СТРУЙНЫЙ ПРИНТЕР С УПРАВЛЯЕМЫМИ УРОВНЯМИ КИСЛОРОДА
INKJET PRINTER WITH CONTROLLED OXYGEN LEVELS

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная заявка испрашивает приоритет патентной заявки США № 12/968,730, поданной 15 декабря 2010 г., которая в полном объеме включена в настоящее описание изобретения посредством ссылки.
Область техники
[001] Изобретение относится к области струйной печати. В частности, изобретение относится к процессу для управления составом атмосферы, в которой происходит закрепление чернил в процессе печати с закреплением излучением.
Уровень техники
[002] Струйная печать предусматривает создание цифрового изображения на основе путем эжекции капель жидкого материала (чернил) на основу. Решения струйной печати могут предусматривать использование грунтовочных покрытий, электромагнитного излучения, закрепления и пассивирования области печати с помощью пассивирующей атмосферы.
[003] Некоторые решения печати предусматривают нанесение грунтовочного покрытия на основу до осуществления печати желаемого изображения. Например, чтобы печатать цветные изображения на небелых основах, например цветных или прозрачных основах, обычно требуется наносить слой белых чернил в качестве фона для цветных чернил. Кроме того, для печати многоцветного изображения на черной или цветной основе, область основы, на которой предполагается напечатать изображение, сначала предварительно покрывается слоем белых чернил, после чего изображение печатается поверх слоя белого предварительного покрытия. Белый фоновый слой препятствует искажению цветов в изображении черной или цветной основой.
[004] Дополнительно, при печати на прозрачной основе, цветные чернила можно наносить на обратную сторону основы, чтобы изображение можно было наблюдать через переднюю сторону основы. Затем слой белых чернил печатается поверх шаблона цветных чернил на этапе последующего покрытия. Слой белого "последующего покрытия" служит фоном, благодаря которому цвета изображения выглядят правильно при наблюдении с передней стороны прозрачной основы. В ряде случаев прозрачная основа затем наслаивается на вторую прозрачную основу, например окно, что позволяет защитить цветное изображение между двумя прозрачными основами.
[005] Заявители разработали способы и устройство для печати покровного слоя в совместно рассматриваемой патентной заявке США, опубликованной как US 20060158473, поданной 19 января 2006 г., под названием Methods and apparatus for backlit and dual-sided imaging, которая включена в настоящее описание в полном объеме.
[006] Согласно патентной заявке US 20060158473, матрица печатающих головок, размещенных вдоль единой оси печатающих головок, сконфигурирована для печати изображений и покровного слоя на основе за один этап печати (т.е. без необходимости в отдельном предварительном покрытии или обработке последующего покрытия). В частности, устройство печати наносит первый слой изображения на основу, затем наносит покровный слой поверх первого слоя изображения и затем наносит второй слой изображения поверх покровного слоя.
[007] Покровный слой может содержать специализированную жидкость для печати, например, по существу, белые чернила. Основа зачастую является, по существу, просвечивающим или, по существу, прозрачным материалом, например стеклом или пластмассой. На самом деле, эти методы печати полезны для формирования изображения с задней подсветкой или формирования двустороннего изображения.
[008] Хотя основные методы грунтовочного покрытия уже разработаны, в уровне техники существует необходимость в способах и системах для управления качеством и характеристиками грунтовочного слоя, причем эти характеристики влияют на наложенное изображение. В настоящее время такими характеристиками, как расплывание точек, межслоевая адгезия и скольжение управляют с использованием присадок, например, поверхностно-активных веществ на основе силикона.
[009] Дополнительно, инертный газ, например азот или диоксид углерода, широко используется в процессах закрепления излучением для повышения скорости закрепления, в частности поверхностного закрепления, путем снижения содержания кислорода, который снижает скорость закрепления в результате конкурирующих реакций подавления триплетов и радикалов.
[0010] Некоторые решения печати также предусматривают световое закрепление чернил. Известные методы закрепления чернил предусматривают использование конкретного состава чернил и воздействие на них энергией из источника электромагнитного излучения. В обоих случаях традиционной и струйной печати задача состоит в обеспечении закрепления с уменьшенной дозой и/или мощностью актиничного излучения. Закрепление жидких химических составов чернил многие годы была устоявшейся практикой. При ультрафиолетовом закреплении, жидкий химический состав, содержащий фотоинициаторы, мономеры и олигомеры, и, возможно, пигменты и другие присадки, облучается ультрафиолетовым светом, в результате чего жидкий химический состав переходит в твердое состояние.
[0011] Закрепление чернил предусматривает направление фотонов, обычно с длинами волны в ультрафиолетовом спектре, на нанесенный чернильный слой. Фотоны взаимодействуют с фотоинициаторами, присутствующими в чернилах, создавая свободные радикалы. Созданные свободные радикалы инициируют и распространяют полимеризацию (отверждение) мономеров и олигомеров в чернилах. Эта цепная реакция приводит к закреплению чернил до твердого полимера. Однако присутствие кислорода на поверхности чернил препятствует протеканию цепной реакции в чернилах. Это часто называют кислородным ингибированием.
[0012] При нормальном ультрафиолетовом закреплении в воздушной среде, для достижения полного закрепления необходимы большая величина энергии ультрафиолетового излучения и/или высокая концентрация фотоинициатора, по сравнению с мощностью ультрафиолетового излучения и концентрацией фотоинициатора, необходимых в бескислородной закрепляющей среде. Повышенная концентрация фотоинициатора может негативно влиять на конечные свойства пленки и повышать расходы на чернила. Повышенная энергия ультрафиолетового излучения, необходимая для преодоления кислородного ингибирования, увеличивает требуемую мощность и тепловыделение на образце.
[0013] Общие решения для обеспечения менее реактивного закрепления включают в себя полное вытеснение атмосферного кислорода менее реактивным газом, например азотом в зоне закрепления. Например, в патенте США № 6,126,095, выданном Matheson et al., под названием “Ultraviolet Curing Apparatus Using an Inert Atmosphere Chamber” предложено устройство закрепления, содержащее камеру закрепления, где создается управляемая атмосфера. Камера закрепления включает в себя входные отверстия и форсуночные сборки для подачи менее реактивного газа в камеру и поддержания в ней менее реактивной атмосферы.
[0014] Уровень техники предусматривает специализированные и дорогостоящие подходы к обеспечению условий закрепления с пониженным содержанием кислорода, но они терпят неудачу в достижении выполнимости для общих систем струйной печати. Например, камеры закрепления требуют большой площади основания и обычно дороги в приобретении, эксплуатации и обслуживании. Дополнительно, большие камеры закрепления имеют неприемлемые уровни энергопотребления и тепловыделения, что требует использования теплоотводов и других систем охлаждения.
[0015] Согласно текущему уровню техники, хотя добавление поверхностно-активного вещества в грунтовочное покрытие, например, прозрачное или белое, обеспечивает достаточное рассеивание и гладкую поверхность, оно может негативно сказываться на адгезии и качестве печати последующего печатного слоя. Это, в особенности, относится к струйной печати, где капли должны спонтанно рассеиваться для покрытия поверхности, и отсутствует контактное давление для улучшения рассеивания, что происходит во многих традиционных процессах печати. Для струйной печати, некоторые из вышеупомянутых современных практик, например, использование корпускулярных матирующих агентов, недоступны. Дело в том, что размер частиц, необходимый для достижения эффективности, превышает размер, с которым может работать печатающая головка.
[0016] Дополнительно, большинство современных решений закрепления чернил использует дуговые лампы высокого давления для закрепления чернил. Однако эти методы страдают рядом недостатков.
[0017] Во-первых, типичные системы светового закрепления, которые используют дуговые лампы, имеют очень малую физическую площадь основания. В случае системы для печати грунтовочного покрытия с последующим нанесением верхнего покрытия, первый принтер, имеющий установку УФ-закрепления, наносит и закрепляет грунтовочное покрытие, при этом для нанесения верхнего покрытия требуется дополнительный принтер. Было бы очень полезно уменьшить физический размер принтеров с установками светового закрепления. Аналогично, было бы очень полезно избавиться от необходимости в двух принтерах в двухэтапном процессе печати.
[0018] Также, известные современные системы светового закрепления, которые используют дуговые лампы высокого давления, имеют очень высокий уровень тепловыделения. Этот высокий уровень тепловыделения препятствует размещению традиционной закрепительной лампы в соответствии с другими процессами печати. Соответственно, теплоотводы необходимы для удаления избыточного тепла. Аналогично, традиционные методы печати со световым закреплением сопряжены с выделением озона, который необходимо откачивать или иначе удалять.
[0019] Таким образом, в уровне техники существует необходимость в решении, которое обеспечивает адекватное закрепление без необходимости в большой площади основания, без необходимости в больших величинах мощности, и без создания неприемлемых уровней тепловыделения, в то же время поддерживая приемлемые уровни качества печати и межслоевой адгезии.
Сущность изобретения
[0020] Ввиду вышеизложенного, изобретение предусматривает поточное печатающее устройство с малой площадью основания, снабженное пассивирующей установкой, которая обеспечивает атмосферу, имеющую оптимальный состав, для пассивации нанесенных чернил, благодаря чему свет, генерируемый светодиодом (СИД) адекватно закрепляет чернила. Аналогично, изобретение предусматривает процесс для конфигурирования среды печати для обеспечения атмосферы, имеющей оптимальный состав для пассивации слоя чернил, благодаря чему излучение СИД адекватно закрепляет чернила.
[0021] Изобретение также предусматривает систему печати с источником сжатого воздуха и источником азота, сконфигурированными для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера. Аналогично, изобретение предусматривает систему печати, имеющую источник сжатого воздуха, генератор азота для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.
[0022] Изобретение также предусматривает среду печати с компьютерным управлением, которая позволяет пользователю управлять чистотой пассивирующего газа, подаваемого в пассивирующую установку, которая обеспечивает атмосферу для пассивации слоя чернил в светодиодной системе закрепления.
[0023] Изобретение также предусматривает способ динамического управления поверхностными атрибутами в задании печати путем получения инструкций от управляемого пользователем компьютера для изменения упомянутой, по меньшей мере, переменной способа печати, причем изменение упомянутой, по меньшей мере, одной переменной способа печати изменяет, по меньшей мере, один атрибут печати упомянутого задания печати.
Краткое описание чертежей
[0024] Фиг. 1A иллюстрирует устройство струйной печати, сконфигурированное для нанесения грунтовочного слоя, который закрепляется с помощью матрицы светодиодов до нанесения слоя цветных чернил на закрепленный грунтовочный слой согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.
[0025] Фиг. 1B иллюстрирует устройство 199 струйной печати с набором печатающих головок для нанесения грунтовочного слоя, областью пассивации, закрепительной лампой и областью цветной печати согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.
[0026] Фиг. 2 иллюстрирует процесс печати чернил светового закрепления в области пассивации согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.
[0027] Фиг. 3A иллюстрирует пример системы печати с источником сжатого воздуха и источником азота, сконфигурированными для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.
[0028] Фиг. 3B иллюстрирует пример системы печати, имеющей источник сжатого воздуха, генератор азота для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.
[0029] Фиг. 4A - страница, отпечатанная с использованием однопроходных белых чернил для струйной печати с УФ закреплением, состав которых позволяет закреплять их с помощью светодиодного источника света.
[0030] Фиг. 4B - страница, отпечатанная путем применения источника высокочистого азота поверх нанесенных белых чернил, когда она проходит под блоком закрепления, который изменяет поверхностное закрепление и создает глянцевую закрепленную твердую поверхность.
[0031] Фиг. 4C - страница, отпечатанная путем применения источника азота более низкой чистоты поверх нанесенных чернил, когда она проходит под блоком закрепления, который изменяет поверхностное закрепление и позволяет получить глянцевую закрепленную поверхность.
Подробное описание изобретения
[0032] Предусмотрены системы и способы введения, по меньшей мере, частично инертного газа в область закрепления печатающего устройства для поддержки идеального закрепления чернил.
[0033] В целях изобретения, термин “инертный” относится к атмосфере, имеющей сниженный уровень любого вещества, которое препятствует достижению нужной степени закрепления чернил. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления, “инертный” относится к атмосфере, имеющей сниженный уровень газообразного кислорода, хотя это делается за счет повышенных уровней азота, специалисты в данной области техники, на основании этого описания, без труда поймут, что “инертный” может относиться к снижению содержания кислорода посредством других нереактивных газов.
[0034] Как объяснено выше, согласно современному уровню развития струйной печати, для закрепления чернил грунтовочного слоя используются лампы высокой мощности. Как упомянуто выше, эти системы не позволяют осуществлять двухэтапный процесс печати грунтовочного слоя и покровного слоя последовательно из-за проблем закрепления и тепловыделения. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, светодиоды (СИД) используются для усовершенствования громоздких, горячих систем, отвечающих уровню техники. Дополнительно, СИД повышают однородность закрепления и увеличивает срок эксплуатации принтера. Согласно изобретению, усовершенствованный процесс закрепления позволяет сконструировать низкопрофильную установку закрепления с низким тепловыделением, которая не требует сегментированного, двухпринтерного процесса.
[0035] В некоторых вариантах осуществления изобретения инертная (с пониженным содержанием кислорода) атмосфера поступает в область закрепления печатающего устройства для получения достаточного закрепления при использовании чернил, которые закрепляются посредством свободно-радикального механизма, который инициируется актиничным излучением. Неожиданно было обнаружено, что использование более высоких уровней чистоты не дает требуемых поверхностных характеристик и что управление уровнем кислорода в инертном газе дает лучшие результаты.
[0036] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, уровень кислорода в инертном газе регулируется для управления поверхностными характеристиками слоев печати.
[0037] Также в предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления, белые чернила для струйной печати с ультрафиолетовым (УФ) закреплением наносятся на основу в, по меньшей мере, частично пассивированной атмосфере. В некоторых вариантах осуществления изобретения, белые чернила выступают в роли грунтовочного слоя для одного или более последующих слоев цветных чернил.
[0038] Фиг. 1A иллюстрирует устройство 100 струйной печати, сконфигурированное для нанесения грунтовочного слоя, который закрепляется с помощью матрицы светодиодов (СИД) до нанесения слоя цветных чернил на закрепленный грунтовочный слой. Устройство 100 струйной печати, по меньшей мере, содержит стол 102, печатающую головку 103 для нанесения грунтовочного слоя, область 106 закрепления с закрепительной лампой 14 и область 105 цветной печати, имеющую множество печатающих головок.
[0039] Согласно фиг. 1A, основа 101 проходит по столу 102, как указано стрелкой, и направляется через ряд аппликаторов печати. Основа 101 сначала обрабатывается набором печатающих головок 103 для нанесения грунтовочного слоя для нанесения грунтовочного покрытия на основу. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, печатающие головки 103 для нанесения грунтовочного слоя сконфигурированы для эжекции белых чернил. В некоторых вариантах осуществления изобретения, печатающие головки 103 для нанесения грунтовочного слоя сконфигурированы для нанесения заливочного слоя белых чернил, чтобы покрыть, по существу, всю поверхность основы 101. В некоторых других вариантах осуществления изобретения, печатающие головки 103 для нанесения грунтовочного слоя сконфигурированы для точечного окрашивания конкретных областей основы 101, которые затем будут принимать слой наложенной цветной печати (как объяснено ниже) или которые в противном случае останутся белыми. Специалисты в данной области техники на основании этого раскрытия легко поймут, что разнообразные методы нанесения грунтовочного слоя, известные в настоящее время или перспективные, так или иначе будут опираться на принципы изобретения, раскрытого здесь в общем плане.
[0040] Основа 101 принимает, по меньшей мере, некоторый грунтовочный слой чернил до транспортировки в область 106 закрепления устройства 100 струйной печати. Область 106 закрепления включает в себя закрепительную лампу 104, подвергающую грунтовочный слой воздействию электромагнитного излучения и, таким образом, закрепляющую нанесенные чернила. Как объяснено выше, в предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения закрепительная лампа 104 содержит светодиоды (СИД). Однако специалистам в данной области техники, на основании раскрытия, нетрудно понять, что в равной степени применимы и другие типы технологии освещения.
[0041] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, закрепительная лампа 104 сконфигурирована для излучения света в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Однако специалисты в данной области техники на основании этого раскрытия легко поймут, что некоторые другие видимые и невидимые цвета и уровень яркости в равной степени применимы для достижения изобретения, раскрытого здесь в общем плане.
[0042] Затем основа 101 с закрепленным грунтовочным слоем транспортируется в область 105 цветной печати. Как показано на фиг. 1A, область 105 печати включает в себя печатающие головки, задающие цветовую модель CMYK. Однако специалистам в данной области техники, на основании раскрытия, нетрудно понять, что другие цветовые модели, известные в настоящее время или перспективные, в равной степени применимы для осуществления изобретения, раскрытого здесь в общем плане.
[0043] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, белые чернила струйной печати с УФ закреплением для нанесения грунтовочного слоя наносятся на основу и закрепляются с использованием источников света на основе СИД при управляемом уровне инертного газа, например азота. Фиг. 1B иллюстрирует вид области печати устройства 199 струйной печати, сконфигурированного для нанесения грунтовочного слоя на основу при управляемом уровне азота, который закрепляется с помощью матрицы светодиодов (СИД) до нанесения слоя цветных чернил на закрепленный грунтовочный слой.
[0044] Фиг. 1B иллюстрирует устройство 199 струйной печати со столом 198 для поддержки основы (не показана) в направлении стрелок. Набор печатающих головок для нанесения грунтовочного слоя 197 сконфигурирован для нанесения грунтовочного слоя чернил при транспортировке основы под ними. Основа с нанесенным на нее грунтовочным слоем транспортируется через область 196 пассивации, содержащую аппликатор 195 инертного газа. Затем основа перемещается в область 194 закрепления с закрепительной лампой 193 и область 192 цветной печати, имеющую множество печатающих головок 191.
[0045] Хотя на фиг. 1B представлена система для подачи в область закрепления пассивирующего газа в принтере с неподвижной печатающей головкой, имеющей стол для поддержки движущейся основы, специалистам в данной области техники, на основании этого раскрытия, нетрудно понять, что пассивирующий газ можно использовать в любой области закрепления для принтера любого типа, известного в настоящее время или перспективного.
[0046] Фиг. 2 иллюстрирует процесс 200 нанесения чернил светового закрепления в области пассивации согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Процесс 200 начинается с инициирования 201 задания печати, которое предусматривает транспортировку основы через ряд областей или зон поточной печати. Сначала основа транспортируется 202 в зону печати грунтовочного слоя, где грунтовочный слой наносится 203 на основу. Грунтовочный слой, предпочтительно, является белым.
[0047] Затем основа с нанесенным на нее грунтовочным слоем транспортируется 204 в зону пассивации печатающего устройства, где основа обрабатывается 205 пассивирующим газом. Затем основа транспортируется 206 в область закрепления и освещается 207, что приводит к закреплению грунтовочного слоя. Наконец, основа с закрепленным грунтовочным слоем транспортируется 208 в область нанесения верхнего покровного слоя, где на нее наносится 209 верхний покровный слой.
[0048] При использовании системы и процесса, в целом, описанных на фиг. 1B и фиг. 2, качество поверхности отпечатанного изображения и межслоевая адгезия последующих цветных слоев зависят от конкретной смеси окружающей атмосферы, т.е. воздуха, и пассивирующего газа. Качество поверхности относится к окончательной обработке изображения, т.е. гладкости. Межслоевая адгезия относится к относительной простоте или трудности удаления цветного слоя чернил с белого слоя путем нанесения царапин или посредством поперечной штриховки и испытания методом клейкой ленты. Используя тот факт, что атрибуты печати изменяются с изменением смесей состава атмосферы, авторы изобретения провели эксперименты, чтобы установить, насколько изменение уровней азота и кислорода, присутствующих в области пассивации процесса печати, влияет на качество отпечатанного изображения.
[0049] Авторы изобретения установили, что высокий уровень чистоты азота дает гладкую белую поверхность, на которой последующий слой цветных чернил, при нанесении на эту поверхность, распределяется и дает изображение высокого качества. На этой поверхности, несмотря на хорошее качество печати, мы обнаружили слабую межслоевую адгезию между цветными чернилами и белым слоем. С другой стороны, закрепление белого слоя без использования инертного газа приводит к хорошей межслоевой адгезии. Хорошая межслоевая адгезия в целом описывает основу с нанесенной на нее печатью, с которой трудно удалить цветной слой чернил с белого слоя путем нанесения царапин или посредством поперечной штриховки и испытания методом клейкой ленты. В этих случаях, несмотря на достаточную межслоевую адгезию, наблюдалось слабое распределение второго слоя цветных чернил на недостаточно закрепленном белом слое, в результате чего получалось дефектное изображение с наблюдаемыми линиями между отдельными струями.
[0050] Таким образом, желательно иметь возможность управления количеством азота и кислорода в процессе закрепления для управления качеством печати. На самом деле, предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения предусматривают процесс, в котором инертный газ, окутывающий область, где УФ свет падает на свеженанесенные чернила, имеет управляемый уровень кислорода, для получения поверхностных характеристик. В конкретном варианте осуществления, белые чернила для струйной печати наносятся на основу и светодиодная лампа используется для закрепления чернил при управляемой концентрации кислорода для получения требуемых характеристик, т.е. достаточного разброса наносимых впоследствии чернил и хорошей межслоевой адгезии.
[0051] В некоторых вариантах осуществления изобретения, статический состав пассивирующего газа устанавливается на основании результирующих характеристик печати и используется исключительно этот состав. В некоторых других вариантах осуществления изобретения, контроллер, сконфигурированный для регулировки состава пассивирующего газа, динамически конфигурируется так, чтобы результирующие характеристики печати можно было регулировать.
[0052] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, система печати включает в себя контроллер пассивирующего газа для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.
[0053] Фиг. 3A иллюстрирует пример системы 300 печати, имеющей принтер 305, источник 301 азота, источник 302 воздуха, тройниковый соединитель 303 и воздушный клапан 304 для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера 305. Принтер 305 принимает задания печати от одного или более компьютеров 306.
[0054] Согласно фиг. 3A, высокочистый состав газообразного азота из источника 301 азота намеренно загрязняется кислородом из источника 302 воздуха. Расход воздуха из источника 302 воздуха измеряется с использованием воздушного клапана 304 для управления степенью намеренного загрязнения воздуха. В некоторых вариантах осуществления изобретения, источником воздуха является воздушный насос. В некоторых других вариантах осуществления источником воздуха является контейнер со сжатым кислородом.
[0055] В некоторых вариантах осуществления, тройниковый соединитель 303 соединен с источником 301 азота, источником 302 воздуха и аппликатором азота (не показан) в принтере 305. Чистота источника азота является фиксированной, таким образом, при открытии воздушного клапана, чистота потока азота снижается. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, аппликатор азота располагается до светодиодной лампы (не показана), как объяснено выше.
[0056] В некоторых вариантах осуществления изобретения, воздушный клапан 304 соединен с компьютером 306 пользователя. Компьютер 306 пользователя, по меньшей мере, содержит процессор, память, дисплей, устройство пользовательского ввода и графический пользовательский интерфейс. Согласно этим вариантам осуществления, пользователь может регулировать уровни для состава газа, поступающего на принтер 305. Соответственно, пользователь может регулировать результирующее качество печати. В некоторых вариантах осуществления, принтер 305 принимает задание печати от первого компьютера, и дополнительный компьютер управляет чистотой пассивирующего газа. В некоторых других вариантах осуществления, один и тот же компьютер инициирует задания печати и управляет уровнем чистоты инертного газа.
[0057] В некоторых других вариантах осуществления изобретения, мембранный генератор азота используется для подачи пассивирующего газа, при этом давление и расход поступающего воздуха используются для управления уровнем кислорода пассивирующего газа. Эти варианты осуществления заменяют варианты осуществления, предусматривающие использование источника азота, источника воздуха и смесителя. На самом деле, устранение резервуаров азота или кислорода избавляет от необходимости в расходуемых резервуарах азота или кислорода, которые постоянно требуют замены и могут быть дороги. Кроме того, устранение резервуаров дополнительно уменьшает площадь основания системы.
[0058] В некоторых вариантах осуществления изобретения, процесс адсорбционного разделения газов используется для генерации азота. В некоторых других вариантах осуществления, для генерации азота используется мембрана для разделения газов. Согласно вариантам осуществления, в которых используется мембрана, источник сжатого воздуха обеспечивает воздух, который сначала очищается для удаления паров масла или водяного пара. Затем очищенный, сжатый воздух пропускается через ряд мембран для выделения кислорода из воздуха, в результате чего газ приобретает более высокие уровни азота. Результирующим количеством азота в результирующем газе можно управлять путем изменения давления в системе и расхода воздуха, проходящего через систему. Соответственно, результирующий пассивирующий газ является управляемым.
[0059] Фиг. 3B иллюстрирует пример системы 399 печати, имеющий источник 398 сжатого воздуха, генератор 397 азота и расходомер 396, и принтер 395.
[0060] Источник 398 сжатого воздуха присоединен к впускному отверстию генератора 397 азота. Чистотой выделенного азота, выходящего из генератора, управляют давлением и расходом газа, проходящего через мембрану(ы) генератора 397 азота. С увеличением давления, выходная чистота азота увеличивается. С увеличением расхода газа через мембрану выходная чистота уменьшается. Выпускное отверстие генератора 397 азота присоединено к впускному отверстию расходомера 396 для управления количеством азота, подаваемого на принтер 395. Выпускное отверстие расходомера присоединено к аппликатору азота (не показан). Аппликатор азота располагается в принтере 395 до закрепительной лампы, благодаря чему закрепление происходит в управляемой атмосфере.
2
2
[0061] В любом из вариантов осуществления, соединение с аппликатором азота может разрываться, и датчик O может располагаться последовательно для определения его концентрации в N.
[0062] В некоторых вариантах осуществления изобретения, генератор 397 азота соединен с компьютером 394 пользователя. Компьютер 394 пользователя, по меньшей мере, содержит процессор, память, дисплей, устройство пользовательского ввода и графический пользовательский интерфейс. Согласно этим вариантам осуществления, пользователь может регулировать уровни для состава газа, поступающего на принтер 395. Соответственно, пользователь может регулировать результирующее качество печати.
[0063] Специалистам в данной области техники очевидно, что изобретение можно реализовать в других конкретных формах не выходя за рамки его сущности или существенных характеристик. Аналогично, конкретные наименования и разделение деталей, признаков, атрибутов и других аспектов не являются обязательными или значимыми, и механизмы, реализующие изобретение или его признаки, могут иметь разные наименования, разделения и/или форматы. Соответственно, раскрытие изобретения призвано иллюстрировать, но не ограничивать, объем изобретения, который изложен в нижеследующей формуле изобретения.
[0064] Пример
[0065] Ниже описаны примеры процесса печати. Репрезентативные примеры образцов, напечатанных при различных уровнях кислорода, рассмотрены здесь со ссылкой на фиг. 4A, 4B, и 4C.
[0066] В уровне техники делается упор на снижение энергии, необходимой для закрепления, путем снижения уровня кислорода до возможно более низкого уровня в закрепляющей среде. Приведенный здесь пример демонстрирует, что экстремально низкие уровни кислорода не обеспечивают идеальных характеристик печати. Напротив, существует идеальный диапазон концентрации кислорода, который позволяет добиться оптимальных характеристик печати, включая, но без ограничения, сопротивление царапанию, расплывание точек и адгезию.
[0067] В этом примере описан принтер, который наносит белые чернила, состав которых позволяет закреплять их с помощью светодиодного источника света. Эти белые чернила состоят из мономеров и олигомеров акрилата, фотоинициатора, диспергированного пигмента и присадок. Смеси мономеров и олигомеров акрилата найдены в концентрациях от 30 до 70% по весу, более предпочтительно, 40-60% по весу. Смеси фотоинициаторов, выбранных для проведения реакции под светодиодным источником света, найдены в концентрациях 3-15% по весу, более предпочтительно, 5-10% по весу. Диспергированный пигмент состоит из мономеров, олигомеров, диспергирующих агентов и пигмента на основе диоксида титана. Пигмент на основе диоксида титана найден в концентрациях 10-40% по весу, более предпочтительно, 15-30% по весу.
[0068] В этом примере принтер использует печатающие головки для нанесения белых чернил светодиодного закрепления на прозрачную или цветную основу. После нанесения, ленточный привод принтера перемещает основу с нанесенными чернилами в область применения азота. Применение азота изменяет состав окружающей атмосферы, заменяя пространство над нанесенными белыми чернилами регулируемой по содержанию кислорода атмосферой. Основа и измененная атмосфера продолжает перемещаться в область светодиодного закрепления, где светодиодная лампа закрепляет нанесенные белые чернила. Лента доходит до области наложения цветной печати, где печатающие головки наносят дополнительные цвета на закрепленные белые чернила. Лента продолжает двигаться к ртутной лампе для закрепления дополнительных цветов.
[0069] На фиг. 4A, 4B и 4C показаны примеры отпечатков, созданных с помощью белых чернил, закрепленных в атмосферах с различными концентрациями кислорода.
[0070] Фиг. 4A - страница, отпечатанная с использованием однопроходных белых чернил для струйной печати с УФ закреплением, состав которых позволяет закреплять их с помощью светодиодного источника света. При закреплении чернил без использования инертной атмосферы, поверхность закрепленных чернил будет иметь матовую окончательную поверхность. Помимо матовости, поверхность закрепленных чернил является более мягкой и может повреждаться при царапании. Слабое поверхностное закрепление не обеспечивает адекватной поверхности для наложения на нее печати, поскольку размеры точек повторно нанесенных чернил не достаточны для достижения сплошной цветовой заливки, и изображения выглядят искаженными, как показано на фиг. 4A. Типичная концентрация кислорода стандартной атмосферы составляет около 21%.
[0071] На фиг. 4B показана страница, отпечатанная путем применения источника высокочистого азота поверх нанесенных белых чернил. Концентрация кислорода в этом примере составляет от 3-0% и, более предпочтительно, 1%-0%. Атмосфера, когда нанесенный чернильный слой проходит под блоком закрепления, изменяет поверхностное закрепление и создает глянцевую, твердую закрепленную поверхность. Белые чернила, закрепленные таким образом, имеют хорошее сопротивление царапанию и нелегко поддаются царапанию. Чернила, нанесенные на этот белый слой, демонстрируют достаточное расплывание точек и хорошее качество, но не имеют хорошей межслоевой адгезии между грунтовочным слоем (в этом случае белым) и повторно нанесенным покровным слоем цветных чернил. Ниже можно наблюдать более высокое качество цветных чернил, нанесенных на белый слой, закрепленный в высокочистом азоте.
[0072] На фиг. 4C показана страница, отпечатанная путем применения промежуточного уровня кислорода поверх нанесенных белых чернил. Концентрация кислорода в этом примере составляет 10-3% и, более предпочтительно, 3-4%. Атмосфера, при прохождении нанесенного чернильного слоя через область закрепления, изменяет поверхностное закрепление и позволяет обеспечить глянцевую закрепленную поверхность. Белые чернила, закрепленные таким образом, имеют хорошее сопротивление царапанию и нелегко поддаются царапанию. В отличие от белого слоя, закрепленного при наименьшем уровне кислорода, образцы также имеют хорошую межслоевую адгезию между закрепленным грунтовочным слоем (белым) и закрепленным повторно нанесенным слоем (цветными чернилами). Более высокое качество цветных чернил, нанесенных на белый слой, закрепленный в высокочистом азоте, может проявляться таким же образом, как в примере 4B печати в высокочистом азоте.