打印流体干燥组件、方法和系统与流程

在示例打印机系统中，诸如墨的打印流体可能受热。例如，在喷墨打印机中，墨流体被沉积到基底的表面上。热量可被施加到打印基底，以蒸发墨中的诸如水和/或非水溶剂的液体成分，从而干燥打印基底。

附图说明

本公开的各种特征将从以下结合附图的详细描述中显而易见，附图共同例示本公开的特征，并且其中：

图1是示出根据一个示例的干燥组件的示意图；

图2是示出在沿传送方向的方向上的非均匀加热图案(pattern)的功率密度变化的曲线图；

图3a是示出在垂直于传送方向的方向上的加热图案的大致恒定的功率密度的曲线图；

图3b是示出在第一时刻在基底的表面上的加热图案的功率密度变化的热图；

图3c是示出在第二时刻在基底的表面上的加热图案的功率密度变化的热图；

图4是示出根据示例的包括多个柱面透镜的聚焦系统的示意图；

图5是示出根据示例的第一系统的示意图；

图6是示出根据示例的第二系统的示意图；

图7是示出根据示例的方法的流程图；和

图8是非暂时性计算机可读存储介质内的一组示例计算机可读指令的图形表示。

具体实施方式

已经提供前面的描述以例示和描述所描述原理的示例。该描述并非旨在穷举或将这些原理限制于所公开的任何精确形式。根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。将理解，关于任何一个示例描述的任何特征可被单独使用，或者与所描述的其它特征组合使用，并且还可以与任何其它示例的任何特征或者任何其它示例的任何组合组合使用。

如在此所述，示例干燥组件包括多个电磁能源，其被布置为通过从打印流体中蒸发溶剂流体来干燥沉积在基底的表面上的打印流体。该组件进一步包括：传送器系统，被配置为在传送方向上移动所述基底；和聚焦系统，被配置为聚焦来自所述多个电磁能源的电磁能，以在所述基底的所述表面上形成非均匀加热图案。所述非均匀加热图案包括沿所述传送方向分布的多个空间上分隔开的较高和较低的强度区域。

诸如打印墨的示例打印流体可包括诸如水、乙二醇等的溶剂，以及诸如颜料或染料的至少一种着色剂。示例干燥组件通过由着色剂吸收电磁能使得溶剂流体从打印流体蒸发。热能被着色剂吸收并被传递至溶剂流体，从而引起蒸发。这与使用电磁能引起墨聚合形成对比。

在此所述的示例干燥组件以非均匀加热图案将热量施加到基底的表面。所述非均匀加热图案包括在沿轴线的方向(例如基底移动通过所述干燥组件的方向)上分布的多个空间上分隔开的较高和较低的强度区域。随着基底在沿所述轴线的方向上移动通过所述非均匀加热图案，基底的表面上的位置随时间经受较高和较低强度的电磁能暴露。

术语“较高的强度区域”被定义为电磁能强度高于“较低强度区域”中的电磁能强度的区域。因此，“较高强度”并不是相对于在“均匀”加热图案中发现的电磁能强度来定义，虽然在一些示例中这也可能是事实。

可以通过将电磁能聚焦到相对较高和较低强度能量密度的区域来实现这种非均匀加热图案。聚焦系统，例如包括一个或多个透镜和/或反射镜的系统，可被用于以此方式聚焦能量。当基底上的特定位置处的打印流体经受较高强度能量暴露时，在该位置蒸发增强。此外，与恒定强度蒸发相比，向基底的能量传递被减少。因此，示例干燥组件提供提高的能量效率。另外，非均匀加热图案可允许饱和蒸汽通过对流更有效地消散，和/或通过蒸汽去除系统来去除，这也有助于干燥过程的效率。

因此，基底上的每个位置在较高水平下并且随后在较低水平下经受交替的热量施加。因此，随着基底通过多个较高和较低能量强度区域，基底上的每个位置经历“脉冲式”加热效应。

在此所述的示例干燥组件与其中通过以均匀功率密度的电磁能冲击表面而均匀地向基底的整个表面施加热量的组件形成对比。“功率密度”也可被称为“强度”。

已经发现，施加均匀能量密度的电磁能可以使热量被传递到基底本身，从而降低了干燥效率，因为能量被传递远离打印流体。这些打印机系统通常也很大。此外，也已发现，由于因加热图案的均匀性，基底上的每个位置都经历该恒定水平的热量施加，所以干燥效率受到限制，因为在基底表面附近形成的溶剂蒸汽需要时间来消散。这种蒸汽可降低干燥过程的效率，例如通过吸收更多的热能本身，该热能不被传递到打印流体。

在此所述的示例干燥组件可包括蒸汽去除系统，以使空气流过基底从而去除饱和蒸汽。在一些示例中，空气可以不被加热，相反，空气可具有较低的温度，例如室温或环境温度，因为这足以去除饱和蒸汽。因此，与也加热空气以增强干燥的系统相比，这种蒸汽去除系统节省能量。

图1是示出根据示例的干燥组件100的示意图。干燥组件100包括多个电磁能源102，其被布置成通过从打印流体蒸发溶剂流体来干燥沉积在基底104的表面上的打印流体。干燥组件100进一步包括被配置为沿箭头a指示的传送方向移动基底的传送系统106。干燥组件100进一步包括聚焦系统108，聚焦系统108被配置为聚焦来自多个电磁能源的电磁能，以在基底104的表面上形成非均匀加热图案。

在一些示例中，干燥组件100还包括控制器112，或者通信地联接到控制器112，控制器112可控制干燥组件100内的元件。控制器112可包括例如一个或多个处理器。控制器112可进一步包括存储器，该存储器被配置为存储指令，该指令在被执行时使处理器实施用于干燥基底104上的打印流体的方法。在一些示例中，存储器可以是非暂时性计算机可读存储介质。控制器112可经由一个或多个通信路径115、117(如虚线所示)直接或间接连接到多个电磁能源102和传送系统106，以允许控制器112、多个电磁能源102和传送系统106之间的数据传输。在一些示例中，控制器112还可以与干燥组件的其它元件或打印机系统的其它元件数据通信。

在示例干燥组件100中，多个电磁能源102每个均包括一个或多个发光二极管(led)，或者一个或多个led阵列。在其它示例中，多个电磁能源102可包括一个或多个激光二极管。在图1的示例中，多个电磁能源102包括被配置为发射波长大致在uv范围内的电磁能的紫外(uv)led。例如，uvled可发射波长为约395nm或约410nm的能量。具有这些波长的能量很容易被青色、品红色、黄色以及黑色着色剂吸收，并因此通过热传递使溶剂流体蒸发。将理解，可以根据打印流体中存在的着色剂的吸收光谱来选择任何合适的波长。在该示例中，led随时间发射具有大致恒定强度的电磁能。

在图1的示例中，聚焦系统108包括固定在位的多个柱面透镜。在其它示例中，可以使用诸如透镜、反射境或棱镜的其它部件来聚焦电磁能。从led发射的电磁能在被聚焦到基底104的表面上的高强度区域之前入射到聚焦系统108上。每个高强度区域之间是较低强度区域。聚焦的电磁能由射线110描绘。

图1的示例传送系统106包括带114和多个辊116。带114和辊116一起将基底104在聚焦系统108和电磁能源102下方移动或输送通过的干燥组件100。箭头a描绘基底移动的方向，并且该方向可被定义为传送方向，使得基底沿轴线移动。基底移动通过非均匀加热图案使基底上的每个位置经受变化的电磁能强度的区域。在其它示例中，可以使用其它传送系统来输送基底104。

在图1的示例中，干燥组件包括彼此相邻布置的柱面透镜阵列。透镜被设置在多个电磁能源102和基底104之间。透镜可由例如玻璃、石英或熔融石英的合适材料的圆柱体形成，其折射率选择为将电磁能聚焦到基底104上。为了在传送方向的方向上形成非均匀加热图案，透镜可以从多个电磁能源移位等于或大致接近多个柱面透镜的焦距的距离。通过靠近焦点放置电磁能源，可以实现非均匀功率密度加热图案。因此，来自透镜表面的相邻电磁能射线110是不平行的，并且因此在传送方向上形成较高和较低强度的区域，而不是具有大致均匀强度的区域。将理解，可以提供布置聚焦系统108和电磁能源102的其它方法以实现非均匀加热图案。

图2描绘示出在沿传送方向的方向上的非均匀加热图案的功率密度变化的曲线图。可以看出，聚焦系统108在沿传送方向的某些位置处将电磁能聚焦到较高强度的区域中。

在一个示例中，非均匀加热图案的峰值功率密度可大于约40w/cm²，例如，可以是约60w/cm²。例如，整个基底的平均功率密度可以是约16w/cm²。

在特定实例中，与具有约16w/cm²的均匀能量密度的恒定加热相比，当峰值功率密度为约40w/cm²至约60w/cm²，并且平均功率密度为16w/cm²时，在较高强度区域中干燥过程的效率可增加约10％至约30％。

在一些示例中，聚焦系统108被布置成使得相邻的较高强度区域之间的距离200沿传送方向为约0.5cm至约5cm。此外，在一些示例中，相邻的较高强度区域沿传送方向等距间隔。该间隔允许已经被基底吸收的热量消散并且允许发生溶剂蒸汽的质量传递。因此，具有等间隔区域意味着较高强度电磁暴露的脉冲之间的“弛豫”时间相等。然而，在其它示例中，相邻的较高强度区域不是等间隔的。例如，相邻的较高强度区域之间的距离可沿传送方向进一步增加，因为此时打印流体中将可能存在较少的溶剂。

如上所述，聚焦系统允许在沿传送方向a的方向上形成多个空间上分隔开的较高和较低强度的电磁能密度区域。在一些示例中，聚焦系统进一步被配置为聚焦来自多个电磁能源的电磁能，以在垂直于传送方向的方向上横过基底的表面形成大致恒定强度的区域。图3a描绘示出在垂直于传送方向的方向上横过基底的表面的这种大致恒定功率密度的曲线图。图3b描绘了在第一时间t1处基底304上的加热图案的功率密度变化的俯视图。该热图示出功率密度随它横过基底的整个表面变化的“轮廓”。功率密度从轮廓的较高强度中心区域到相邻峰值之间的较低强度区域变化。垂直于传送方向的方向由箭头b指示。

因此，图3b描绘了在沿传送方向a的方向上的非均匀加热，以及在方向b上加热的“均匀”性质。因此，在垂直于传送方向的方向上延伸横过基底的线中，加热图案本质上大致均匀，而在沿传送方向延伸的线中，加热图案本质上非均匀。在垂直于传送方向的方向上的具有大致恒定强度的区域确保横过基底的所有位置都被充分干燥。因此，在任何一个时刻，在方向b上沿轴线布置的位置300和302都将经受相同强度的电磁暴露。

打印流体被示出在位置306沉积在基底304上。在时刻t1，位置306处的打印流体正被暴露于最大强度的电磁能。

图3c描绘了示出基底304在第二、稍后时刻t2相对于基底304上的加热图案的功率密度变化的位置的俯视图。在时刻t1和t2之间，基底304已经在传送方向上移动等于距离200(在图2中示出)的一半的距离，使得位置306处的打印流体现在位于较低强度区域内。在稍后时刻t3，(未示出)一旦基底304已移动整个距离200，则位置306将再次暴露于加热图案中的相邻峰值的最大加热强度。因此，随着基底304移动通过加热图案，基底304上的位置经历交替的较高和较低强度加热水平。

在一个示例中，传送系统以约0.1m/s至5m/s的速度输送基底。例如，输送速度可以是25cm/s或30cm/s。因此，基底的表面上的位置可在约1ms至约500ms的时间段内在两个相邻的较高强度区域之间移动。例如，在25cm/s的速度下，在0.5cm的距离上，该时间段可以为约20ms，并且对于相同的速度，在5cm的距离上，该时间段可以为约200ms。然而，将理解，这些速度并且因此时间段取决于特定的打印系统，并且可以脱离这些示例。

图4描绘柱面透镜400的示例阵列的三维视图。在一些示例中，该柱面透镜400的阵列可用于实现图3b中所示的加热图案。因此，聚焦系统可包括多个柱面透镜400，其中柱面透镜400的纵向轴线404在大致垂直于传送方向并且大致平行于基底402的表面的方向上(在由箭头b指示的方向上)延伸。在图1中，柱面透镜的纵向轴线延伸到页面中。

在一个示例中，柱面透镜400在纵向轴线404的方向上可具有一长度，该长度大于基底402在相同方向上的尺寸，以确保基底404的整个表面受热。在其它示例中，多个柱面透镜在垂直于传送方向并且大致平行于基底表面的方向上彼此相邻布置，使得总组合长度大于基底在相同方向上的尺寸。

在这些示例中，多个电磁能源406沿柱面透镜的长度布置，也沿传送方向a布置。在一些示例中，电磁能源406沿柱面透镜均匀地间隔开。

在图4的示例中，多个柱面透镜是分立的，然而在一些示例中，聚焦系统可由单件材料形成。

图5是示出根据示例的系统500的示意图。系统500包括被配置为将打印流体沉积到基底526、504的表面上的打印机设备520。系统500进一步包括被配置为沿传送方向移动基底526、504的传送系统506以及干燥组件。在一些示例中，传送系统506是打印机设备520和/或干燥组件的一部分。

干燥组件和传送系统506可包括与图1中所示的那些部件大致类似的部件。因此，在图5中，与关于图1描述的示例的对应部件和特征相同或类似的部件和特征具有相同的附图标记，只是以“5”开头而不是“1”。为简洁起见，这里将不整体重复对这些部件和特征的描述。将理解，以上关于图1的示例描述的配置和替代方案等也适用于图5的示例。

因此，干燥组件包括：多个电磁能源502，被布置成通过从打印流体蒸发溶剂流体来干燥打印流体；和聚焦系统508，被配置为聚焦来自多个电磁能源502的电磁能，以在使用中在基底504的表面上形成非均匀加热图案。

在该示例中，打印机设备520可以是例如喷墨打印机。系统500可进一步包括用于控制系统500的操作的控制器512，并且它可以与图1中所示的大致相同，并且大致相同地操作。

打印机设备520可包括被配置为将墨沉积到基底526、504上的一个或多个打印元件524。在图5的示例中，打印机系统500包括四个打印元件524，然而将理解，系统500可根据需要包括任意数量的打印元件524。打印元件524可位于一个或多个打印头522上。一个或多个打印元件524可经由如虚线所示的一个或多个通信路径525直接或间接连接到控制器512，以允许数据传输。

一个或多个打印元件524可将墨直接沉积到基底526、504上，以在基底上产生图像。一旦墨已被沉积到基底526、504上，则基底由传送系统506输送通过系统500，到达干燥组件。如上所述，墨在此被干燥。

已发现，在打印之后将干燥延迟阈值时间段，使非挥发性溶剂能够被吸收到基底中，从而有助于干燥工序。以这种方式延迟干燥减少了基底上的墨膜固化所用的时间，并因此提高了干燥效率。

在一些示例中，在向基底施加热量之前，干燥被延迟约2秒至约10秒的时间段。合适的延迟可以通过改变传送系统506将基底移动通过系统的速度，和/或通过改变打印机设备和干燥组件之间的分离距离来实现。

在一个示例中，传送系统以约0.1m/s至5m/s的速度输送基底。因此，干燥组件通常可位于距打印机设备将打印流体沉积到基底表面上的区域约1m至约10m的距离处。然而，在其它打印系统中，根据打印流体和基底的类型不需要延迟干燥。在这种情况下，干燥组件可以靠近打印机设备，例如它们可以分隔开大约0m的距离，即它们彼此紧邻。

在一个示例中，干燥组件可位于距打印机设备将打印流体沉积到基底表面上的区域约6m至约8m的距离处。通过将干燥组件与打印机设备520分离这些示例距离，可以优化干燥效率。将理解，如果输送速度不同，则其它距离将是合适的。此外，将理解，在一些示例中，基底行进的距离可以是非线性的，并且因此其可以是基底行进的距离，或行进所花费的时间导致延迟干燥，而不是干燥组件和打印设备的物理分离。

系统500或干燥组件可进一步包括被配置为去除来自基底504附近的溶剂蒸汽的蒸汽去除系统518。可通过使空气流过基底来去除溶剂蒸汽。在一个示例中，蒸汽去除系统518通过抽吸去除蒸汽，这使空气朝向蒸汽去除系统518流过基底。在另一示例中，蒸汽去除系统518通过将空气吹过基底来去除蒸汽，这使空气远离蒸汽去除系统518流过基底。在一些示例中，流过基底的空气处于室温或环境温度。例如，流过基底的空气不被另外加热，而是处于干燥设备附近的空气温度。这意味着这种蒸汽去除系统518比其中热空气被吹到基底上的蒸汽去除系统使用更少的能量。蒸汽去除系统518可经由如虚线所示的一个或多个通信路径529直接或间接连接到控制器512，以允许数据传输。

在一些示例中，干燥组件可包括外壳(未示出)，其中该外壳包含多个电磁能源502、传送系统506的至少一部分和聚焦系统508。在一个示例中，该外壳可以是小的或紧凑的，具有约0.5m的长度尺寸(在箭头a的方向上)、约为0.5m的高度尺寸和约2m的宽度尺寸。在其它示例中，根据基底的最大宽度，宽度尺寸可以更小或更大。

图6是示出根据第二示例的系统600的示意图。系统600包括被配置为将打印流体沉积到基底626、604的表面上的打印机设备620。

干燥组件和传送系统606可包括与图1和图5中所示的那些部件大致类似的部件。因此，在图6中，与参考图5描述的示例的对应部件和特征相同或类似的部件和特征具有相同的附图标记，只是以“6”开头而不是“1”。为简洁起见，这里将不整体重复对那些部件和特征的描述。将理解，以上关于图1和图5的示例描述的配置和替代方案等也适用于图6的示例。

在该示例中，打印机设备620可以例如是胶印电子照相打印机。控制器612可以与打印机设备620以及打印机设备620的各种部件进行数据通信。例如，控制器612可以与打印元件634、成像单元632、光充电单元628、光成像板(pip)630以及传输元件636直接或间接通信，然而，为简单起见这些通信路径被省略。

简而言之，诸如电晕线的光充电单元628可以将静电荷沉积到pip630上。随着pip630旋转，它在成像单元632下方经过，在此，电荷在pip630的选定部分中消散，以留下对应于待打印的图像的不可见静电荷图案。在示例中，成像单元632包括一个或多个激光器。随后，墨通过打印元件634中的至少一个被转移到pip630。随后，在被沉积到基底626上形成图像之前，来自每个打印元件634的墨层可被单独或一起传递到传输元件636。

图7是示出方法700的流程图。该方法可由关于图1-图6讨论的示例干燥组件100和/或系统500、600来执行。在方框702处，该方法包括以非均匀加热图案向基底的表面施加热量，该基底包括沉积在基底的表面上的多个位置处的打印流体，该非均匀加热图案包括在沿轴线的方向上分布的多个空间上分隔开的较高强度区域和较低强度区域。在方框702处，该方法包括在沿轴线的方向上将基底移动通过非均匀加热图案，从而使多个位置中的每个随时间经受较高和较低强度的电磁能，以从打印流体蒸发溶剂流体。

在一些示例方法中，该方法可进一步包括在垂直于轴线的方向上横过基底的表面施加大致恒定强度的热量。

在一些示例方法中，该方法可进一步包括使空气在环境温度下流过基底，从而从基底附近去除溶剂蒸汽。

在一些示例方法中，以非均匀加热图案向基底的表面施加热量可包括使多个电磁能源发射电磁能，并使所发射的电磁能中的至少一部分通过布置在距多个电磁能源一定距离处的多个柱面透镜，其中该距离大致等于多个柱面透镜的焦距。

在一些示例方法中，相邻的较高强度区域沿轴线等距间隔。

在一些示例方法中，基底表面上的位置可在约0.02秒至约0.2秒的时间段内在两个相邻的较高强度区域之间移动。

在一些示例方法中，基底表面上的位置可在约0.001秒至约0.5秒的时间段内在两个相邻的较高强度区域之间移动。

在一些示例方法中，相邻的较高强度区域沿传送方向分隔开约0.5cm至约5cm的距离。

在一些示例方法中，该方法可进一步包括在基底的表面上的多个位置处沉积打印流体，并且在沉积打印流体之后、以非均匀加热图案向基底的表面施加热量之前等待约2秒至约10秒的时间段。

在此描述的某些系统部件和方法可通过可存储在非暂时性存储介质上的非暂时性计算机程序代码来实现。在一些示例中，控制器112可包括非暂时性计算机可读存储介质，其包括存储在其上的一组计算机可读指令。控制器112可进一步包括一个或多个处理器804。在一些示例中，控制可在实现在此描述方法的全部或部分的两个或更多个控制器112之间拆分或分布。

图8示出了这样的非暂时性计算机可读存储介质800的示例，其包括一组计算机可读指令802，当由至少一个处理器804执行该组计算机可读指令802时，处理器804执行根据在此描述的示例的方法。计算机可读指令802可以从机器可读介质，例如任何可包含、存储或维护程序和数据的介质中获得，以供指令执行系统或结合指令执行系统使用。在此情况下，机器可读介质可包括许多物理介质中的任何一种，例如电子介质、磁介质、光学介质、电磁介质或半导体介质。合适的机器可读介质的更具体示例包括但不限于硬盘驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器或便携式光盘。

在示例中，在框806处，指令802使干燥设备中的处理器804以非均匀加热图案向基底的表面施加热量，基底包括沉积在基底的表面上的多个位置处的打印流体，非均匀加热图案包括在沿轴线的方向上分布的多个空间上分隔开的较高强度区域和较低强度区域。在方框808处，指令802使处理器804在沿轴线的方向上将基底移动通过非均匀加热图案，从而使多个位置中的每个随时间经受较高和较低强度的电磁能，以从打印流体蒸发溶剂流体。