印刷系统和方法

专利名称：印刷系统和方法
技术领域：
本发明涉及印刷，特别涉及在连续生产线中的物件上印刷。
技术背景印刷系统可包括液滴喷射设备，例如喷墨打印机。喷墨打印机典型地包 括一个或多个印刷头。传统地，印刷头包括储液器和喷射组件。储液器向喷 射组件提供墨水，其包括根据需要喷射墨滴的喷射模块。在一些实施例中， 每个喷射模块包括多个引导墨水供给到相应的流孔通道的墨水通道。每个流 孔通道在墨滴从其喷射的流孔开口处终止。墨滴喷射通过采用致动器加压墨 水通道中的墨水进行控制，该致动器可以是，例如压电式偏转器、热泡沫喷 射发生器、或静电偏转元件。从每个流孔开口滴下喷射物可独立地受到控制。在根据需要滴下的 (drop-on-demand )印刷头中，启动每个致动器以当喷射组件和印刷基体相 对彼此移动时，选择性地在图像的特定像素位置处喷射液滴。在高性能的喷 射组件中，流孔开口典型地具有大约50微米或更小的直径，例如大约25微 米，其以大约100-300流孔/英寸的间距分离，具有大约100到大约3000dpi 或更高的分辨率，并且其提供大约1到大约70皮公升(pl)或更小尺寸的液 滴。液滴喷射频率典型地是大约10KHz或更高。Hoisington等的US 5265315，描述了具有半导体主体和压电式致动器的 喷射模块，其整个内容在此引入以作参考。模块主体由硅制成，其被蚀刻以 限定墨水室。流孔开口由分离的流孔板限定，其附着到硅主体上。压电式致 动器具有压电材料层，其响应于施加的电压而改变几何形状或进行弯曲。压 电层的弯曲使沿墨水通道配置的泵室内的墨水加压。喷射模块的其它例子在Andreas Bibl等在2002年7月3日申请的名称
为"印刷头"的美国专利申请No.10/189,947中公开，其整个内容在此引入 以作参考。一般地，印刷头可包括一个或多个喷射组件。印刷系统可在基体相对于 印刷头的单独通过中或在多次通过中印刷。印刷头可用来喷射墨水且/或其它 液体，比如用于电子元件的材料(例如导电材料)或例如用于平板显示器的 颜色过滤材料。发明内容印刷机可用来在生产线内的产品上印刷图象(例如图形、文本、条形码)。 在生产线内用于在产品上印刷的台可以在其它台(例如检查台、层叠台、涂 敷台、挤压台、装配台、曝光台、切削或切割台)的上游且/或下游，并且印 刷机的操作可与其它台的操作集成。这种集成可改善生产设备的效率和生产量。一般地，在第一方面，本发明的特征是用于生产在其上印刷有图像的产 品的生产系统。生产系统包括输送机，其被配置来沿相对于生产线的一个或 多个台的通道传送产品，其中每件产品定位在输送机上的一位置处。生产 系统也包括印刷台，其被配置以当输送机移动产品经过印刷台时在产品 上印刷图像，以及电子控制器，其被配置以向印刷台提供指令，其中电 子控制器基于生产系统中的其它台的操作修改印刷操作。本生产系统的实施例可包括一个或多个如下特征。其它台可在印刷台的 上游或下游。其它台可以是检查台或切削台。当产品移动经过印刷台时，其 可以是分散形式的产品。可替换地，当产品移动经过印刷台时，其可以是连 续网状物的一部分。其它台可包括多个元件，每个元件配置以操作相应的产 品，并且电子控制器基于每个元件的操作中的改变而修改印刷操作。一般地，在另一方面，本发明的特征是包括沉淀装置的系统，沉淀装置 包括多个液滴喷射模块，配置沉淀装置以当基体相对于沉淀装置移动时在基 体的多个部分上沉淀液滴。该系统也包括具有多个切削工具的切削装置，其被配置以当基体相对于切削装置移动时切削基体的部分。该系统进一步包括 配置来控制沉淀装置的电子控制器，使得沉淀装置不在网状物的相应于一个 或多个不工作的切削工具的部分上印刷。一般地，在另一方面，本发明的特征是包括沉淀装置的系统，沉淀装置
被配置成相对于基体通道安置，使得沉淀装置在沿基体通道移动的基体的多 个部分上沉淀液滴。该系统也包括电子控制器，其被配置使得沉淀系统在多 个基体部分上沉淀液滴，电子控制器包括可编程的数据结构(例如数组)， 该数据结构具有多个元素，每个元素相应于基体的一部分，其中对于被编程 而具有第一数值的元素，沉淀装置在基体的相应部分上沉淀液滴，然而对于 被编程而具有不同于第 一数值的第二数值的元素，沉淀装置不在基体的相应 部分上沉淀液滴。元素也可对应于生产线内的沉淀系统的上游或下游的其它 台的元件。一般地，在一方面，本发明的特征是用于生产在其上印刷有图像的产品 的方法，本方法包括沿相对于包括印刷台的生产线的 一个或多个台的通道传送产品，包括印刷台；当每件产品移动经过印刷台时，在通道上的多个位置 处在产品上印刷图像；以及基于从生产线的一个或多个台接收到的信息修改 印刷。实现方式可包括一个或多个如下特征。本方法可包括其中修改印刷的步 骤，使得印刷台不在通道的特定位置处印刷图像。特定位置可以是相应于没 有产品的位置。一般地，在一方面，本发明的特征是用于生产在其上印刷有图像的产品 的生产系统，生产系统包括输送机，其被配置以沿穿过生产系统的通道传送 产品；印刷台，其被配置以当输送机移动产品经过印刷台时，在输送机上 的多个位置处的产品上印刷图像；传感装置，其被配置以检测输送机上的产 品，其中每件产品对应于印刷图像的位置；以及电子控制器，其被配置以给印刷台提供指令，其中所述电子控制器基于来自于传感装置的信息修 改印刷台的操作。实现方式可包括一个或多个如下特征。在本生产系统中，电子控制器修 改印刷使得印刷台不在输送机的特定的位置处印刷图像。特定的位置可以是 相应于由传感装置检测到的产品内的缺陷或没有产品的位置。印刷台可包括 多个配置以通过在产品上沉淀液滴而印刷图像的喷墨印刷模块。喷墨印刷模 块可以是压电式喷墨印刷模块。传感装置可以具有多个传感器或摄影机。如果不期望在那个位置的基体上印刷，那么本发明实施例的生产系统允 许选择性地对于特殊的输送机位置不印刷。这可完成而不用停止生产线，这 改善了生产设备的全面效率。
基于生产系统的操作，在印刷台上游或下游的输送机位置处可能不期望 印刷。例如，如果印刷台的上游的台没有将产品放置在特殊的输送机位置， 那么随后的在那个位置处的印刷可导致印刷流体直接浪费地沉淀到输送机 上，这可导致维护成本和为了清扫输送机生产线的停工期的增加。此外，对 于昂贵的沉淀流体，在输送机上的浪费的沉淀将是昂贵的，减少了生产系统 的总体经济性。当印刷台的上游或下游的台不工作时，不期望在特定的输送机位置处印 刷。这种例子是在切削台内的切削工具不再有效地从连续的网状物切削产内的刀具的特定位置上印刷图像。如果刀具出现故障，相应的印刷部分将不 会从网状物切削，导致沉淀流体的浪费。此外，在剩余的网状物循环使用的 情况下，沉淀流体可污染循环使用的网状物，导致进一步的浪费。因而，在其它优点中，本系统和方法可改善生产线的效率和生产量，改 善生产设备的整体经济性。本发明的 一 个或更多实施例的细节在附图和下面的描述中阐明。本发明 的其它特性、目的、和优点将从描述、附图和权利要求中变得更加清楚。


图1是包括印刷台的生产线的一部分的示意图。图2A是生产线内的印刷台的横截面图。 图2B是图2A中显示的印刷台的俯视图。 图3是生产线内的切削工具的横截面图。图4A是输送机上的基体的俯视图，示出在切削工具的实施例中相应于 刀具的产品位置。图4B是用于管理在图4A中显示的产品位置处在产品上印刷图像的印 刷操作的阵列。在各附图中同样的参考号表示同样的元件。
具体实施方式
参考图1,生产系统100的一部分包括印刷台110、印刷台110上游的 第一台120、以及印刷台110下游的第二台130。生产系统100也包括沿经
过第一台120、印刷台110和第二台130的通道运送产品111的输送机IOI。 输送机IOI由多个滚轮105支撑，沿箭头102方向移动。当产品经过印刷台时，印刷台IIO将图像印刷到每件产品上。典型地， 该图像是图形图像(例如图画)、文本、或简要图像(例如简要的商标或可 操作的筒要图像比如条形码)。 一般地，图像取决于使用生产系统100的特 殊应用。在一些实施例中，通过产品基准在产品上印刷的图像可改变。例如，通 过分批地在每件产品上印刷不同的序列号或者文本信息，可使产品个别化。 可替换地，在某些实施例中， 一批的产品中每件产品印刷有同样的图像。一般地，尽管在图1中产品lll描述成分散的产品，产品可以不连续或 可以是连续网状物(web)的一部分。分散的产品随后可以从连续的网状物 切割或分开(例如在印刷台110之前或之后)。分散的产品的例子包括包装产品(例如盒、瓶、罐或其它容器)、单独 的标签、药物产品(例如单个药丸或药片)、食品(例如饼干或;f唐果)、或电 子元件(例如微芯片)。连续的网状物的例子包括聚合物网状物、金属网状 物(例如铝箔)、或可食用物质的连续网状物(例如制饼干的生面团)。由上游的台120完成的功能取决于使用生产系统100的特殊应用而变 化。在一些实施例中，上游的台120是检查台，检查(例如光学检查)每件 产品，例如缺陷且/或决定其在输送机101上的位置。在某些实施例中，上游的台120具有成形功能。例如，上游的台U0可 沉淀或附着(例如层压制件)材料到产品111上，或装配产品111的构件。 在另一实施例中，上游的台120可以是挤压先行材料形成连续网状物内的挤 压台。取决于使用生产系统100的特殊应用，下游的台130也可设置来完成多 种操作。例如，在一些实施例中，下游的台可以是处理台，用来通过印刷台 110干燥或固化沉淀在产品111上的墨。处理台的例子包括烤箱(例如从基 于溶剂的墨中蒸发溶剂)，或曝光台(例如UV曝光台)，其用合适的辐射照 射沉淀在产品111上的墨用来固化墨。同样参考图2A,印刷台110包括印刷头202和电子控制器230，其通过 传输线231给印刷头202提供指令并且从印刷头202接收信息。控制器230 通过传输线232也与生产系统100的其它部分进行通信。例如，控制器230 可与上游的台120且/或下游的台130进行通信。如图2A中所示，输送才几101支撑产品211、 212和213，并且移动它们 经过印刷头202。当每件产品经过印刷头202时，印刷头在产品的表面上印 刷图像。对于及时地表示在图2A中的快照，产品213在印刷头202的下游， 并且具有已经印刷在其上表面上的图像222。产品212邻近印刷头202，印 刷头在其上表面印刷。产品211在印刷头202的上游且将被印刷。印刷头202容纳有多个喷射组件(例如压电式喷墨喷射组件)，当产品 相对于印刷头移动时，其在每件产品的上表面上沉淀液滴以形成图像。图2A 示出了单独的喷射组件，组件201，其/人流孔210喷射液滴220到产品212 的上表面上。进一步参考以平面图显示的图2B,印刷头202包括横越输送机101上 的三个通道的三个喷射组件201A-201C。每个喷射组件包括沿越过输送才几 101的方向延伸且横越相应通道的一排流孔(225A-225C)。输送机101在每 个通道内运送产品，使得同时运送三件产品经过印刷头202。三件产品显示 在图2B的每个通道中。具体地说，产品211A、 212A和213A在一个通道内 运送，并且经过喷射组件201A,当每件产品通过时其在产品上印刷图像。 相应地，产品211B-213B和产品211C-213C在其它通道内运送，且分别经过 喷射组件201B和201C，当每件产品通过时其在产品上印刷图像。在印刷头 202下游的产品，产品213A-C，分别印刷有图像222A-C,同时印刷头202 上游的产品211A-C将被印刷。虽然印刷头202包括三个横跨输送机101设置的喷射组件， 一般地，印 刷头内的喷射组件的数目可以改变。在一些实施例中，印刷头可包括多于三 个的喷射组件(例如，四个或更多、五个或更多、六个或更多、七个或更多、 八个或更多，比如IO个或更多喷射组件)。可替换地，其它印刷头可包括^又 仅一个或两个喷射组件。一般地，生产系统IOO基于上游的台120且/或下游的台130的操作，需 要修改印刷台110的操作。修改可包括调整将印刷在特殊的产品上的图像的 类型、位置、或特征，或根本不印刷在特殊的产品上或基体的一部分上。基于上游的台120的操作修改印刷台110的操作的例子是，上游的台120 是传感器，确定产品在还是不在输送机上。例如，在一些实施例中，输送机 101具有分散的井，用于保持产品211A-213C在输送机上特殊的位置。印刷
台110印刷图像的时间控制与每个井位置经过印刷台的通过相一致。然而， 如果由于某原因井是空的，则期望修改印刷操作，使得印刷台不在那个特殊的井处印刷。这通过在上游的台120处检查每个井存在或不存在物体而完成。 印刷台编有程序以默认地在每个井处印刷。在检测出不存在的地方，上游的 台120发送信号到印刷台110,使得印刷台不在空缺的井处印刷。基于下游的台130的操作修改印刷台IIO的操作的例子是，下游的台130 包括用于从连续的或连接的网状物中切削(或者分开)印刷后的产品的工具。 如果切削工具内的刀具无法工作，那么系统可指示印刷台不在网状物上相应 于不工作刀具的部分上印刷。参考图3，这类切削工具的例子是切削工具300,其包括一系列附着在 鼓状物310的外表面上的刀具311-318,当输送机101移动连续的网状物320 经过切削工具时，鼓状物310沿方向331旋转。当鼓状物310旋转时，刀具 从网状物320中顺序地切削产品。对于表示在图3中的快照，刀具311正从 网状物320中切削产品。在先地，刀具312、 313、和314已经分别地从网状 物320中切削产品321、 322和323。进一步旋转鼓状物，刀具318将从已经 切削的产品的上游的网状物320中切削产品。别(RFID)标记。印刷台可在相应于随后裁减的标记的网状物的每一部分上 印刷识别图像(例如序列号)。刀具311-318的一个或多个可能无法工作(例如变钝、坏掉或从鼓状物 300中移去)，而没有实质上影响其它刀具执行其功能的能力。在此状况下， 期望可修改印刷操作使得印刷台不在网状物的相应于不工作刀具的部分上 印刷图像。不在这些部分上印刷可节省墨。此外，在未切削的网状物的部分 上沉淀墨会污染网状物材料，未切削的网状物可循环使用。根据应用情况，切削工具300可仅包括单独的一系列刀具。在这些实施 例中，对于鼓状物300的每次局部旋转，切削工具300从网状物中切削单独 的产品。可替换地，切削工具300可包括沿交叉网方向的多个刀具，并且相 应于每次局部旋转从网状物中切削相应数目的产品。在一些实施例中，切削 工具可包括多个(例如，四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更 多)沿交叉网方向的刀具。此外，虽然切削工具300包括一系列的绕鼓状物 310的圆周的八个刀具，一^:地，该数目可以改变。
此外，其它类型的切削工具也可使用。例如，取代设置在圆柱形的鼓状 物的表面上的旋转排列的刀具，切削工具可具有平面排列的刀具，当输送机 移动网状物经过切削工具时，其从网状物中切去产品。对于切削工具例如工具300，其中具有多个从网状物切削产品的刀具，网状物可代表包括每个对应于不同刀具的一组位置。印刷台应设置成在每个 这样的位置处印刷图像，当此位置经过下游的切削工具时从网状物中去除这些位置。例如，参考图4A，其中切削工具包括三个八刀具的通道，对应于 切削工具的一次旋转的网状物400的长度包括印刷台应在其上印刷的3x8 排列的位置401-428，。基于切削工具的操作而修改印刷台的操作的一种方法如下。控制印刷台代表相应的刀具的状态。例如，当刀具运行正常时，相应的元素可设置为'T，。 如果刀具不运行，相应的元素可设置为"0"。同样参考图4B，显示了相应 的对应于位置401-428的刀具，其中相应于位置412和426的刀具没有运4亍。 因为网状物移动经过印刷台，所以控制器读取相应于正在印刷的位置的排的 数组列，并且相应地命令印刷台在基体上印刷。例如，位置401、 411、和 421邻近印刷头，控制器读取数组的第一列。因为第一列中所有元素都具有 数值'T',所以印刷台在所有的三个位置上印刷图像。然而，在位置402、 412、和422邻近印刷头的地方，控制器读取数组中的第二列，并且在位置 402和422上而没有在元素412上印刷，因为相应于位置402和422的元素 设置为"1",然而相应于位置412的元素设置为"0"。数组可根据需要手动 地或自动地更新。更一般地，采用根据生产系统中另 一台的操作或反馈控制印刷的可更新 数据结构的概念可用于除了切削之外其它的操作。例如，在生产系统示出分 散的产品到达印刷台的特殊位置处(例如在输送机上的井内)的情况下，印 刷台的上游的检查台可识别没有设置产品的位置，因而可相应地更新对应数 据结构，使得印刷台不在那些位置印刷。尽管前面的讨论涉及在每件生产的产品上印刷图像的印刷台，在某些实 施例中，出于不同于形成图像的目的，印刷台可使用来在产品上沉淀材料。 相对地，在这类实施例中，沉淀的材料可能不是墨。沉淀的材料可包括光学 材料，其包括被动光学材料，例如用于形成过滤阵列的材料，或放射型的光
学材料，例如用于形成有机光发射二极管的材料。另外的可沉淀的流体的例 子是粘性材料和电子材料，例如导电聚合体。在沉淀的流体非常昂贵的实施例中，修改印刷操作以防止在没有提供可 行的产品的位置(例如空缺位置或不从网状物切削的位置)处印刷将非常有 利。此外，防止在沉淀材料将污染输送机且需要劳力清除的空缺位置处印刷 也将非常有利。本发明的已经描述了多个实施例。然而，应理解可在不脱离本发明的4青 神和范围的情况下进行各种修改。因而，其它实施例将限制在下面的权利要 求的范围内。
权利要求
1.一种用于生产在其上印刷有图像的物品的生产系统，所述生产系统包括输送机，其被配置以沿相对于生产线的一个或多个台的通道传送产品，其中每件产品定位在所述输送机上的一位置处；印刷台，其被配置以当所述输送机移动物品经过所述印刷台时在产品上印刷图像；以及电子控制器，其被配置以给所述印刷台提供指令，其中所述电子控制器基于所述生产系统中的其它台的操作修改印刷操作。
2. 如权利要求1所述的生产系统，其中所述其它台在所述印刷台的上游' 游,
3.如权利要求1所述的生产系统，其中所述其它台在所述印刷台的下
4.如权利要求1所述的生产系统，其中所述其它台是检查台。，
5. 如权利要求1所述的生产系统，其中所述其它台是切削台。
6. 如权利要求1所述的生产系统，其中当所述产品移动经过所述印刷 台时，所述产品是分散形式的产品。
7. 如权利要求1所述的生产系统，其中当所述产品移动经过所述印刷 台时，所述产品是连续网状物的一部分。
8. 如权利要求1所述的生产系统，其中所述其它台包括多个元件，每 个元件配置以操作相应的产品，并且所述电子控制器基于每个元件的操作中 的改变而修改印刷操作。
9. 一种用于生产在其上印刷有图像的产品的方法，所述方法包括 沿相对于包括印刷台的生产线的一个或多个台的通道传送产品； 当每件产品移动经过所述印刷台时，在通道上的多个位置处的产品上印刷图^象；以及基于从生产线的一个或多个台接收到的信息修改印刷。
10. 如权利要求9所述的方法，其中修改印刷使得印刷台不在通道上的 特定位置处印刷图像。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述特定位置是相应于没有产品 的位置。
12. —种用于生产在其上印刷有图像的产品的生产系统，所述生产系统包括输送机，其被配置以沿穿过所述生产系统的通道传送产品；印刷台，其被配置以当所述输送机移动产品经过所述印刷台时，在所 述输送机上的多个位置处的产品上印刷图像；传感装置，其被配置以检测所述输送机上的产品，其中每件产品对应于 印刷图像的位置；以及电子控制器，其被配置以向所述印刷台提供指令，其中所述电子控 制器基于来自于所述传感装置的信息修改所述印刷台的操作。
13. 如权利要求12所述的生产系统，其中所述电子控制器修改印刷使 得所述印刷台不在所述输送机的特定的位置处印刷图像。
14. 如权利要求13所述的生产系统，其中所述确定的位置是相应于由 所述传感装置检测到的产品内的缺陷或没有产品的位置。
15. 如权利要求12所述的生产系统，其中所述印刷台包括配置以通过 在产品上沉淀液滴而印刷图像的多个喷墨印刷模块。
16. 如权利要求15所述的生产系统，其中所述喷墨印刷模块是压电式 喷墨印刷模块。
17. 如权利要求12所述的生产系统，其中所述传感装置包括多个传感器。
18. 如权利要求17所述的生产系统，其中所述传感装置包括多个摄影机。
全文摘要
一般地，在第一方面，本发明的特征是用于生产在其上印刷有图像的产品的生产系统。生产系统包括输送机，其被配置来沿相对于生产线的一个或多个台的通道传送产品，其中每件产品定位在输送机上的位置。生产系统也包括印刷台，其被配置以当输送机移动产品经过印刷台时在产品上印刷图像，以及电子控制器，其被配置以给印刷台提供指令，其中电子控制器基于生产系统中的其它台的操作修改印刷操作。
文档编号G01N33/00GK101128733SQ200680006289
公开日2008年2月20日 申请日期2006年2月28日 优先权日2005年2月28日
发明者威廉·莱瑟斯, 理查德·贝克, 贝汉·阿克塞尔 申请人:富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司