КИСЛОРОДНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ ДЛЯ БЕСПЕРЕБОЙНОЙ РАБОТЫ ПЕЧАТАЮЩИХ ГОЛОВОК Российский патент 2015 года по МПК B41J2/01 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области струйной печати. Более конкретно, изобретение относится к системам и способам применения газообразного ингибитора в зоне печати для замедления процесса отверждения чернил на печатающей головке, вызванного присутствием рассеянного света в окружающей среде, где производится печать.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Использование электромагнитного излучения для отверждения жидких химических композиций уже много лет является установившейся практикой. Отверждение электромагнитным излучением включает наличие жидкой химической композиции, содержащей фотоинициаторы, мономеры и олигомеры, и, возможно, пигменты и другие добавки, и воздействие на эту композицию электромагнитным излучением с переводом тем самым жидкой химической композиции в твердое состояние.

Применительно к области печати радиационно-отверждаемые чернила выпускают струей из печатающей головки на носитель, получая часть изображения. В некоторых вариантах применения печатающая головка совершает возвратно-поступательные движения вдоль всей ширины носителя, тогда как носитель ступенчато продвигается вперед с получением последовательной построчной развертки. В некоторых других вариантах применения для формирования изображения используют один или несколько блоков зафиксированных печатающих головок.

В каждой из этих конфигураций печати отверждение чернил включает направление фотонов, обычно, с длиной волны в ультрафиолетовом диапазоне или вблизи него, на нанесенные чернила. Фотоны взаимодействуют с фотоинициаторами, присутствующими в чернилах, создавая свободные радикалы. Образовавшиеся свободные радикалы побуждают и поддерживают полимеризацию (отверждение) мономеров и олигомеров в составе чернил. Эта цепная реакция приводит к отверждению чернил до твердого полимера.

Однако использование отверждаемых чернил сопряжено с отрицательными побочными эффектами. В частности, стандартным схемам отверждения чернил свойственны проблемы, заключающиеся в том, что печатающие головки подвергаются воздействию рассеянного света, и чернила из-за этого воздействия затвердевают на печатающих головках. Рассеянный свет попадает в окружающую область печати среду различными путями. Например, свет из окружающей среды проникает даже в малейшие отверстия и отражается внутри устройства. В дополнение, печатающие устройства часто открыты для доступа света из окружающей среды к деталям принтера. Кроме того, печатающие устройства часто сами испускают свет при функционировании сканера или от ламп отверждающего излучения.

Воздействие какого-либо рассеянного света стимулирует затвердевание чернил на печатающей головке. Затвердевшие чернила впоследствии отклоняют струю чернил из печатающей головки и являются причиной плохого качества печати. В действительности, даже самое небольшое отклонение струи чернил может вызвать серьезное искажение изображения.

Во всех типах принтеров, где используется световое отверждение (то есть широкоформатных, сверхширокоформатных, однопроходных и т.д.), для ограничения влияния рассеянного или окружающего света применяют сходные технологии. Некоторые приемы в этой области включают использование физических заслонок и отражающих перегородок, чтобы отклонять свет, поступающий от ламп. Однако независимо от усилий по экранированию рассеянный свет проникает в принтер. Другим испробованным решением является расположение ламп для отверждения под таким углом, чтобы свет не мог отклоняться назад на печатающие головки. Однако эта технология снижает эффективность ламп в отношении отверждения. Другой примененный подход включает расположение вокруг области печати экрана, который задерживает свет из окружающей среды, особенно ультрафиолетовый, предотвращая его проникновение в принтер и на головки. Однако, как пояснено выше, рассеянный свет все же попадает в принтер.

Проблемы, связанные с рассеянным светом, осложняются рядом других факторов. Во-первых, имеется проблема отверждения чернил на головках, когда носители, на которые наносится изображение, характеризуются высокой отражающей способностью, например носители с металлическим внешним покрытием и даже глянцевые белые носители. В этих случаях количество отраженного света намного больше, чем обычно. Во-вторых, при увеличении скорости отверждения в принтерах значительно увеличивается как чувствительность чернил к УФ излучению, так и количество направляемого света, тем самым вызывая повышение риска отверждения чернил на головках. В-третьих, иногда в конструкции принтера мало места для эффективного экранирования головок от рассеянного света от этого источника.

Кроме того, в настоящее время для отвержения чернил используют преимущественно светодиоды. Применяемые светодиоды функционируют на длинах волн в верхней области спектра видимого излучения и в ультрафиолетовой области, и чернила выполняют так, чтобы они отверждались светом с этими длинами волн. Следовательно, окружающий свет доставляет особенно много неприятностей, поскольку включает много энергии этого диапазона.

Еще одна проблема, связанная с рассеянным светом, возникает из-за использования в печатающих устройствах газообразного азота для вытеснения кислорода. Присутствие кислорода на поверхности чернил ингибирует реакцию отверждения в чернилах. Часто это явление называют кислородным ингибированием. Следовательно, практика вытеснения кислорода в области печати направлена на повышение эффективности процесса отверждения. Однако результатом азотного отверждения является появление азота, отклонившегося от области печати, и, следовательно, осложнение проблемы затвердевания чернил на печатающих головках.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду вышеизложенного изобретением обеспечиваются системы и способы подачи газообразного ингибитора в область печати с целью замедления процесса отверждения чернил на печатающих головках вследствие присутствия рассеянного света в окружающей среде, где производится печать. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают однопроходные печатающие устройства однослойной и многослойной печати, включающие аппликатор кислорода для подачи кислородного экрана на носитель, поступающий в область печати. Точно так же некоторые варианты осуществления изобретения включают способ кислородного ингибирования в однопроходных печатающих устройствах однослойной и многослойной печати.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают многопроходные сканирующие печатающие устройства, снабженные кареткой с множеством аппликаторов кислорода, множеством ламп отверждающего излучения, множеством аппликаторов азота и устройством управления, селективно активирующим и деактивирующим различные аппликаторы во время возвратно-поступательного движения каретки вдоль носителя. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают способ селективного активирования и деактивирования различных аппликаторов азота и кислорода во время возвратно-поступательного движения печатающей каретки вдоль носителя в многопроходных сканирующих печатающих устройствах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1А показано однопроходное печатающее устройство известного уровня техники с введением азота в процессе отверждения ультрафиолетовым излучением (УФ);

На фиг.1В показано однопроходное устройство струйной многослойной печати известного уровня техники, предназначенное для нанесения на носитель двух слоев чернил;

На фиг.2А показано однопроходное печатающее устройство с кислородным ингибированием в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

На фиг.2В показано однопроходное устройство струйной многослойной печати со множеством областей кислородного ингибирования в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2С поясняет способ кислородного ингибирования в устройстве многослойной печати в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

На фиг.3А показано многопроходное сканирующее печатающее устройство известного уровня техники, предназначенное для нанесения чернил на носитель;

На фиг.3В показано многопроходное сканирующее печатающее устройство со множеством аппликаторов кислорода в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения; и

На фиг.4 показана последовательность операций для многопроходного сканирующего печатающего устройства, показанного на фиг.3В, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Благодаря настоящему изобретению проблема затвердевания чернил на печатающих головках и соплах в печатающих устройствах под действием рассеянного света от ламп отверждающего излучения или извне решается путем создания областей ингибирования отверждения вокруг печатающих головок, в которых отверждение эффективным образом в большей степени затрудняется. В предпочтительных в настоящий момент вариантах осуществления изобретения области ингибирования обусловлены введением кислорода в область печатающей головки, благодаря чему уменьшается способность чернил к отверждению на головках вследствие эффекта кислородного ингибирования процесса свободнорадикального отверждения.

На фиг.1А представлено однопроходное печатающее устройство 100 известного уровня техники, в котором в процессе отверждения ультрафиолетовым (УФ) излучением применяется введение азота. В соответствии с фиг.1А поверхность 101 транспортирования направляется рядом валиков 103 и предназначена для перемещения носителя 102 через печатающее устройство 100.

Носитель 102 сначала проходит через область 104 печати под блоком 105 печатающих головок, предназначенных для нанесения чернил на носитель 102. В соответствии с фиг.1 блок 105 печатающих головок наносит отверждаемые УФ излучением чернила. После нанесения чернил на носитель 102 он перемещается в зону 106 инертирования, включающую область, в которой при помощи аппликатора 107 азота наносят азотный экран. Окружающий воздух содержит примерно 20% кислорода и 78% азота. Следовательно, азотный экран замещает окружающий воздух на менее реакционноспособную газообразную композицию, содержащую обычно от 95% до 99,9% чистого азота. Кислород является естественным ингибитором свободнорадикального отверждения, и удаление кислорода существенно увеличивает скорость отверждения на поверхности чернил.

Наконец, отпечатанный и инертированный носитель поступает в область 109 отверждения, где на чернила воздействуют светом лампы 108 отверждающего излучения, тем самым отверждая чернила.

Хотя зона 106 инертирования расположена после области 104 печати в процессе транспортирования, часть азота распространяется в область 104 печати. Как пояснено выше, рассеянный свет поступает в пространство, где осуществляется печать, множеством путей, и воздействие любого рассеянного света стимулирует затвердевание чернил на печатающих головках. Следовательно, присутствие азота в области 104 печати значительно повышает скорость отверждения чернил на печатающих головках.

Проблема, связанная в присутствием азота в области печати, усугубляется в устройствах многослойной печати. Существует множество причин, по которым многослойная печать имеет преимущества. Например, двухсторонние изображения печатают на прозрачном носителе, используя промежуточный белый слой. На фиг.1В показано однопроходное устройство 110 струйной многослойной печати известного уровня техники, предназначенное для нанесения на носитель 112 двух слоев чернил.

Как показано на фиг.1В, поверхность 111 транспортирования направляется рядом валиков 113 и предназначена для перемещения носителя 112 через печатающее устройство 110.

Носитель 112 перемещается через первую область 114 печати под первым блоком 115 печатающих головок, предназначенных для нанесения чернил на носитель 112. После нанесения чернил на носитель 112 он перемещается через зону 116 инертирования, включающую область, в которой при помощи аппликатора 117 азота наносят азотный экран. Затем отпечатанный и инертированный носитель перемещается в первую область 119 отверждения, где на чернила воздействуют светом первой лампы 118 отверждающего излучения, тем самым отверждая первый слой чернил.

После этого носитель 112 проходит через вторую область 124 печати под первым блоком 125 печатающих головок, предназначенных для нанесения чернил на носитель 112. После того, как чернила второй раз нанесены на носитель 112, он проходит через вторую зону 126 инертирования, включающую область, в которой при помощи аппликатора 127 азота наносят азотный экран. Наконец, носитель 112 перемещается во вторую область 129 отверждения, где на чернила воздействуют светом второй лампы 128 отверждающего излучения, тем самым отверждая второй слой чернил.

Как указывалось выше, проблема, связанная с присутствием азота в области печати, усугубляется в устройстве многослойной печати, таком, которое показано на фиг.1В. Причина состоит в попадании даже большего количества азота во вторую область 124 печати дополнительно к уже имеющемуся. По мере того, как носитель 112 перемещается через рабочие узлы, газообразный азот из зон инертирования «протягивается» вперед вместе с носителем. Следовательно, носитель 112 доставляет газообразный азот во вторую область 124 печати. Такой избыток газообразного азота существенно увеличивает скорость отверждения чернил на печатающих головках под действием рассеянного света.

Являющиеся предпочтительными на данный момент варианты осуществления настоящего изобретения направлены на решение проблем, свойственных техническим решениям известного уровня техники, посредством кислородного ингибирования в области печати.

На фиг.2А показано однопроходное печатающее устройство 200 с кислородным ингибированием в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. В соответствии с фиг.2А поверхность 201 транспортирования проходит через ряд валиков 203 и предназначается для перемещения носителя 202 через область кислородного ингибирования, область, в которой при помощи аппликатора 298 кислорода наносят кислородный экран. Благодаря технологии кислородного ингибирования печатающие головки защищаются от затвердевания на них чернил под действием рассеянного или окружающего света благодаря тому факту, что обогащенный кислородом поток поступает непосредственно перед головками, и движение носителя способствует образованию экрана вокруг головок. Другими словами, экран из обогащенного кислородом воздуха протягивается вместе с носителем и остается возле печатающих головок во время работы печатающего устройства.

Поверхность 201 транспортирования перемещает носитель 202 в область 204 печати под блоком 205 печатающих головок, предназначенным для нанесения чернил на носитель 202.

Как показано на фиг.2А, блок 205 включает печатающие головки, соответствующие цветовой модели CMYK. Однако специалистам в данной области, использующим настоящее раскрытие, должно быть понятно, что и другие цветовые модели, известные или еще не разработанные, также применимы для осуществления изобретения, описанного в настоящем документе в наиболее широком смысле.

В являющихся на сегодня предпочтительными вариантах осуществления изобретения блок 205 печатающих головок наносит отверждаемые УФ излучением чернила, которые затем отверждаются в области 209 отверждения светом лампы 208 отверждающего УФ излучения. Однако перед узлом 209 кислородный экран необходимо отклонить, иначе кислород будет ингибировать отверждение чернил, как пояснено выше. Следовательно, после нанесения чернил на носитель 202 его пропускают через зону 206 инертирования, включающую область 206 нанесения азотного экрана при помощи аппликатора азота 207. В некоторых других вариантах осуществления изобретения кислород удаляют при помощи отражательных перегородок.

Наконец, отпечатанный и инертированный носитель перемещают в область 209 отверждения, где на чернила воздействуют светом лампы 208 отверждающего излучения, тем самым отверждая чернила.

В некоторых вариантах осуществления изобретения газообразный азот, подаваемый в аппликатор 207 азота, кислород, подаваемый в аппликатор 298 кислорода, поступают из отдельных источников азота и кислорода.

В являющихся на сегодня предпочтительными вариантах осуществления изобретения для подачи газообразного азота и газообразного кислорода используют мембранный генератор 297 азота. Действительно, исключение отдельных резервуаров с азотом и кислородом устраняет потребность в относящихся к расходным материалам резервуарах для азота и кислорода, которые нуждаются в периодической замене и могут быть дорогостоящими. Кроме того, при исключении этих резервуаров также уменьшается площадь, занимаемая устройством.

В некоторых вариантах осуществления изобретения для получения азота используют способ адсорбционного разделения газов. В некоторых вариантах осуществления изобретения для получения азота используют газоразделительную мембрану. В соответствии с теми вариантами осуществления изобретения, в которых используют мембрану, при помощи источника сжатого воздуха подают воздух, который сначала очищают с целью удаления паров масла или паров воды. Чистый сжатый воздух затем направляют через серию мембран с целью отделения от воздуха кислорода, получая газ, содержащий азот в увеличенной концентрации.

В некоторых вариантах осуществления изобретения степень чистоты потока кислорода в аппликаторе 298 лежит в диапазоне от 40% до 60%. В некоторых других вариантах осуществления изобретения степень чистоты потока кислорода в аппликаторе 298 лежит в диапазоне от 60% до 80%.

В являющихся на сегодня предпочтительными вариантах осуществления изобретения степень чистоты потока кислорода в аппликаторе 298 превышает 80%. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство снятия электростатического заряда стратегически размещено в устройстве 200, чтобы исключить образование точек воспламенения, таких как искры, в обогащенной кислородом атмосфере.

Кроме того, в являющихся на сегодня предпочтительными вариантах осуществления изобретения лампа 208 отверждающего излучения включает светодиоды. Однако специалистам в данной области, использующим настоящее раскрытие, должно быть ясно, что равным образом применимы и другие технологии облучения, такие как лампы накаливания и флуоресцентные лампы.

Проблемы, связанные с присутствием азота в области печати в устройстве многослойной печати, поясненные со ссылкой на фиг.1В, устранены в печатающем устройстве 220, соответствующем фиг.2В.

На фиг.2В показано однопроходное устройство 210 струйной многослойной печати со множеством областей кислородного ингибирования в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг.2В, поверхность 211 транспортирования направляется рядом валиков 213 и предназначена для перемещения носителя 212 через печатающее устройство 210.

На носитель сначала наносят кислородный экран при помощи аппликатора 295 кислорода, когда носитель проходит через первую область 292 кислородного ингибирования. Затем носитель 212 перемещается через первую область 224 печати под первым блоком 225 печатающих головок, предназначенных для нанесения чернил на носитель 212. В некоторых случаях для печати двухсторонних изображений на прозрачном носителе первый блок 225 печатающих головок предназначен для нанесения белых или, иначе, непрозрачных чернил на прозрачный носитель.

После нанесения чернил на носитель 212 его пропускают через первую зону 226 инертирования, включающую область, в которой при помощи аппликатора 227 азота наносят азотный экран. Затем отпечатанный и инертированный носитель 212 перемещается в первую область 229 отверждения, где на чернила воздействуют светом первой лампы 228 отверждающего излучения, тем самым отверждая первый слой чернил.

Когда носитель 212 поступает в первую область 293 кислородного ингибирования, на него наносят второй кислородный экран при помощи второго аппликатора 294 кислорода. Затем носитель перемещают через вторую область 214 печати под вторым блоком 215 печатающих головок, предназначенных для нанесения чернил на носитель 112. В случае печати двусторонних изображений второй блок 215 печатающих головок предпочтительно включает головки цветной печати.

После второго нанесения чернил на носитель 212 он проходит через вторую зону 216 инертирования, включающую область нанесения азотного экрана при помощи второго аппликатора 217 азота. Наконец, носитель 212 проходит через вторую область 219 отверждения, где на чернила воздействуют светом второй лампы 218 отверждающего излучения, тем самым отверждая второй слой чернил.

Фиг.2С поясняет способ кислородного ингибирования 250 в устройстве многослойной печати в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. В являющихся на сегодня предпочтительными вариантах осуществления изобретения осуществление способа 250 начинают с получения по существу чистого азота на стадии М1 с использованием мембранного генератора азота.

Затем способ 250 включает перемещение носителя через область экранирования кислородом на стадии М2. Затем на стадии М3 носитель перемещают в область печати, где на него наносят чернила в обогащенной кислородом атмосфере. Затем на стадии М4 носитель перемещают через область экранирования азотом, где кислород и другие газы вытесняются азотным экраном. После этого на стадии М5 носитель перемещают в область отверждения, где чернила облучают УФ излучением в обогащенной азотом атмосфере.

Осуществление способа 250 продолжается перемещением отпечатанного носителя через вторую область экранирования кислородом на стадии М6. Затем на стадии М7 отпечатанный носитель перемещают в область печати второго слоя, где на отпечатанный носитель наносят второй слой чернил в обогащенной кислородом атмосфере. Затем на стадии М8 дважды отпечатанный носитель перемещают через область экранирования азотом, где кислород и другие газы вытесняются азотным экраном. Затем на стадии М9 дважды отпечатанный носитель перемещается в область отверждения, где чернила облучают УФ излучением в обогащенной азотом атмосфере.

Преимущества использования кислородного ингибирования, описанные выше в отношении однопроходных печатающих устройств, также относятся и к многопроходным, или сканирующим, печатающим устройствам.

На фиг.3А показано многопроходное сканирующее печатающее устройство 300 известного уровня техники, предназначенное для нанесения чернил на носитель 302. В соответствии с фиг.3А печатающая каретка 301 совершает возвратно-поступательные движения вдоль носителя 302 (как показано стрелками), в то время как носитель 302 пошагово перемещается вперед под печатающей кареткой 301 (вглубь страницы). Каретка 301 включает блок 303 печатающих головок, предназначенный для нанесения на носитель 302 жидких чернил. Каретка 301 также включает два узла 304, 305 отверждения, расположенных по обеим сторонам от блока 303 печатающих головок. Узел 304 отверждения включает лампу 306 отверждающего излучения и два аппликатора 307, 308 азота. Узел 305 отверждения точно так же включает лампу 309 отверждающего излучения и два аппликатора 310, 311 азота.

Печатающее устройство 300, представленное на фиг.3А, представляет собой многопроходное печатающее устройство, отличающееся тем, что блок 303 печатающих головок наносит чернила на одну и ту же точку носителя по меньшей мере два раза. Следовательно, по мере возвратно-поступательных движений печатающей каретки 301 блок 303 печатающих головок наносит чернила на носитель 302, а лампа (306 или 309) отверждающего излучения замыкающего узла (304 или 305) отверждения частично отверждает нанесенные чернила. Во время обратного прохода лампа (306 или 309) отверждающего излучения ведущего узла (304 или 305) отверждения полностью отверждает отвержденные ранее частично чернила перед тем, как блок 303 печатающих головок снова наносит чернила.

Аппликаторы (307, 308, 310 и 311) азота являются в некотором роде направленными в том смысле, что газ, который они испускают, образует стелющийся позади экран.

Таким образом, ведущий узел (304 или 305) отверждения наносит газообразный азот непосредственно на ту область, в которой окажутся печатающие головки блока 303 мгновение спустя после его нанесения, тем самым стимулируется отверждение чернил печатающих головок.

Следовательно, в некоторых вариантах осуществления изобретения предусматривается наличие в многопроходном сканирующем печатающем устройстве аппликаторов кислорода, тем самым обеспечивается ингибирование отверждения чернил на печатающих головках.

На фиг.3В показано многопроходное сканирующее печатающее устройство 310 со множеством аппликаторов 399, 398, 397 кислорода в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг.3В печатающая каретка 311 совершает возвратно-поступательные движения вдоль носителя 312 (как показано стрелками), в то время как носитель 312 пошагово перемещается вперед под печатающей кареткой 311 (вглубь страницы). Каретка 311 включает множество блоков 313, 312 печатающих головок, предназначенных для нанесения на носитель 312 жидких чернил.

Печатающее устройство 310, представленное на фиг.3В, представляет собой многопроходное печатающее устройство, отличающееся тем, что блоки 313, 323 печатающих головок наносят чернила на одну и ту же точку носителя 312 по меньшей мере два раза.

Каретка 311 также включает два узла 314, 315 отверждения, расположенных по обеим сторонам от каретки 311. Узел 314 отверждения включает лампу 316 отверждающего излучения, два аппликатора 317, 318 азота и аппликатор 399 кислорода. Узел 315 отверждения точно так же включает лампу 319 отверждающего излучения, два аппликатора 330, 331 азота и еще один аппликатор 397 кислорода. Третий аппликатор 398 кислорода расположен между двумя блоками 313, 323 печатающих головок.

По мере возвратно-поступательных движений печатающей каретки 311 блоки 313, 323 печатающих головок наносят чернила на носитель 312, а лампа (316 или 319) отверждающего излучения замыкающего узла (314 или 315) отверждения частично отверждает нанесенные чернила. Во время обратного прохода лампа (316 или 319) отверждающего излучения ведущего узла (314 или 315) отверждения полностью отверждает отвержденные ранее частично чернила перед тем, как блок 303 печатающих головок снова наносит чернила.

Аппликаторы (317, 318, 330 и 331) азота и аппликаторы (399, 398, 397) кислорода являются в некотором роде направленными в том смысле, что газ, который они испускают, образует стелющийся позади экран. Следовательно, ведущий узел (314 или 315) отверждения наносит газообразный азот непосредственно на ту область, где окажутся печатающие головки блока 303 мгновение спустя после его нанесения.

Печатающее устройство 310, представленное на фиг.3В, также включает устройство управления 350, предназначенное для селективного активирования и деактивирования аппликаторов 317, 318, 330 и 331 азота и аппликаторов 399, 398 и 397 кислорода таким образом, чтобы создавать устойчивый кислородный экран вокруг блоков 313, 323 печатающих головок, тем самым затрудняя отверждение чернил на печатающих головках, и одновременно создавать азотный экран в областях отверждения, тем самым обеспечивая качественное отверждение.

В являющемся на сегодня предпочтительным варианте осуществления изобретения устройство управления 350 соединено с мембранным генератором 345 азота, используемым для подачи газообразного азота по подающему патрубку 346 и газообразного кислорода по подающему патрубку 347. Кроме того, в являющихся на сегодня предпочтительными вариантах осуществления изобретения управляющее устройство 350 включает процессор (не показан), предназначенный для селективного открытия и закрытия множества клапанов (не показаны) с целью селективного обеспечения потока азота из подающего патрубка 346 азота в аппликаторы 317, 318, 330 и 331 азота и селективного обеспечения потока кислорода из подающего патрубка 347 кислорода в аппликаторы 399, 398 и 397 кислорода. Селективная подача газообразного азота и газообразного кислорода подробно описана далее.

На фиг.4 показана последовательность 400 операций для многопроходного сканирующего печатающего устройства, показанного на фиг.3В, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Таким образом, на фиг.4 и 3В использованы одинаковые номера позиций для описания последовательности 400 операций.

Последовательность 400 операций отражает многопроходной процесс печати в середине его реализации, в том смысле, что блоки 313, 323 уже нанесли по меньшей мере первую порцию чернил на носитель 312. В отношении фиг.4 предполагается, что печатающая каретка 311 стартует с правой стороны носителя 312 и движется на стадии W1 налево.

На стадии W2 каретка 311 движется справа налево, аппликатор 317 активен, таким образом, азот проходит под лампу 316 отверждающего излучения, стимулируя отверждение чернил, нанесенных ранее и частично отвержденных на предыдущем проходе.

Затем на стадии W3 активен ведущий аппликатор 399 кислорода, и кислородный экран вытесняет азот и проходит под блок 313 печатающих головок по мере продолжения кареткой 311 движения справа налево. Следовательно, кислородный экран защищает печатающие головки блока 313, так как на стадии W4 печатающие головки наносят чернила на носитель 312 в обогащенной кислородом атмосфере.

В некоторых вариантах осуществления изобретения блоки 313, 323 печатающих головок имеют большое сечение, так что кислородный экран рассеивается за время, пока блоки печатающих головок движутся над некоторой точкой носителя 312. В этих вариантах осуществления изобретения центральный аппликатор 398 кислорода расположен между блоками 313, 323 печатающих головок. Предпочтительно центральный аппликатор 398 кислорода активен в течение всей последовательности 400 операций. Таким образом, центральный аппликатор 398 кислорода на стадии W5 подает в область печати дополнительное количество кислорода после того, как над этой областью прошел ведущий блок 313 печатающих головок. Затем на стадии W6 замыкающий блок 323 печатающих головок наносит чернила на носитель 312 в обогащенной кислородом атмосфере.

После нанесения чернил блоками 313 и 323 печатающих головок последовательность 400 операций продолжается тем, что замыкающий узел 315 отверждения проходит над той областью носителя 312, на которую уже нанесена печать. На стадии W7 ведущий аппликатор 397 кислорода остается неактивным, ведущий аппликатор 330 азота активен, тем самым обеспечивается азотный экран под лампой 319 отверждающего излучения. На стадии W8 лампа 319 отверждающего излучения облучает нанесенные чернила в обогащенной азотом атмосфере, тем самым обеспечивается отверждение чернил.

После того, как каретка 311 достигла крайней левой точки прохода вдоль носителя 312, на стадии W9 аппликаторы 317, 318, 330, 331 азота и аппликаторы 399 и 397 кислорода переключают в порядке подготовки к обратному проходу. В некоторых вариантах осуществления изобретения аппликаторы переключают из активного состояния в неактивное, используя центральное устройство управления клапанами. Однако специалистам в данной области должно быть ясно, что равным образом применимо множество других управляющих механизмов.

Более конкретно, на стадии W9, когда каретка 311 движется слева направо, аппликатор 331 азота включен, аппликатор 317 азота выключен; аппликатор 330 азота выключен, чтобы азот не попадал на печатающие головки; аппликатор 397 кислорода включен с целью создания кислородного экрана для блоков 323, 313 печатающих головок; аппликатор 318 азота включен для создания азотного экрана под лампой 316 отверждающего излучения; аппликатор 399 кислорода выключен.

В некоторых вариантах осуществления изобретения лампы 316 и 319 отверждающего излучения представляют собой стандартные лампы УФ излучения. В соответствии с этими вариантами осуществления изобретения обе лампы 316 и 319 отверждающего излучения остаются активными во время последовательности 400 операций. В некоторых других вариантах осуществления изобретения лампы 316 и 319 отверждающего излучения представляют собой светодиоды. В соответствии с этими вариантами осуществления изобретения светодиодные лампы 316 и 319 отверждающего излучения включены и выключены, когда не находятся над неотвержденными чернилами, тем самым уменьшается расход энергии.

В соответствии с последовательностью 400 операций кислородный экран сохраняется в областях печати, тогда как азотный экран сохраняется в областях отверждения, тем самым обеспечивается оптимизация процесса печати и защита печатающих головок.

Специалисты в данной области должны понимать, что изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без отступления от его существа или существенных отличительных особенностей. Точно так же определенное именование или разделение элементов, отличительных особенностей, атрибутов и других аспектов не является окончательным или значимым, а механизмы реализации изобретения или его отличительные особенности могут иметь другие названия, другое деление и/или формат. Следовательно, описание изобретения предназначено для пояснения, а не ограничения объема изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения.

(57) Изобретение относится к печатающему устройству и способу печати. Печатающее устройство включает генератор азота, предназначенный для разделения окружающего атмосферного воздуха на первый компонент и второй компонент. Первый компонент включает кислородный компонент, который содержит кислород в более высокой концентрации, чем окружающий атмосферный воздух, и азотный компонент, который содержит азот в более низкой концентрации, чем указанный окружающий атмосферный воздух. Второй компонент включает по существу чистый азотный компонент. Печатающее устройство включает по меньшей мере один поточный печатающий узел струйной печати. Поточный печатающий узел включает область кислородного ингибирования. Область печати расположена в поточной линии после указанной области кислородного ингибирования, при этом область печати включает блок печатающих головок. Область инертирования расположена в поточной линии после указанной области печати, при этом указанная область инертирования включает аппликатор азота. Область отверждения расположена в поточной линии после указанного аппликатора азота, при этом указанная область отверждения включает по меньшей мере одну лампу отверждающего излучения. Поверхность транспортирования предназначена для обеспечения опоры для носителя и для транспортировки указанного носителя через каждый из указанных поточных печатающих узлов струйной печати и для транспортировки носителя через область кислородного ингибирования. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Печатающее устройство, включающее:
генератор азота, предназначенный для разделения окружающего атмосферного воздуха на первый компонент и второй компонент,
где указанный первый компонент включает кислородный компонент, который содержит кислород в более высокой концентрации, чем окружающий атмосферный воздух, и азотный компонент, который содержит азот в более низкой концентрации, чем указанный окружающий атмосферный воздух; и
где указанный второй компонент включает по существу чистый азотный компонент;
по меньшей мере один поточный печатающий узел струйной печати, где каждый указанный по меньшей мере один поточный печатающий узел струйной печати включает
область кислородного ингибирования, при этом указанная область кислородного ингибирования включает аппликатор кислорода, функционально соединенный в сообщении по текучей среде с указанным генератором азота,
область печати, расположенную в поточной линии после указанной области кислородного ингибирования, при этом указанная область печати включает блок печатающих головок, где указанный блок печатающих головок включает множество печатающих головок струйной печати,
область инертирования, расположенную в поточной линии после указанной области печати, при этом указанная область инертирования включает аппликатор азота, где указанный аппликатор азота функционально соединен в сообщении по текучей среде с указанным генератором азота, и
область отверждения, расположенную в поточной линии после указанного аппликатора азота, при этом указанная область отверждения включает по меньшей мере одну лампу отверждающего излучения; и
поверхность транспортирования, предназначенную для обеспечения опоры для носителя и для транспортировки указанного носителя через каждый из указанных поточных печатающих узлов струйной печати;
при этом указанная поверхность транспортирования предназначена для транспортировки указанного носителя через указанную область кислородного ингибирования;
указанный аппликатор кислорода предназначен для нанесения экрана из указанного первого компонента на указанный носитель в указанной области кислородного ингибирования;
указанная поверхность транспортирования предназначена для транспортировки указанного носителя и указанного экрана из указанного первого компонента из указанной области кислородного ингибирования в указанную область печати;
каждая из указанных печатающих головок струйной печати предназначена для струйного нанесения жидких, отверждаемых чернил по меньшей мере на часть указанного носителя через указанный экран из указанного первого компонента;
указанная поверхность транспортирования предназначена для транспортировки указанного отпечатанного носителя из указанной области печати в указанную область инертирования;
указанный аппликатор азота предназначен для нанесения экрана из указанного по существу чистого азотного компонента на указанный отпечатанный носитель;
указанная поверхность транспортирования предназначена для транспортировки указанного отпечатанного носителя и указанного экрана из указанного по существу чистого азотного компонента из указанной области инертирования в указанную область отверждения; и
указанная по меньшей мере одна лампа отверждающего излучения предназначена для облучения и отверждения указанного отпечатанного носителя в указанной области отверждения.

2. Печатающее устройство по п.1, дополнительно включающее:
устройство снятия электростатического заряда, предназначенное для исключения образования точек воспламенения.

3. Способ печати, включающий следующие стадии:
обеспечение по меньшей мере одного поточного печатающего узла струйной печати, где каждый указанный по меньшей мере один поточный печатающий узел струйной печати включает
область кислородного ингибирования, при этом указанная область кислородного ингибирования включает аппликатор кислорода,
область печати, расположенную в поточной линии после указанной области кислородного ингибирования, при этом указанная область печати включает блок печатающих головок, где указанный блок печатающих головок включает множество печатающих головок струйной печати,
область инертирования, расположенную в поточной линии после указанной области печати, при этом указанная область инертирования включает аппликатор азота, и
область отверждения, расположенную в поточной линии после указанного аппликатора азота;
обеспечение поверхности транспортирования, предназначенной для обеспечения опоры для носителя и для транспортировки указанного носителя через каждый из указанных поточных печатающих узлов струйной печати; и
для каждого указанного по меньшей мере одного поточного печатающего узла струйной печати
нанесение обогащенного кислородом компонента на указанный носитель в указанной области кислородного ингибирования при помощи указанного аппликатора кислорода;
транспортировку указанного носителя и указанного экрана из указанного обогащенного кислородом компонента из указанной области кислородного ингибирования в указанную область печати при помощи указанной поверхности транспортирования;
струйное нанесение жидких отверждаемых чернил по меньшей мере на часть указанного носителя в указанной области печати через указанный экран из указанного обогащенного кислородом компонента;
транспортировку указанного отпечатанного носителя из указанной области печати в указанную область инертирования при помощи указанной поверхности транспортирования;
нанесение экрана из по существу чистого азотного компонента на указанный отпечатанный носитель в указанной области инертирования при помощи указанного аппликатора азота;
транспортировку указанного отпечатанного носителя и указанного экрана из по существу чистого азотного компонента из указанной области инертирования в указанную область отверждения при помощи указанной поверхности транспортирования; и
облучение электромагнитным излучением указанного отпечатанного носителя в указанной области отверждения для отверждения указанных нанесенных чернил.

4. Способ по п.3, в котором указанное электромагнитное излучение включает ультрафиолетовое излучение, излучаемое светодиодом.

5. Способ по п.3, дополнительно включающий следующие стадии:
обеспечение мембранного генератора азота; и
разделение окружающего атмосферного воздуха на первый компонент и второй компонент;
где указанный первый компонент включает кислородный компонент, который содержит кислород в более высокой концентрации, чем окружающий атмосферный воздух, и азотный компонент, который содержит азот в более низкой концентрации, чем указанный окружающий атмосферный воздух; и
где второй компонент включает по существу чистый азотный компонент.

6. Способ по п.5, дополнительно включающий стадию:
подачи указанного первого компонента в указанный аппликатор кислорода указанного узла кислородного ингибирования для каждого указанного по меньшей мере одного поточного печатающего узла струйной печати.

7. Способ по п.5, дополнительно включающий стадию:
подачи указанного второго компонента в указанный аппликатор азота указанной области инертирования для каждого указанного по меньшей мере одного поточного печатающего узла струйной печати.

8. Способ по п.3, дополнительно включающий следующие стадии:
обеспечение устройства снятия электростатического заряда; и
размещение указанного устройства снятия электростатического заряда для исключения образования точек воспламенения.

9. Печатающее устройство, включающее:
направляющую систему;
каретку, имеющую первый конец и второй конец, противоположный указанному первому концу, при этом указанная каретка предназначена для совершения возвратно-поступательных движений по указанной направляющей системе, и указанная каретка включает
два узла отверждения, причем первый из указанных узлов отверждения расположен на указанном первом конце указанной каретки, а второй из указанных узлов отверждения расположен на указанном втором конце указанной каретки, при этом каждый из указанных узлов отверждения включает:
лампу отверждающего излучения,
два аппликатора азота, и
аппликатор кислорода,
при этом первый из указанных двух аппликаторов азота расположен на внешней стороне относительно одного из указанных узлов отверждения, а второй из указанных двух аппликаторов азота расположен на внутренней стороне относительно одного из указанных узлов отверждения, противоположно указанному первому аппликатору азота, и при этом указанный аппликатор кислорода расположен внутри относительно указанного второго аппликатора азота, напротив указанной лампы отверждающего излучения,
центральный аппликатор кислорода, расположенный между указанным первым узлом отверждения и указанным вторым узлом отверждения, и
два блока печатающих головок, где каждый из указанных блоков печатающих головок включает множество печатающих головок, при этом первый блок из указанных блоков печатающих головок расположен между указанным первым узлом отверждения и указанным центральным аппликатором кислорода, а второй блок из указанных блоков печатающих головок расположен между указанным вторым узлом отверждения и указанным центральным аппликатором кислорода;
причем указанная каретка предназначена для прохода поперек указанного носителя в первом направлении и втором направлении, противоположном указанному первому направлению,
при этом для указанного прохода в каждом из указанных направлений
указанный ведущий аппликатор азота ведущего одного из указанных узлов отверждения предназначен для создания экрана из газообразного азота на части указанного носителя;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии указанную лампу отверждающего излучения указанного узла отверждения и указанную экранированную часть указанного носителя;
указанная лампа отверждающего излучения указанного ведущего узла отверждения предназначена для облучения ультрафиолетовым излучением указанной экранированной части указанного носителя;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии указанный аппликатор кислорода указанного ведущего узла отверждения и указанную часть указанного носителя;
указанный аппликатор кислорода указанного ведущего узла отверждения предназначен для создания первого экрана из газообразного кислорода на указанной части указанного носителя;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии ведущий блок печатающих головок и указанную часть указанного носителя;
указанный ведущий блок печатающих головок предназначен для нанесения чернил на указанную часть носителя через указанный первый кислородный экран;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии указанный центральный аппликатор кислорода и указанную часть указанного носителя;
указанный центральный аппликатор кислорода предназначен для создания второго экрана из газообразного кислорода на указанной части указанного носителя;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии замыкающий блок печатающих головок и указанную часть указанного носителя;
указанный ведущий блок печатающих головок предназначен для нанесения чернил на указанную часть указанного носителя через указанный второй кислородный экран;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии ведущий аппликатор азота замыкающего узла из указанных узлов отверждения и указанную часть указанного носителя;
указанный ведущий аппликатор азота из указанных замыкающих узлов отверждения предназначен для создания экрана из газообразного азота на указанной части указанного носителя;
указанная каретка предназначена для прохода так, чтобы в основном устанавливать на одной линии указанную лампу отверждающего излучения указанного замыкающего узла отверждения и указанную экранированную часть указанного носителя; и
указанная лампа отверждающего излучения указанного ведущего узла отверждения предназначена для облучения ультрафиолетовым излучением указанной части указанного носителя через указанный азотный экран.

10. Печатающее устройство по п.9, в котором указанная лампа отверждающего излучения, связанная с каждым из указанных узлов отверждения, включает один или несколько светодиодов.

11. Печатающее устройство по п.9, дополнительно включающее:
генератор азота, предназначенный для разделения окружающего атмосферного воздуха на первый компонент и второй компонент,
где указанный первый компонент включает газообразный кислород в более высокой концентрации, чем окружающий атмосферный воздух, и
где указанный второй компонент включает по существу чистый газообразный азот;
при этом каждый из указанных аппликаторов кислорода функционально соединен в сообщении по текучей среде с указанным генератором азота с целью приема указанного газообразного кислорода; и
каждый из указанных аппликаторов азота функционально соединен в сообщении по текучей среде с указанным генератором азота с целью приема указанного газообразного азота.

12. Печатающее устройство по п.11, в котором степень чистоты указанного газообразного кислорода, получаемого из указанного генератора азота, находится в диапазоне от 40% до 60%.

13. Печатающее устройство по п.11, в котором степень чистоты указанного газообразного кислорода, получаемого из указанного генератора азота, находится в диапазоне от 60% до 80%.

14. Печатающее устройство по п.11, в котором степень чистоты указанного газообразного кислорода, получаемого из указанного генератора азота, превышает 80%.

15. Печатающее устройство по п.9, дополнительно включающее устройство управления;
где указанное устройство управления функционально соединено с каждым из указанных аппликаторов азота, и
где указанное устройство управления функционально соединено с каждым из указанных аппликаторов кислорода.

16. Печатающее устройство по п.9, в котором каждая из указанных ламп отверждающего излучения снабжается энергией регулируемым образом в зависимости от ее положения над неотвержденными чернилами.

17. Способ печати, включающий:
обеспечение транспортерной ленты, предназначенной для перемещения носителя;
обеспечение печатающей каретки на направляющей системе, установленной перпендикулярно движению указанной транспортерной ленты, причем указанная печатающая каретка предназначена для многократных возвратно-поступательных проходов по указанной направляющей системе, тем самым определяя область печати, включающую область под указанными прямыми и обратными проходами, при этом указанная печатающая каретка включает:
по меньшей мере одну группу печатающих головок;
первый источник ультрафиолетового излучения;
дополнительный источник ультрафиолетового излучения;
первый аппликатор азота;
дополнительный аппликатор азота;
первый аппликатор кислорода; и
дополнительный аппликатор кислорода;
селективное перемещение носителя через указанную область печати указанного устройства печати;
создание экрана из газообразного кислорода при помощи указанного первого аппликатора кислорода по меньшей мере на части указанного носителя в ходе прямого прохода указанной каретки по указанной направляющей системе;
проход указанной каретки так, чтобы в основном устанавливать на одной линии определенную одну из указанной по меньшей мере одной группы печатающих головок и указанную экранированную часть указанного носителя;
нанесение отверждаемых ультрафиолетовым излучением чернил из указанной определенной группы печатающих головок на указанную часть указанного носителя через указанный кислородный экран;
проход указанной каретки так, чтобы в основном устанавливать на одной линии указанный первый аппликатор азота и указанную отпечатанную часть указанного носителя;
создание экрана из газообразного азота при помощи указанного первого аппликатора азота на указанной отпечатанной части указанного носителя и тем самым вытеснение указанного экрана из газообразного кислорода и создание обогащенной азотом окружающей атмосферы;
воздействие на указанные отверждаемые ультрафиолетовым излучением чернила светом в указанной обогащенной азотом окружающей атмосфере при помощи указанного первого источника ультрафиолетового излучения в ходе указанного прямого прохода указанной каретки по указанной направляющей системе и тем самым отверждение указанных отверждаемых ультрафиолетовым излучением чернил;
создание дополнительного экрана из газообразного кислорода при помощи указанного дополнительного аппликатора кислорода на указанном носителе в ходе обратного прохода указанной каретки по указанной направляющей системе и тем самым создание обогащенной кислородом атмосферы;
проход указанной каретки так, чтобы в основном устанавливать на одной линии определенную одну из указанной по меньшей мере одной группы печатающих головок и указанной обогащенной кислородом части указанного носителя;
нанесение отверждаемых ультрафиолетовым излучением чернил из указанной по меньшей мере одной группы печатающих головок на указанный носитель в указанной обогащенной кислородом окружающей атмосфере;
проход указанной каретки так, чтобы в основном устанавливать на одной линии указанный дополнительный аппликатор азота и указанную отпечатанную часть указанного носителя;
создание дополнительного экрана из газообразного азота при помощи указанного дополнительного аппликатора азота на указанном носителе после указанного нанесения отверждаемых ультрафиолетовым излучением чернил в ходе указанного обратного прохода указанной каретки по указанной направляющей системе и тем самым вытеснение указанного дополнительного экрана из газообразного кислорода и создание обогащенной азотом атмосферы; и
воздействие на указанные отверждаемые ультрафиолетовым излучением чернила светом указанного дополнительного источника ультрафиолетового излучения в ходе указанного обратного прохода указанной каретки по указанной направляющей системе и тем самым отверждение указанных отверждаемых ультрафиолетовым излучением чернил.

18. Способ по п.17, в котором указанная печатающая каретка дополнительно включает по меньшей мере одну дополнительную группу печатающих головок, отделенную от указанной по меньшей мере одной группы печатающих головок по меньшей мере одним дополнительным аппликатором кислорода; и
в котором способ дополнительно включает:
создание на указанном носителе экрана из газообразного кислорода при помощи указанного по меньшей мере одного дополнительного аппликатора кислорода в ходе указанных прямых и обратных проходов указанной каретки по указанной направляющей системе и тем самым усиление указанной обогащенной кислородом атмосферы.

19. Способ по п.17, дополнительно включающий стадию:
селективного активирования и деактивирования при помощи процессора указанного аппликатора кислорода, указанного дополнительного аппликатора кислорода, указанного первого аппликатора азота и указанного дополнительного аппликатора азота в зависимости от того, когда они должны быть задействованы.

20. Способ по п.17, дополнительно включающий стадию:
получения по существу чистого кислорода и по существу чистого азота при помощи мембранного генератора азота, функционально соединенного с указанным первым аппликатором азота, указанным дополнительным аппликатором азота, указанным первым аппликатором кислорода и указанным дополнительным аппликатором кислорода.