(shí)現(xiàn)了透鏡形狀的墨滴至少在其 邊緣區(qū)域發(fā)生聚合。這樣，墨滴邊緣區(qū)域的粘度升高，從而固著油墨。 因此，在第一步中，使用相對(duì)較低的照射功率獲得邊緣清晰的打印圖 像，但是該圖像總體上還不是耐擦拭的。
在第二步中，曝光頭13和打印頭12在滑座7上向左朝側(cè)壁4 的方向移動(dòng)，在這里，曝光頭13照射已噴射的油墨而打印頭不噴射 油墨。曝光頭13以不同的速度向右和向左移動(dòng)。最好是其向右的速 度大于向左的速度。根據(jù)所使用的油墨和需要打印的打印物，速度比 例可以達(dá)到系數(shù)10。向左和/或向右的速度也可以分別根據(jù)油墨和打 印物來調(diào)節(jié)。速度和速度比例的重要參數(shù)為，例如打印物的材質(zhì)和表 面粗糙度以及油墨成分。
在滑座到達(dá)終點(diǎn)位置7. 1之后，打印圖像載體18通過輸送裝置 19， 19.1， 20， 20.1繼續(xù)移動(dòng)一個(gè)標(biāo)記元件行，并且標(biāo)記周期重新 開始。
為了根據(jù)油墨和打印物，控制曝光頭13和打印頭12的速度， 可以例如在設(shè)備控制裝置21中手動(dòng)輸入反映油墨和打印特征的值， 然后該設(shè)備控制裝置21對(duì)信息進(jìn)行處理，與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)比較并分類。 據(jù)此，該設(shè)備控制裝置21控制打印頭12和曝光頭13的速度。
此外，設(shè)備控制裝置除了速度外，還可以根據(jù)打印物和/或油墨 來控制曝光頭13的照射功率。
附圖標(biāo)記清單
1殼體槽
2殼體上部
3側(cè)壁
4側(cè)壁
5角形橫梁
6滑軌
7， 7. 1滑座
9牽引裝置
10馬達(dá)
11轉(zhuǎn)向輪
12， 12.1打印頭
13， 13.1曝光頭
14， 14.1隔熱板
15， 15.1噴嘴裝置
16清洗裝置
17光轉(zhuǎn)換裝置
18標(biāo)記載體
19， 19.1輸送裝置
20， 20.1壓緊元件
21設(shè)備控制裝置
22供電裝置
23， 23.1打印頭上的油墨供料裝置
24第一個(gè)標(biāo)記元件行的標(biāo)記元件
25標(biāo)記載體的表面
26 沿著標(biāo)記載體的輸送方向的箭頭
27 標(biāo)記載體的右側(cè)導(dǎo)向條
28 標(biāo)記載體的左側(cè)導(dǎo)向條
29 標(biāo)記元件
30 固定斷裂處
31 第一個(gè)標(biāo)記元件行
32 第二個(gè)標(biāo)記元件行
33 第二個(gè)標(biāo)記元件行的標(biāo)記元件
34 噴嘴裝置和曝光窗口之間的距離
35 曝光窗口寬度
36 曝光窗口在打印方向上的長(zhǎng)度
37 打印頭噴嘴裝置在打印行方向上的長(zhǎng)度
38 清洗裝置的密封面
39 曝光窗口
權(quán)利要求
1.使用噴墨打印機(jī)的打印方法，在進(jìn)行打印時(shí)，該噴墨打印機(jī)使其打印頭(12，12.1)和一個(gè)與之連接的曝光頭(13，13.1)在第一個(gè)殼體側(cè)和第二個(gè)殼體側(cè)之間來回移動(dòng)，并且在移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中，有針對(duì)性地向打印物上噴射光固化油墨，同時(shí)曝光頭(13，13.1)照射噴射到打印物上的光固化油墨，其特征在于在打印頭(12，12.1)連同曝光頭(13，13.1)移向第二個(gè)殼體側(cè)的同時(shí)，曝光頭(13，13.1)再次照射噴射到打印物上的光固化油墨，在這里，在再次照射之后，打印物橫向于打印頭(12，12.1)的移動(dòng)方向被輸送。
2. 按權(quán)利要求1所述的使用噴墨打印機(jī)的打印方法，其特征在 于打印頭(12， 12.1)連同曝光頭(13， 13.1)使用不同速度移向第一個(gè)殼體側(cè)和第二個(gè)殼體側(cè)。
3. 按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于打印頭(12， 12.1) 連同曝光頭(13， 13.1)移向第一個(gè)殼體側(cè)快于移向第二個(gè)殼體側(cè)。
4. 按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于打印頭(12， 12.1) 連同曝光頭(13， 13. 1)移向第一個(gè)殼體側(cè)的移動(dòng)速度比移向第二個(gè) 殼體側(cè)的移動(dòng)速度快數(shù)倍。
5. 按前述權(quán)利要求中至少之一所述的方法，其特征在于曝光 頭(13， 13.1)和打印頭(12， 12.1)同步地在第一個(gè)和第二個(gè)殼體 側(cè)之間移動(dòng)。
6. 按前述權(quán)利要求中至少之一所述的方法，其特征在于打印 頭(12， 12. 1)連同曝光頭(13， 13. 1)在移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中， 以一個(gè)根據(jù)油墨和/或打印物調(diào)節(jié)的速度被移動(dòng)。
7. 按前述權(quán)利要求中至少之一所述的方法，其特征在于打印 頭(12， 12. 1)連同曝光頭(13， 13. 1)在移向第二個(gè)殼體側(cè)的途中， 以一個(gè)根據(jù)油墨和/或打印物調(diào)節(jié)的速度被移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種使用噴墨打印機(jī)的打印方法，在進(jìn)行打印時(shí)，該噴墨打印機(jī)使其打印頭(12，12.1)和與之連接的曝光頭(13，13.1)在第一個(gè)殼體側(cè)和第二個(gè)殼體側(cè)之間來回移動(dòng)，并且在移向第一個(gè)殼體側(cè)的途中，有針對(duì)性地向打印物上噴射光固化油墨，同時(shí)曝光頭(13，13.1)照射噴射到打印物上的光固化油墨。為了形成邊緣清晰并且完全固化的打印圖像，在打印頭(12，12.1)連同曝光頭(13，13.1)移向第二個(gè)殼體側(cè)的同時(shí)，曝光頭(13，13.1)再次照射噴射到打印物上的光固化油墨，在這里，在再次照射之后，打印物橫向于打印頭(12，12.1)的移動(dòng)方向被輸送。
文檔編號(hào)B41J3/407GK101370667SQ200780002967
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者迪特爾·施特爾馬赫, 阿爾布雷希特·席爾霍爾茨 申請(qǐng)人:菲尼克斯電氣公司