СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ В СТРУЙНОМ ПРИНТЕРЕ ДЛЯ ПЕЧАТИ ЧЕРНИЛАМИ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ
SYSTEM AND METHOD OF OPTICAL IMAGING SURFACE PREPARING IN INKJET PRINTER FOR PRINTING WITH WATER BASED INK

Область техники
Настоящее изобретение в общем относится к принтерам косвенной печати чернилами на водной основе (струйным принтерам), в частности к подготовке поверхности для струйной печати чернилами на водной основе.
Уровень техники
В общем струйные печатные машины или принтеры включают по меньшей мере одну печатающую головку, которая осуществляет выброс капель или струй жидких чернил на поверхность носителя для записи или формирующую изображение поверхность. Струйный принтер использует чернила на водной основе или на основе растворителя, в которых пигменты или другие красящие вещества находятся в суспензии или в растворе. После выброса чернил на водной основе печатающей головкой на принимающую изображение поверхность, вода или растворитель испаряются, с целью стабилизации красочного изображения на принимающей изображение поверхности. Когда чернила на водной основе выбрасываются непосредственно на носитель, они, как правило, впитываются в носитель в случае, если он [носитель] является пористым, таким как бумага, и изменяют физические свойства носителя. Поскольку растекание капелек чернил, попадающих на носитель, зависит от свойств и пористости поверхности носителя, качество печати будет непостоянным. Для решения этого вопроса были разработаны принтеры косвенной печати, в которых выброс чернил происходит на полотно, установленное на барабане, или бесконечную ленту. Чернила сушатся на полотне, а затем переносятся на носитель. Такой принтер позволяет избежать изменений качества изображения, растекания капель и свойств носителя, которые возникают вследствие контакта носителя с водой или растворителем в чернилах на водной основе. Также принтеры косвенной печати позволяют уменьшить влияние изменений других свойств носителя, которые возникают в результате использования значительно отличающихся типов бумаги и пленки, используемых для закрепления окончательного красочного изображения.
При косвенной печати чернилами на водной основе чернила на водной основе выбрасываются в виде струи на промежуточную поверхность формирования изображения, называемую обычно полотно, и чернила частично сушатся на полотне до переноса и фиксации изображения на подложку носителя, такого как лист бумаги. Для обеспечения максимального качества печати капли чернил, выбрасываемые в виде струи на полотно, должны распределяться и не сливаться перед сушкой. В противном случае на красочном изображении появляется зернистость и пробелы. Отсутствие растекания также может вызвать перебои в работе или поломку струйного сопла в печатающих головках с образованием полос на красочных изображениях. Растеканию чернил на водной основе способствуют материалы, имеющие высокую поверхностную энергию. Однако для облегчения переноса красочного изображения с полотна на основу носителя, предпочтительными являются полотна, имеющие поверхность с относительно низкой поверхностной энергией. Эти прямо противоположные и конкурирующие свойства поверхности полотна делают выбор материалов для полотен достаточно затруднительным. В этой ситуации помогает снижение поверхностного натяжения капли чернил, но растекание все же остается недостаточным для требуемого качества изображения. Была предпринята попытка обработки поверхности полотна кислородной плазмой вне линии, увеличивающая поверхностную энергию полотна, и она показала свою эффективность. Преимущество такого способа обработки вне линии может быть недолгим по причине загрязнения поверхности, износа и старения с течением времени.
Применение покрывающего материала на полотне может облегчить смачивание поверхности полотна чернильными каплями и высвобождение красочного изображения с поверхности полотна. Покрывающие материалы имеют различные назначения, которые включают: смачивание поверхности полотна, содействие осаждению твердых частиц из жидких чернил, обеспечение твердой матрицы для красителя в чернилах и/или содействие высвобождению печатного изображения с поверхности полотна. Надежное формирование слоя покрытия на поверхности полотна является непростой задачей. Если покрытие слишком тонкое, то оно может образовывать слой, недостаточный для поддержки красочного изображения. Если же покрытие слишком толстое, то на носитель может быть перенесено конечное изображение с покрытием непропорционального размера. Дефекты изображения, обусловленные обоими этими явлениями, могут значительно ухудшить качество конечного изображения. Следовательно, желательной является разработка поверхностей полотна, которые обеспечивают высокую поверхностную энергии для формирования изображения и далее снижают поверхностную энергию для переноса изображения без добавления покрытия полотна.
Сущность изобретения
Струйный принтер для печати чернилами на водной основе оснащен устройством обеспечения поверхностной энергии для обеспечения возможности управления поверхностной энергией поверхности формирования изображений в струйных принтерах для печати чернилами на водной основе. Принтер содержит печатающую головку, выполненную с возможностью выброса чернил на водной основе, и вращающийся элемент, имеющий промежуточную поверхность формирования изображения с низкой поверхностной энергией, вращающийся элемент соединен с электрическим заземлением и расположен таким образом, чтобы вращать промежуточную поверхность формирования изображения спереди печатающей головки для того, чтобы обеспечить возможность выброса чернил печатающей головкой на промежуточную поверхность формирования изображения с образованием красочного изображения на водной основе для цикла печати. Сушильное устройство выполнено с возможностью, по меньшей мере частичного, осушения красочного изображения на водной основе, нанесенного на промежуточную поверхность формирования изображения, и валик переноса выполнен с возможностью образования зоны контакта с промежуточной поверхностью формирования изображения для переноса, по меньшей мере частично, высушенного изображения на водной основе с промежуточной поверхности формирования изображения на носитель, в момент прохождения носителя через зону контакта. Устройство обеспечения поверхностной энергии выполнено с возможностью генерирования электрического поля для создания и направления заряженных частиц к промежуточной поверхности формирования изображения. Устройство обеспечения поверхностной энергии расположено таким образом, чтобы направлять заряженные частицы к промежуточной поверхности формирования изображения после переноса чернил на водной основе на носитель и перед выбросом печатающей головкой чернил на водной основе на промежуточную поверхность формирования изображения, подвергнутую воздействию заряженных частиц.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение струйного принтера косвенной печати чернилами на водной основе, который производит печать на листовом носителе.
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение струйного принтера косвенной печати чернилами на водной основе, который производит печать на непрерывной ленте.
Фиг.3 представляет собой схематический изображение устройства обеспечения поверхностной энергией и его компоновку в струйном принтере косвенной печати чернилами на водной основе.
Подробное описание изобретения
Для общего понимания вариантов исполнения настоящего изобретения сделана ссылка на чертежи. На всех чертежах одинаковые ссылочные номера используются для обозначения одинаковых элементов. В контексте настоящего изобретения термины “принтер”, “печатающее устройство” или “устройство, формирующее изображение”, в целом относятся к устройству, которое позволяет получить изображение на печатном носителе, посредством чернил на водной основе, и может охватываться любое подобное устройство, такое как, например, цифровое копировальное устройство, аппарат для изготовления книг, факсимильный аппарат, многофункциональное устройство или тому подобное, которое способно формировать печатные изображения для любых целей. Данные изображения в общем включают информацию в электронном виде, которая обрабатывается, и используются для работы сопел для распыления чернил с целью формирования красочного изображения на печатном носителе. Эти данные могут включать в себя текст, графику, рисунки и тому подобное. Операция вывода изображения с красителями на печатный носитель, например графики, текста, фотографий и тому подобного в данном описании, как правило, называется печатью или нанесением. Струйные принтеры на водной основе используют чернила, которые имеют высокое процентное содержание воды по отношению к количеству красителя и/или растворителя в чернилах.
Термин “печатающая головка”, используемый в данном описании, относится к компоненту принтера, который оснащен соплами для распыления чернил с целью выброса чернильных капель на принимающую изображение поверхность. Стандартная печатающая головка включает множество сопел для распыления чернил, которые выбрасывают чернильные капли одного или более цветов на принимающую изображение поверхность в ответ на пусковые сигналы, которые управляют актуатором в соплах для распыления чернил. Сопла расположены в матрице, состоящей из одного или более рядов и столбцов. В некоторых вариантах осуществления струйные сопла расположены в шахматном порядке, диагональными рядами по поверхности печатающей головки. Различные варианты осуществления принтера включают одну или несколько печатающих головок, которые формируют красочное изображение на принимающей изображение поверхности. В некоторых вариантах осуществления принтер включает в себя множество печатающих головок, расположенных в зоне печати. Принимающая изображение поверхность, такая как промежуточная поверхность формирования изображения, движется мимо печатающей головки в направлении процесса через зону печати. Струйные сопла печатающих головок выбрасывают чернильные капли рядами в направлении, поперечном процессу, которое перпендикулярно направлению процесса, по ширине приемной поверхности. В контексте данного описания термин «чернила на водной основе» включает в себя жидкие чернила, в которых краситель растворен в воде и/или в одном или более растворителе.
Фиг.1 иллюстрирует высокоскоростной аппарат, печатающий изображения чернилами на водной основе, или принтер 10. Как показано, принтер 10 является принтером косвенной печати, который формирует красочное изображение на поверхности полотна 21, смонтированного вокруг промежуточного вращающегося элемента 12, а затем переносит красочное изображение на носитель, проходящий через зону контакта 18, сформированную между полотном 21 и валиком переноса и фиксации 19. Цикл печати далее будет описан в отношении принтера 10. В контексте данного описания термин «цикл печати» относится к операциям принтера для подготовки поверхности формирования изображения для печати, выброса чернил на подготовленную поверхность, обработки чернил на поверхности формирования изображения с целью стабилизации и подготовки изображения для перенесения на носитель и переноса изображения с поверхности формирования изображения на носитель.
Принтер 10 включает каркас 11, на котором непосредственно или опосредованно крепятся функциональные подсистемы и компоненты, описанные ниже. Принтер 10 включает в себя формирующий изображение вращающийся элемент 12, который показан в виде барабана, но также может быть выполнен в виде опорной бесконечной ленты. Формирующий изображение вращающийся элемент 12 имеет наружное полотно 21, смонтированное по окружности элемента 12. Полотно движется в направлении 16 в процессе вращения элемента 12. Валик переноса и фиксации 19, способный вращаться в направлении 17, установлен напротив поверхности полотна 21 для образования контактной зоны переноса 18, внутри которого красочное изображение, сформированное на поверхности полотна 21, переносится на листовой носитель 49.
Полотно выполнено из материала, имеющего относительно низкую поверхностную энергию, для облегчения переноса красочного изображения с поверхности полотна 21 на листовой носитель 49 в зоне контакта 18. Такие материалы включают: силиконы, фторсиликоны, Viton (фторуглеродистый каучук) и тому подобные. Блок технического обслуживания (SMU) 92 удаляет остатки чернил с поверхности полотна 21 после переноса красочного изображения на лист носителя 49. Низкая поверхностная энергия полотна не способствует формированию красочного изображения хорошего качества, поскольку по таким поверхностям чернильные капли растекаются не так хорошо, как по поверхностям с высокой поверхностной энергией. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления SMU 92 на поверхность полотна наносится покрытие. Покрытие способствует смачиванию поверхности полотна, вызывая осаждение твердых частиц из жидких чернил, что обеспечивает твердую матрицу для красителя в чернилах и способствует высвобождению красочного изображения с полотна. Такие покрытия включают в себя: поверхностно-активные вещества, крахмалы и им подобные. В других вариантах настоящего изобретения осуществляют управление устройством обеспечения поверхностной энергии 120, которое более подробно описано ниже, таким образом, чтобы обрабатывать поверхность полотна для улучшения формирования красочного изображения без необходимости нанесения покрытия посредством SMU 92.
SMU 92 может включать в себя установку для нанесения покрытия, имеющую резервуар с фиксированным объемом материала покрытия и эластичный донорный валик, который может быть гладким или пористым и который установлен с возможностью вращения в резервуаре для контакта с материалом покрытия. Донорный валик может представлять собой высокоэластичный валик, выполненный из материала, такого как, например, силикон или привитый Viton, или представлять собой анилоксовый валик. Материал покрытия наносится на поверхность полотна 21 с целью формирования тонкого слоя на поверхности полотна. SMU 92 функционально соединен с контроллером 80, описанным более подробно ниже, для селективного управления с помощью контроллера донорным валиком, дозирующим ножом и чистящим ножом, с целью нанесения и распределения материала покрытия по поверхности полотна и удаления непереданных чернильных точек с поверхности полотна 21.
Принтер 10 включает в себя оптический датчик 94А, также известный как датчик «изображения на барабане» (“IOD”), который выполнен с возможностью обнаружения света, отраженного от поверхности полотна 14, и покрытия, нанесенного на поверхность полотна, в качестве элемента 12, вращающегося мимо датчика. Оптический датчик 94А включает в себя линейный массив из отдельных оптических детекторов, которые расположены в направлении поперечном направлению процесса, по ширине полотна 21. Оптический датчик 94А генерирует цифровые данные изображения, соответствующие свету, который отражается от поверхности полотна 14 и покрытия. Оптический датчик 94А генерирует набор строк данных изображения, которые называют “растровые строки”, в процессе вращения принимающим изображение элементом 12 полотна 21 в направлении 16 мимо оптического датчика 94А. В одном варианте осуществления каждый оптический детектор в оптическом датчике 94А дополнительно включает в себя три сенсорных элемента, чувствительных к длинам волн света, соответственно красного, зеленого и синего (RGB), цветам отраженного света. Альтернативно, оптический датчик 94А включает в себя источники освещения, которые излучает красный, зеленый и синий свет, или, в другом варианте, датчик 94А имеет источник освещения, который излучает белый свет на поверхность полотна 21 и использует [датчик] детекторы белого света. Оптический датчик 94А излучает дополнительные цвета света на принимающую изображение поверхность, чтобы задействовать обнаружение различных цветов чернил с помощью фотодетекторов. Данные изображения, сгенерированные оптическим датчиком 94А, анализируется с помощью контроллера 80 или другого процессора в принтере 10 для определения толщины покрытия на полотне и площади покрытия. Толщина и покрытие могут быть определены исходя либо из зеркального, либо диффузного отражения света от поверхности полотна и/или покрытия. Другие оптические датчики, такие как 94B, 94С, 94D, имеют аналогичную конфигурацию и могут быть расположены в различных местах вокруг полотна 21 для определения и оценки других параметров в процессе печати, таких как отсутствие или бездействие струйных сопел и правильность формирования красочного изображения перед сушкой изображения (94B), подготовка красочного изображения для переноса изображения (94C) и точность передачи красочного изображения (94D). Кроме того, некоторые варианты осуществления могут включать в себя оптический датчик для получения дополнительных данных, которые могут быть использованы для оценки качества изображения на носителе (94Е).
Принтер 10 также включает устройство обеспечения поверхностной энергии 120, расположенное рядом с поверхностью полотна, в положении непосредственно перед поверхностью полотна 21, на входе в зону печати, образованную модулями 34А-34D печатающей головки. Конструкция и работа устройства, обеспечивающего поверхностную энергию 120, будет описана более подробно ниже. Устройство 120 может представлять из себя, например, коротрон, скоротрон или валик смещения заряда. Коронод из скоротрона или коротрона, используемого в устройстве 120, может представлять из себя либо проводник - в устройстве, работающем как с электрической энергией переменного тока (АС), так и с электрической энергией постоянного тока (DC), или проводник с диэлектрическим покрытием - в устройстве, питаемом электрической энергией переменного тока (АС). Устройства с коронодом, имеющим диэлектрическое покрытие, иногда называют дикоротроны или дискоротроны.
Устройство обеспечения поверхностной энергии 120 выполнено с возможностью генерирования электрического поля между устройством 120 и поверхностью полотна 21, которое является достаточным для ионизации воздуха между двумя структурами, и применения отрицательно заряженных частиц, положительно заряженных частиц или комбинации положительно и отрицательно заряженных частиц на поверхности полотна и/или покрытия. Электрическое поле и заряженные частицы увеличивают поверхностную энергию полотна и/или покрытия. Кроме того, кинетическая энергия заряженных частиц может выбивать поверхностные атомы и разрывать химические связи для увеличения поверхностной энергии. Увеличение поверхностной энергии поверхности полотна 21 позволяет обеспечить удовлетворительное растекание и отсутствие сливания чернильных капель после их выброса модулями 34А-34D печатающей головки по поверхности полотна 21.
Принтер 10 включает в себя систему управления воздушным потоком 100, которая генерирует и регулирует поток воздуха через зону печати. Система управления воздушным потоком 100 включает в себя устройство подачи воздуха 104 к печатной головке и устройство отведения воздуха 108 от печатной головки. Устройство подачи воздуха 104 к печатной головке и устройство отведения воздуха 108 от печатной головки функционально соединены с контроллером 80 или другим процессором в принтере 10, для обеспечение работы контроллера по управлению воздухом, проходящим через зону печати. Это регулирование воздушного потока может быть произведено как по всей зоне печати целиком, так и в области одной или более матрицы печатающей головки. Регулирование воздушного потока помогает предотвратить конденсацию на печатающей головке испаренных из чернил растворителя и воды и помогает снизить нагрев в зоне печати для уменьшения вероятности того, что чернила засохнут в струйных соплах, что может привести к закупориванию струйных сопел. Система управления воздушным потоком 100 может также включать в себя датчики определения влажности и температуры в зоне печати для обеспечения более точной регулировки температуры, потока и влажности в устройстве подачи воздуха 104 и отведения воздуха 108 для обеспечения оптимальных условий в зоне печати. Контроллер 80 или другой процессор в принтере 10 может также обеспечивать управление системы 100 на основании количества чернил (покрытия чернилами) в области изображения или даже времени работы системы 100, таким образом воздух протекает через зону печати только тогда, когда не осуществляется печать изображения.
Высокоскоростной принтер 10, работающий с чернилами на водной основе, также включает в себя подсистему подачи и передачи 20 чернил на водной основе, которая содержит по меньшей мере один источник 22 одного цвета чернил на водной основе. Поскольку иллюстрируемый принтер 10 является многоцветным аппаратом печати изображений, то система передачи 20 чернил включает в себя четыре (4) источника 22, 24, 26, 28, представляющих четыре (4) разных цвета CYMK (голубой, желтый, пурпурный, черный) чернил на водной основе. В варианте осуществления настоящего изобретения согласно фиг.1 система 30 печатающей головки включает в себя основание 32 печатающей головки, которое обеспечивает крепление множества модулей печатающей головки, также известный как секции печатающего устройства, 34А-34D. Каждый модуль печатающей головки 34А-34D, по существу, простирается по всей ширине полотна и выбрасывает чернильные капли на поверхность 14 полотна 21. Модуль печатающей головки может включать в себя одну печатающую головку или множество печатающих головок, расположенных в шахматном порядке. Каждый модуль печатающей головки функционально соединен с рамой (не показана) и выровнен для выброса капель чернил для формирования красочного изображения на покрытие на поверхности 14 полотна. Модули печатающей головки 34А-34D могут содержать соответствующую электронику, чернильные резервуары и чернилопроводы для подачи чернил в одну или несколько печатающих головок. В иллюстрируемом варианте осуществления настоящего изобретения чернилопроводы (не показаны), по существу, соединяют источники 22, 24, 26 и 28 с модулями печатающей головки 34А-34D для обеспечения подачи чернил к одному или более модулю печатающей головки. Как это в целом известно, каждая из одной или более печатающих головок в модуле печатающей головки может выбрасывать один цвет чернил. В других вариантах осуществления настоящего изобретения печатающие головки могут быть сконфигурированы для выброса двух или более цветов чернил. Например, печатающие головки в модулях 34А и 34В могут выбрасывать голубые и пурпурные чернила, а печатающие головки в модулях 34С и 34D могут выбрасывать желтые и черные чернила. Печатающие головки в иллюстрируемых модулях расположены в двух массивах, которые смещены или расположены в шахматном порядке по отношению друг к другу для увеличения разрешения каждого цветоотделенного изображения, напечатанного модулем. Такое расположение предоставляет возможность печати с удвоенным разрешением системы печати при наличии только одного массива печатающих головок, который выбрасывает только один цвет чернил. Несмотря на то, что принтер 10 включает в себя четыре модуля печатающих головок 34А-34D, каждый из которых имеет два массива печатающих головок, альтернативные конфигурации включают в себя различное количество модулей печатающих головок или массивов внутри модуля.
После выхода напечатанного на поверхности 14 полотна изображения из зоны печати изображение проходит под сушильным устройством 130 изображения. Сушильное устройство 130 изображения включает нагреватель, такой как нагреватель с инфракрасным излучением, нагреватель с излучением в ближнем инфракрасном диапазоне и/или нагреватель с принудительной конвекцией горячего воздуха 134, источник 136 нагретого воздуха и отводы воздуха 138А и 138В. Инфракрасный нагреватель 134 применяет тепловое инфракрасное излучение к отпечатанному изображению на поверхности 14 полотна 21 для испарения воды или растворителя в чернилах. Источник 136 нагретого воздуха направляет нагретый воздух над чернилами для вспомогательного воздействия испарению воды или растворителя из чернил. Затем воздух собирается и выводится отводами воздуха 138А и 138В для уменьшения столкновений воздушного потока с другими компонентами в области печати.
Как показано далее, принтер 10 содержит систему подачи и обработки 40 носителей записи, в которой хранятся, например, одна или более пачек листов бумажного носителя различных размеров. Система подачи и обработки 40 носителей записи, например, содержит источники подачи 42, 44, 46, и 48 листов или подложек. В варианте осуществления принтера 10 источник подачи 48 является, например, источником бумаги большой емкости, или устройством подачи, для хранения и подачи приемной подложки в виде нарезанных листов носителя 49. Система подачи и обработки 40 носителей записи также содержит систему обработки и транспортировки 50 подложки, которая включает узел прекондиционирования 52 носителя и узел посткондиционирования 54 носителя. Принтер 10 содержит необязательное устройство закрепления 60 для приложения дополнительного тепла и давления к печатному носителю после того, как печатный носитель проходит через контактную зону 18 переноса и фиксации. В варианте осуществления настоящего изобретения согласно фиг.1 принтер 10 содержит средство подачи 70 первичных документов, которое включает лоток 72 для хранения документов, устройство подачи и возврата 74 листов документа, а также систему экспозиции и сканирования документа 76.
Обеспечение функционирования и управления различными подсистемами, компонентами и операциями аппарата или принтера 10 осуществляется при помощи контроллера или электронной подсистемы (ESS) 80. ESS или контроллер 80 функционально соединен с принимающим изображение элементом 12, модулями печатающей головки 34А-34D (и, таким образом, с печатающими головками), системой подачи и обработки 40 носителей записи, системой обработки и транспортировки 50 подложки и в некоторых вариантах осуществления с одним или более оптическими датчиками 94А-94Е. ESS или контроллер 80 представляет из себя, например, автономный, специализированный мини-компьютер, имеющий центральный процессор (CPU) 82 с электронным запоминающим устройством 84 и дисплеем или пользовательским интерфейсом (U1) 86. ESS или контроллер 80 включает в себя, например, схему входа и управления 88 датчика, а также схему размещение и управления 89 элементов изображения. Кроме того, CPU 82 считывает, фиксирует, подготавливает и управляет потоком данных изображения между источником ввода изображения, таким как система сканирования 76, или интернет-соединение, или подключение к рабочей станции 90, и модулями печатающей головки 34А-34D. Таким образом, ESS или контроллер 80 является основным процессором многозадачности для обеспечения работы и управления всеми другими аппаратными подсистемами и функциями, включая процесс печати, обсуждаемый ниже.
Контроллер 80 может быть реализован с помощью универсальных, или специализированных программируемых процессоров, которые выполняют запрограммированные команды. Команды и данные, необходимые для выполнения запрограммированных функций, могут быть сохранены в памяти, связанной с процессорами или контроллерами. Посредством процессоров, их памяти и схемы интерфейса, контроллеры конфигурируются для выполнения операций, описанных ниже. Эти компоненты могут быть предусмотрены на печатной плате или представлены в качестве схемы в специализированной интегральной схеме (ASIC). Каждая из схем может быть реализована с помощью отдельного процессора, или несколько схем могут быть реализованы в одном процессоре. Кроме того, схемы могут быть реализованы с помощью дискретных компонентов или схем, представленных в сверхбольших интегральных схемах (VLSI). Кроме того, описанные здесь схемы могут быть реализованы с помощью комбинации процессоров, схем ASIC, дискретных компонентов или схем VLSI.
В процессе работы данные для изображения, которое подлежит воспроизведению, направляются в контроллер 80 или из сканирующей системы 76, или из Интернета, или с рабочей станции 90, для обработки и генерирования выходных сигналов управления печатающей головкой, для модулей 34А-34D печатающей головки. Кроме того, контроллер 80 определяет и/или принимает соответствующие команды управления компонентов или подсистем, например, от оператора, вводящего данные посредством пользовательского интерфейса 86, и, соответственно, выполняет такие команды. Как результат, чернила на водной основе, для соответствующих цветов, направляются в модули печатающей головки 34А-34D. Кроме того, управление размещением элемента изображения осуществляется по отношению к поверхности полотна 14 так, чтобы сформировать красочное изображение, соответствующее данным изображения, и носитель, который может быть представлен листами носителя 49, поставляется любым из источников 42, 44, 46, 48 и обрабатывается системой транспортировки 50 носителей записи, для своевременной доставки к зоне контакта 18. В зоне контакта 18 красочное изображение переносится с полотна и покрытия 21 на подложку носителя в контактной зоне 18 переноса.
Несмотря на то, что описаны принтер 10 на фиг.1 и принтер 200 на фиг.2, содержащие полотно 21, смонтированное вокруг промежуточного вращающегося элемента 12, также возможно использовать другие конфигурации принимающей изображение поверхности. Например, промежуточный вращающийся элемент может иметь поверхность, интегрированную в его периферию, что обеспечивает формирование красочного изображения на водной основе на этой поверхности. Кроме того, полотно может быть выполнено в виде бесконечной ленты, и вращаться в качестве элемента 12 на фиг.1 и фиг.2 для формирования изображения на водной основе. Для этой цели могут быть выполнены и другие варианты этих конструкций. В контексте данного описания термин «промежуточная поверхность формирования изображения» включает в себя эти различные конфигурации.
При некоторых операциях печати одно красочное изображение может покрывать всю поверхность 14 полотна 21 (однозонное) или на полотно 21 может быть нанесено множество красочных изображений (многозонное). В конфигурации печати с множеством зон поверхность принимающего изображение элемента может быть разделена на множество сегментов, каждый сегмент включает полный образ изображения в области документа (т.е. одна зона) и междокументные области, которые отделяют множество зон на полотне 21. Например, две зоны принимающего изображение элемента включают две области документа, разделенные двумя междокументными областями по окружности полотна 21. Кроме того, например, четыре зоны принимающего изображение элемента включают четыре области документа, каждая из которых соответствует красочному изображению, сформированному на одном листе носителя, во время прохода или поворота полотна 21.
После того как изображение или изображения были сформированы на полотне и покрытии под управлением контроллера 80, представленный струйный принтер 10 управляет компонентами внутри принтера для выполнения процесса переноса и фиксации изображения или изображений с поверхности 14 полотна на носитель. В принтере 10 контроллер 80 управляет приводами для приведения в действие одного или более валиков 64 в системе транспортировки 50 носителя для перемещения листового носителя 49 в направлении процесса Р, в положение непосредственной близости к валику переноса и фиксации 19, а затем через контактную зону переноса и фиксации 18 между валиком перевода и фиксации 19 и полотном 21. Валик переноса и фиксации 19 прикладывает давление к задней стороне носителя 49 для того, чтобы прижать лицевую сторону носителя записи 49 к полотну 21 и принимающему изображение элементу 12. Несмотря на то, что для валика переноса и фиксации 19 может быть предусмотрен нагрев, в варианте осуществления согласно фиг.1 валик переноса и фиксации 19 не нагревается. Вместо этого предусмотрен узел предварительного нагрева 52 для листового носителя 49 на пути прохождения носителя к зоне контакта. Узел предварительного кондиционирования 52 приводит листовой носитель 49 к заданной температуре, что способствует переносу изображения на носитель, что упрощает конструкцию валика переноса и фиксации. Давление, создаваемое валиком переноса и фиксации 19 на задней стороне нагретого листового носителя 49, облегчает перенос и фиксацию (перенос и термическое закрепление) изображения с принимающего изображение элемента 12 на листовой носитель 49. Вращение или прокатка и принимающего изображение элемента 12, и валика переноса и фиксации 19 не только переносит и фиксирует изображения на листовом носителе 49, но и способствует транспортировке листового носителя 49 через зону контакта. Принимающий изображение элемент 12 продолжает вращаться для обеспечения повтора процесса печати.
В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.2, одинаковые компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями, использованными в описании принтера согласно фиг.1. Одно из отличий между принтерами на фиг.1 и фиг.2 - это тип используемого носителя. В варианте осуществления настоящего изобретения согласно фиг.2 ленту носителя W разматывают с рулона носителя 204 по мере необходимости и различные двигатели (не показаны) осуществляют вращение одного или более валиков 208 для продвижения ленты носителя W через зону контакта 18, таким образом, лента носителя W может быть намотана на валик 212 для извлечения из принтера. Кроме того, носитель может быть направлен на другие технологические установки, которые выполняют такие задачи, как резка, переплет, подборка и/или сшивание носителя и тому подобное. Еще одним отличием между принтерами 10 и 200 является зона контакта 18. В принтере 200 валик переноса остается постоянно прижатым к полотну 21, поскольку лента носителя W постоянно присутствует в зоне контакта. В принтере 10, валик переноса сконфигурирован для выборочного движения по направлению к и от полотна 21 для обеспечения выборочного формирования зоны контакта 18. В варианте осуществления настоящего изобретения согласно фиг.1 зона контакта 18 формируется одновременно с достижением носителем зоны контакта с целью принятия красочного изображения и отсоединяется от полотна вплоть до снятия зоны контакта, как только задняя кромка носителя покидает зону контакта.
Устройство обеспечения поверхностной энергии 120 показано более детально на фиг.3. Устройство обеспечения поверхностной энергии 120 содержит зарядное устройство 304, которое позиционировано лицом к поверхности полотна 21, на которое выбрасываются чернила на водной основе, и электрический заземляющий электрод 308, который соединен с электрическим заземлением на противоположной стороне полотна 21. В варианте, показанном на фиг.3, устройство обеспечения поверхностной энергии находится под одним электрическим потенциалом, либо отрицательным, либо положительным, по отношению к электрическому заземлению, а вращающийся элемент соединен с электрическим заземлением для обеспечения поверхности вращающегося элемента и/или полотна другим электрическим потенциалом. Однако в других вариантах осуществления вращающийся элемент и устройство обеспечения поверхностной энергии могут находиться под различными электрическими потенциалами, одинаковой или разной полярности. В одном варианте осуществления зарядное устройство генерирует электрическое поле, проходящее от зарядного устройства к поверхности полотна 21, которое является достаточно высоким для того, чтобы вызвать пробой воздуха. «Пробой воздуха» относится к электрической энергии, которая отрывает электроны из молекул в воздухе. Отрыв электронов является причиной появления как отрицательно заряженных электронов, так и положительно заряженных ионов различных активных частиц. Например, кислород, азот или молекулы закиси азота в воздухе, заряженные электрическим полем, имеют выбитые из них электроны, что вызывает появление положительно заряженных ионов. Также электроны могут прикрепляться к нейтральным атомам с образованием отрицательно заряженных ионов. Электрическое поле также генерирует электродвижущую силу, которая направляет часть ионов и/или электронов по направлению к поверхности полотна. Область воздуха, ионизированная электрическим полем, называется короной.
При осаждении ионов и/или электронов наблюдается улучшение распределения чернильных капель. Это улучшение распределения чернильных капель, как полагают, возникают из различных механизмов воздействия. Некоторые из этих механизмов воздействия увеличивают поверхностную энергию полотна, вызванную осаждением только положительно заряженных ионов, только отрицательно заряженных ионов, комбинации положительно и отрицательно заряженных ионов и/или осаждением отрицательно заряженных электронов. Другие механизмы воздействия, которые, как предполагается, способствуют улучшению распределения чернильных капель, разрывают химические связи химических взаимодействий между некоторыми осажденными ионами и материалом, формирующим полотно, или связи разрываются посредством высокой кинетической энергии ионов ударяющих молекулы материала полотна.
Зарядное устройство 304 может представлять собой зарядное устройство с большим зазором или зарядное устройство с малым зазором. В контексте данного описания «зарядное устройство с большим зазором» подразумевает, что излучатели зарядного устройства отстоят от поверхности полотна на расстояние от 0,5 до 5 мм. В контексте данного описания «зарядное устройство с малым зазором» подразумевает, что излучатели зарядного устройства либо находятся в контакте с поверхностью полотна, либо отстоят от поверхности полотна на расстояние не более чем около 50 мкм. Таким образом, в зарядном устройстве с большим зазором корона, как правило, локализована в области устройства и не вступает в контакт с поверхностью. Примеры зарядного устройства с большим зазором включают коротроны и скоротроны, которые могут содержать короноды (электроды, которые создают корону), изготовленные из проводящих контактов, проводов или проводов, покрытых диэлектриком. Зарядное устройство с большим зазором, как предполагается, обеспечивает заряд при кинетической энергии, недостаточной для разрыва связей в поверхности полотна. Зарядные устройства с малым зазором включают в себя контактные и/или бесконтактные валики со смещенным зарядом. Эти устройства генерируют корону, которая «находится в контакте» как с поверхностью зарядного устройства, так и с поверхностью полотна. Такие типы устройств генерируют в воздушном зазоре поля очень больших величин, которые являются причиной появления ионов с высокой кинетической энергией, которые увеличивают вероятность нарушения связи и поверхностных повреждений на поверхности полотна. Зарядное устройство 304 также может быть представлено трибоэлектрическим устройством, которое заряжает поверхность полотна при контакте с поверхностью. Такое трибоэлектрическое устройство не создает корону для зарядки поверхности. Вместо этого трибоэлектрическое устройство выполнено из материала, отличающегося от материала поверхности полотна, и генерирует электростатический заряд на поверхности полотна под влиянием подвижного контакта поверхности полотна с трибоэлектрическим устройством.
Высоковольтным смещением зарядного устройства 304 можно управлять по меньшей мере в пяти режимах. Пять режимов - это: (1) положительное напряжение смещения, (2) отрицательное напряжение смещения, (3) только напряжение переменного тока, (4) напряжение переменного тока с положительным смещением постоянного тока и (5) напряжения переменного тока с отрицательным смещением постоянного тока. Первый режим обеспечивает появление результирующего положительного заряда на поверхности полотна по причине осаждения положительных ионов на поверхности полотна. Второй режим обеспечивает появление результирующего отрицательного заряда на поверхности полотна по причине осаждения отрицательных ионов и электронов на поверхности полотна. Четвертый режим обеспечивает появление результирующего положительного заряда на поверхности полотна по причине осаждения положительных и отрицательных ионов и электронов на поверхности полотна. Пятый режим обеспечивает появление результирующего отрицательного заряда на поверхности полотна по причине осаждения положительных и отрицательных ионов и электронов на поверхности полотна.
В режиме, в котором используется только напряжение переменного тока, результирующий заряд на поверхности полотна равен нулю, а зарядное устройство осаждает равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц на поверхности полотна. Это решение является предпочтительным, поскольку наличие заряда на поверхности полотна может воздействовать на капли, когда они выбрасываются печатающей головкой. В частности, заряд на поверхности полотна может стать причиной отделения хвостовой части чернильной капли от головной части чернильной капли и возврата к поверхности печатной головки. Эти отделенные хвостовые части известны в данной области техники как капли-сателлиты. Наличие капель-сателлитов на поверхности печатающей головки может привести к засорению, или иным образом препятствовать работе печатающей головки. Для того чтобы зарядное устройство работало только в режиме напряжения переменного тока, зарядное устройство обычно управляется с помощью симметричного напряжения переменного тока. Даже несмотря на то, что поверхность полотна заряжена, электрическое поле может являться слишком малым для того, чтобы вызвать формирование капель-сателлитов и загрязнение поверхности печатающей головки. Электрическое поле в зазоре сильно зависит от поверхностной плотности заряда, толщины полотна, электрических свойств полотна (сопротивления и диэлектрической постоянной) и размера воздушного зазора между полотном и головкой. Электрическое поле мало, если полотно является проводящим и/или если диэлектрическая толщина (толщина/диэлектрическую постоянную) мала по сравнению с размером воздушного зазора.
В то время как устройство обеспечения поверхностной энергии 120 увеличивает поверхностную энергию полотна, выброс чернильных капель на полотно и последующая сушка красочного изображения и его перенесение на носитель сокращают часть этой энергии. Таким образом, устройство обеспечения поверхностной энергии 120 управляется в каждом цикле печати с целью увеличения поверхностной энергии полотна до возвращения полотна в положение напротив печатающей головки для печати. Поскольку нарастание по поверхности, по меньшей мере частично, уменьшается ко времени, когда красочное изображение достигает зоны контакта 18, перенесение красочного изображения облегчается, чему способствует сниженная поверхностная энергия полотна. Таким образом, использование устройства обеспечения поверхностной энергии 120 в положении непосредственно перед печатающей головкой позволяет поверхности полотна иметь относительно высокий уровень энергии для выброса чернил и адгезии, которая затем рассеивается, чтобы способствовать передаче красочного изображения. Другими словами, адгезия чернил к поверхности определяется эффективностью переноса чернил на носитель. Насколько поверхностная энергия влияет на адгезию чернил, является функцией состояния (т.е. жидкость, твердое вещество, газ) материала, вступающего в контакт с поверхностью. Следовательно, применение поверхностной энергии, как это описано выше, может значительно увеличить адгезию жидкости с низкой вязкостью при выбросе чернил, а влияние обработки поверхности на адгезию частично высушенных чернил при передаче чернил может уменьшиться. Другими словами, адгезия чернил может предполагать взаимосвязь между изменением поверхностной энергии полотна и состоянием чернил (жидкость против полутвердого или “влажного” твердого вещества).
Один или более из оптических датчиков 94А-94D могут быть использованы для формирования данных изображения промежуточной поверхности формирования изображения и о выброшенных на поверхность чернилах. Датчик, используемый для формирования данных изображения, может быть расположен перед или после сушильного устройства, чтобы обеспечить замкнутую систему управления смещением на зарядном устройстве. Эта замкнутая система управления может быть выполнена с учетом обработки данных изображения контроллером для измерения растекания чернильных капель. Диаметр растекания капли затем сравнивают с заданным пороговым растеканием для чернильной капли. Смещение зарядного устройства регулируется как ответ на диаметр растекания, имеющий запас по отношению к заданному пороговому значению. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения диаметр растекания сравнивается с верхним пороговым значением и нижним пороговым значением и в ответ на диаметр растекания, находящийся вне диапазона между верхним пороговым значением и нижним пороговым значением, происходит регулировка зарядного устройства. Этот процесс можно повторять до тех пор, пока диаметр капли (растекания капли) не достигнет заданного уровня растекания.