用于沉积物质的印刷头装置和方法

专利名称：用于沉积物质的印刷头装置和方法
技术领域：
本发明总体上涉及使用印刷技术和类似技术将物质沉积到基片上。本发明进一步 涉及用于在连续过程中执行这种沉积并且在纺织品印刷和精整(finishing)领域具有特 定的应用的改进的设备和方法。
背景技术：
用于将图像和文字喷墨印刷在基片上的系统通常是已知的。许多这种系统适于桌 面或办公应用并且非常适于执行印刷到A3或A4大小的纸张或类似物品上。对于更宽的基 片，需要更专用的机器，尤其是当高速很重要时。对于这种应用，可以使用喷墨印刷技术，但 是平版印刷和传统的印刷技术仍然是受欢迎的。对于纺织品，喷墨印刷技术最近也已经被开发成为传统的印刷、染色和涂敷技术 之外的另一选择。由于材料和染料的因素，这些技术通常与用在图形领域中的那些是不同 的。也已经企图使喷墨沉积技术适用于纺织品涂层和精整方法。这些方法的特征通常是， 它们需要相当大体积的产品以被沉积成横过整个纺织品表面。在许多情形中，沉积或涂层 的均勻性是极为重要的，因为织物的质量取决于它。从视觉观点(没有条痕或瑕疵)来说 并且也从功能观点(防水或阻燃性)来说，这种均勻性可能是重要的。目前有两种主要的用于喷墨印刷的系统构造固定阵列系统和步进式扫描装置 (scan and step arrangements)。这两个都主要使用按需喷墨(DoD)技术但是也可以使用 连续喷墨(CIJ)技术。固定阵列系统允许以相对高的生产速度印刷连续移动的基片。固定阵列印刷头 被横跨基片的宽度排列并且喷嘴被启动以将所需的材料沉积到基片上，基片是在印刷头阵 列之下连续移动的。固定阵列系统通常被用于连续的卷轴到卷轴卷筒系统(reel to reel web system)上的窄宽度的基片，因为只需要少数印刷头以覆盖基片的宽度。在欧洲专利 EP-B-1573109中描述了用于纺织品精整的固定阵列喷墨过程的使用。固定阵列系统具有许多缺点，主要涉及这种印刷系统中的低灵活性和冗余缺乏。 当用固定阵列系统印刷到宽基片上时，需要大量印刷头以跨越基片的宽度，导致印刷系统 的高资本成本。如果所需要的基片速度在印刷头的最大速度之下(举例来说，由于其它较 慢的处理)，那么这个超额的系统能力就不能被有用地使用并且被浪费，也就是，在低于最 大速度的任何情形下，印刷系统对目前的印刷头的使用是低效的。横跨基片宽度的分辨率 (resolution)由印刷头喷嘴的位置固定并且因此不能被容易地改变。当需要维护印刷头 时，基片必须停止并且阵列必须被移动远离基片以允许接近印刷头。这通常是相对复杂的 操作并且与其相关的停工期可能是昂贵的。在印刷期间喷头故障的情况下，单个垂直线出 现在基片上，其是尤其显著的可见的失败模式并且代表了将材料沉积在局部区域中的完全 100%的失败。印刷连续的图像也需要复杂的连续数据处理系统。该系统必须将数据连续地 进给到印刷头喷嘴，以维持图像连续地印刷在基片上并且在存储器能够被再载入的地方没 有明显的断点(或者断时)。这意味着，取决于它们的存储器能力，许多固定阵列印刷系统具有重复的长度，在其之后图像被简单地重复。通过使用动态存储器处理能避免这种情形， 其中数据被与它被进给到印刷头一样快地进给到存储器中，但是这需要显著地更加复杂的 存储器管理系统。步进式扫描装置操作以使得印刷头支架横跨固定基片的宽度来进行扫描从而印 刷水平带(band)或条(swathe)。在印刷头支架横跨固定基片进行另一通过以印刷第二条 之前，基片被随后精确地向前增加。这种系统通常被用于印刷达到5m的宽基片上，此处固 定阵列将是不切实际的。它们也被用在较低的生产力是可接收的应用中，也就是，宽幅商业 图像艺术(wide formatcommercial graphic arts)印刷。步进式扫描系统也具有许多缺点，主要集中在低生产力和基片运动的步进特性。 尤其是，基片的步进意味着当用作连续生产线之内的部件或处理时这种系统具有不良的兼 容性。基片的增量或步进花费的时间不能用于印刷并且限制生产力。步进运动也意味着当 在重辊(heavy roller)上处理宽基片时基片必须被迅速地加速和减速，其需要大功率的电 机和高水平控制。步进运动也必须与高精确性和可重复性一起发生，因为这个运动影响下 行织物分辨率(down web resolution)并且因此影响材料沉积的数量(对于功能性的应 用)或图像质量(对于成像应用)。所有这些缺点迄今为止已经使得难以在宽基片上获得连续、高速和高均勻性的沉 积。尤其是，用于这种操作的印刷头的可靠性离最理想状态差得很远。为了使得它保持正 确运行，DoD喷嘴需要连续的预防性的维护，该喷嘴是系统设计中的关键因素。如果有一个 时期没有使用喷嘴，当之后需要时它将被阻塞并且在需要使用时不能射出。对于步进式系 统，印刷头的扫描动作允许在各次通过结束的转向时间可用于对于印刷头的日常维护。这 可以包括各喷射口或喷嘴的清洗以防止阻塞和/或防止墨从空闲的喷嘴射出。然而，维护 时间造成基片的间歇运动的损失。这可能是传动系统(drive train)中的额外的分度故障 (indexing fault)和磨损的原因。而且，在各横越时的印刷支架的快速的加速是机械故障 和设计局限性的潜在来源。在阵列构造中，日常维护时机不是可利用的。在喷墨工业中已经有许多补偿缺少 的喷嘴或故障喷嘴的尝试。美国专利US4，907，013披露了用于检测喷墨印刷头中的一排喷 嘴中的故障喷嘴的电路。如果在随后的在印刷介质之上通过期间印刷机处理器不能通过步 进印刷头和使用无故障的喷嘴补偿故障喷嘴，印刷机将被关闭。美国专利US4，963，882披 露了每像素位置使用多个喷嘴。在一个实施方式中，在印刷头的两次通过期间，相同颜色的 两个墨滴被从两个不同的喷嘴沉积在单个像素位置上。美国专利US5，581，284披露了一 种用于识别多色印刷机的全宽度阵列印刷杆中的任何故障喷嘴并且用具有不同墨色的另 一印刷杆中的喷嘴替换至少一个墨滴的方法。美国专利US5，640，183披露了许多液滴喷 射喷嘴被添加到喷嘴阵列中的标准喷嘴列中，以使得许多多余的喷嘴被添加在各列喷嘴的 端部。印刷头被规则地或者伪随机地移位以使得在多遍印刷系统(multi-pass printing system)中的印刷头的随后通过期间不同组喷嘴在第一印刷条(printed swathe)之上印 刷。美国专利US5，587，739披露了一种具有多余的印刷能力的热喷墨印刷设备，其包括主 印刷头和次印刷头。在一个模式中，如果主印刷头故障，次印刷头代替主印刷头印刷第一颜 色的墨滴。尽管存在所有这些尝试，仍需要寻找用于高均勻性的无故障沉积的合适的解决 方案，其可以以高速度大宽度连续操作。

发明内容
本发明通过提供将物质沉积到连续供给的基片上的可选方法解决这些问题。在这 个语境中，“连续”被理解成意味着基片不以阶梯式的方式移动并且在该过程的正常进程期 间将基片进给到印刷装置是不停止的。然而，基片速度可以在正常公差之内并且如特定过 程所需要而变化或波动。因此，该方法包括在输送方向上连续地输送基片，同时使得沉积装 置横越基片以将物质沉积在许多印刷条中。在这种移动期间，沉积装置和基片的位置能被 彼此相对地控制以使得所述条彼此互补以提供对基片的基本上均勻的覆盖。所定义的装置 使得由于对于基片来说在各横越时不需要停止，所以能获得改进的基片速度。在本发明的 语境中，重要的是注意到基片的均勻覆盖意在指处理基片的所有要沉积的区域的能力。由 此，实际的沉积发生在所有位置处不是必须的。图像或图案的印刷可能需要选择性的沉积， 同时涂敷的应用可能需要基本上完全的覆盖。所有基片接收一致的覆盖也是不需要的。因 此可以留下未覆盖的边缘区域，在这些区域将不意图沉积物质。优选地，以至少5m/min、优 选为lOm/min并且更优选为大于20m/min的基片速度执行所述方法。本发明的原理可以应用在这种情形中，S卩，通过基片和沉积装置之间的接触沉积 物质。然而，优选地，所述沉积装置包括无接触的头并且从一定距离将物质射到基片上进行 沉积。在这个方式中，基片和头之间的相对移动可以较少地影响所得产品。可以使用任何 已知的无接触的头，包括喷墨头、喷射头、喷嘴等等。进一步地，尽管在大多数情形下沉积 将直接发生在最终基片上，本发明也意图包括间接沉积，举例来说，沉积到转印卷轴或媒介 上，其随后被应用到基片。依照本发明的尤其重要的方面，所述方法可以包括在各横越之后暂停沉积装置的 至少一部分同时继续输送基片。在这个语境中，暂停意在表示到基片上的正常印刷临时停 止。沉积装置不是必须停止，尽管在往复移动装置中在开始返回横越之前它的速度将至少 暂时下降到零。沉积装置能独立于基片的连续运动而移动使得这个暂停发生并且也意味着 沉积装置的转向时间能被增加。具有更长的转向时间能被用来减少应用到沉积装置和支撑 它的任何梁或框架的加速力。这可以减少磨损和维护成本并且也需要更小的驱动电机和更 低的能量。可以以如将在下面进一步详细地解释的各种不同的方式获得暂停。这种暂停的主要优点是在所述暂停期间允许执行沉积装置的维护。某些类型的头 在各横越或多个横越之后需要日常维护。在DoD印刷头的情形中，这可能需要各喷嘴的喷 射以确保没有阻塞或硬垢的发生。其它头可能需要另外的处理。这种维护的执行允许在不 需要中断基片的连续移动的情况下在长期印刷运行期间获得高质量的结果。在这个语境 中，维护被理解成包括可能需要被执行的分析、检查、清洁和任何其它预防性程序。这种暂 停的进一步的好处是它允许数据处理发生。因为所述印刷基于条，所以数据能被切割成用 于各条的小的、良好限定的数据分组。在暂停或转向期间，用于后续条的数据可以被装载到 存储器中。使用这种方法，不会遭遇图像的重复长度问题并且存储器处理系统可以相对简 在本发明的一种形式中，沉积装置包括在基片的输送方向上基本对准的多个出口 或喷嘴并且各条通过出口的子组来沉积。子组可以包括可以被一起安装到沉积装置或支架 上从而建立起足够的操作长度以获得如下面将进一步描述的所期望的沉积图案的单独各头。然后可以用包括单个支架的沉积多个互补条的沉积头装置获得本发明的优点。在一尤其有利的并且更加通用的实施方式中，沉积装置包括能被独立地驱动或控 制的多个支架。各支架携带至少一个印刷头。使用彼此交替地操作的两个头(一个支架上 一个)，能相对容易地获得全部覆盖。因为支架可以独立地操作，支架之间的在输送方向上 的间距不需要是固定的。在这种装置中，可以驱动第一头以横越基片从而留下部分未被覆 盖的条，所述部分未被覆盖的条在输送方向上具有对应于至少一个后续头的沉积宽度的长 度。然后可以驱动一后续头以横越基片从而完成未覆盖的条。总的来说，所述条将具有相 同的宽度，尽管这不是必须的情况。而且，尽管对于大多数装置来说两个支架是最佳的，但 是也可以提供额外的独立的可移动的头或支架以完成覆盖。依照最优选的实施方式，所述方法将包括横越基片的各部分至少两次。对于基片 的特定部分，它可以被相同的沉积头横越两次，或者它可以首先被一个头横越并且然后被 后续头横越。这个装置的具体优点是沉积头的任何单独的喷嘴或部分的故障将不导致输送 方向上的“垂直”失败线或横越方向上的“水平”失败线。此外，因为条沿斜线路径行进，故 障将至少部分地在更大的面积上展开并且可能因此是更不明显的。可以想象得到，本发明优选将使用喷墨头执行。在这种情形中，所述方法可以包括 将物质的多个单独的小滴印刷在基片上的限定位置处。这种小滴可以被小心地控制以在基 片上形成点图案或矩阵。在本语境中，术语喷墨头被理解成定义能将多个小流体滴或流体 喷射物带到基片上的单独限定的精确位置上的任何装置。所述术语意在包括DoD、压电、热、 气泡喷墨(bubble jet)、阀喷墨(valve jet)、CIJ、静电头和MEMS系统。依照本发明的系统 与使用的特定头无关，无论它们由例如Xaar ，Fuji Film -Dimatix , Hewlett-Packard , Canon , Epson 或是Video jet 提供。例如，也意图包括在其内滴大小是可控的设备，例 如灰度印刷头。而且，尽管参考喷墨，应当清楚地理解，这并不意图限定在流体喷墨类型 上，并且应当清楚地理解，这种头也可以适于喷射墨之外的流体，包括其它颜料、精整溶液 (finishingsolution)、涂料、功能材料等等。依照本发明的特定实施方式，可以控制这种喷墨装置以在基片的第一横越中将单 独的小滴印刷在特定图案中。在第二横越中，进一步的小滴可以被沉积在第一横越的单独 的小滴之间的限定位置处。整个图案可以基于点或像素的矩形矩阵。为了增加清晰度，进一 步的小滴可以被沉积在各矩形的中心。可选地，图案可以形成第一系列线，并且进一步小滴 可以在所述第一线之间形成第二系列线，例如，来完成矩形矩阵。沉积小滴的方式将取决于 所期望的图案或小滴分辨率。能选择由相对的横越和输送速度限定的条角(swatheangle) 以获得这样的方式。为了更高的速度和更低的沉积密度，可以选择更大的条角。也可以依 照所期望的所得图案选择后续小滴覆盖到第一图案上的方式。对于矩形矩阵图案，许多可 选的条角是可能的。为了使用现有的图像处理技术和软件，为了印刷的目的，这种矩形点矩 阵可能是优选的。为了精整的目的，任何规则矩阵可能是同样合适的并且使用不规则的矩 阵可以产生进一步的图案。通过改变上面所描述的可能与特定喷墨头相结合的不同参数， 大量多种的图案，包括但不限于六边形图案和波纹图案是可能的。在本发明的印刷的实施方式中，沉积装置可以包括多个彩色头，并且然后所述方 法包括使各彩色头横越所述基片的各部分至少两次以形成彩色的图像。因此，应当理解，总 的来说，对于各颜色来说将有至少两个头。对于CMYK颜色系统来说，这将需要总共至少八个头。对于CMY系统来说，可以使用六个头。优选地，不同的头将被一起提供在单个支架上， 由此它们可以一起横越基片。更优选地，它们在横越方向上将是彼此对准的。在这个方式 中形成带有多个头的印刷支架能增加它在横越方向上的宽度，需要更长的横越或给予更窄 的有效印刷宽度。在本发明的提供不同的功能或者在多个阶段中形成功能的一实施方式中，沉积装 置可以包括多个头，各自沉积不同的物质。不同的沉积头可以在输送方向上相对准。然而， 优选地，在横越方向上它们将至少部分地彼此对准。所述头可以是类似的或者可以是彼此 不同的，举例来说，用于沉积不同的功能。在本发明的精整的实施方式中，基片是纺织品并且沉积装置包括精整头。在这个 情形中，所述方法包括将精整成分应用到纺织品。在这个语境中，精整成分被理解为是改变 纺织品的物理和/或化学特性的化学制品。精整技术的意思是改进最终产品的性能和/或 将性能添加到最终产品。在这个语境，精整可以称之为一种印刷，通过将其有选择地限定来 排除涉及被施加到基片的材料的沉积的处理，这仅仅因为这些材料在400和700nm波长之 间的吸收性能，或者排除涉及信息的记录的处理。所述精整成分可以是适于使用选定的沉 积装置被沉积的任何精整。事实上，可以依照最终需求的精整性质进行头的选择。具体来 说，所述精整成分可以选自于由抗静电剂、抗微生物剂、抗病毒剂、抗真菌剂、药品、抗皱剂、 阻燃剂、防水剂、防紫外线剂、防味剂、抗磨损剂、防污剂、自清洁剂、粘合剂、硬化剂、软化 剂、增弹剂、颜料结合剂、导电剂、半导电剂、感光剂、光伏剂、发光剂、荧光增白剂、防缩剂、 操作性给予剂、填充补强剂、增重剂、软化剂、防油剂、防土剂、去污剂、毡化剂、抗毡化剂、调 节剂、光泽剂、去光泽剂、防滑剂、水蒸汽输送剂、抗钩丝剂、抗菌素剂、反射剂、受控释放剂、 指示剂、相变剂、亲水剂、疏水剂、感应剂(sensory agent)、耐蚀剂和湿润剂组成的组。本发明也涉及可以被用来实现上面所描述的方法的印刷装置。如上所示，尽管涉 及印刷机或印刷装置，但并不意图将它限定到任何特定的使用领域。所述印刷装置包括用 于在输送方向上连续地输送基片的基片输送装置，被设置成横越基片用以将物质沉积在条 中的沉积装置和控制装置，所述控制装置用于使得沉积装置的横越速度与基片的输送速度 相匹配以确保基片被物质基本上均勻地覆盖。可选地，控制装置可以使得沉积装置的横越 位置与基片的位置相匹配。总的来说，沉积装置的至少一部分将跨越基片往复移动，由此在 两次通过中都可以发生沉积。然而，仅仅在其中一次通过中发生沉积也在本发明的范围之 内。沉积装置的返回通过发生在基片的第二表面上或者沉积以圆周的方式，例如围绕至少 部分管状的基片发生也是可能的。在优选实施方式中，沉积装置包括多个数字喷嘴，每个喷嘴将物质的单独的小滴 沉积在基片上的单独的限定位置处。数字喷嘴优选为形成喷墨头的一部分。术语“数字喷 嘴”意指用于响应于数字信号从制剂供给源喷射限定的小滴并且将小滴沉积在限定的和可 控的位置处的设备。该术语包括基于连续墨流和按需喷墨原理工作的喷墨印刷头。它也包 括压电和热喷墨头，并且包含能进行数字小滴沉积的其它等同装置，例如阀喷射。各喷嘴也 可以一起喷射多个小滴。数字喷嘴对于图形印刷领域的技术人员来说通常是众所周知的。更优选地，沉积装置包括多个支架。尽管如上所述，使用单个支架许多可能性是可 用的，但是使用两个或多个支架可以获得更大的多功能性。通过安装在在分离的梁或类似 装置上移动的支架上，沉积头随后可以被设置为独立地横越基片。所述支架在输送方向上应当至少充分地间隔开以允许在横越期间彼此通过。优选地，控制装置被排列成独立地驱 动一对沉积头从而彼此互补以在基片上沉积均勻的覆盖。对于一对支架来说，它们的操作 将优选为反相地发生。在这个语境中，支架上的头沉积的条实际上是反相的。支架的实际 移动的相差将取决于它们在输送方向上的物理空间。在进一步的可选实施方式中，各支架包括多个印刷头，印刷头在输送方向上具有 一宽度并且在输送方向上彼此间隔开一对应于它们的宽度或其宽度若干倍的距离。在给定 沉积头上的印刷头的喷嘴在输送方向上彼此对准也是优选的。在这种方式中，不需要条方 向上的交迭和间隙的修正。依照这种设置，装置的操作产生彼此间隔开对应于条宽度的整 数倍的距离的带状形式的条。横越基片的后续支架能与所述带精确地交错以完成覆盖。这 种设置的特定好处是标准形式的单独的印刷头可以被使用并且被形成到多头沉积装置中。 与单个大头相比，单独的头更容易互换并且相对便宜。而且，可以互换印刷头以使得沉积 头具有不同的印刷头，用以在同一印刷运行期间或者在不同的印刷运行期间沉积不同的物 质。为了提供工业生产力，达到20m/min的基片速度可能是所期望的。为了这个目的， 沉积装置优选为在输送方向上延伸经过对应于至少基片的宽度的长度。在提供多个沉积头 的情形中，头的总沉积长度可以延伸过这种长度。然而，应当理解，相对于横越速度来说较 低的输送速度可以被执行以提供沉积的小滴的更大覆盖或可选的图案。因为所述装置尤其 适于与1米宽或者更宽的大幅基片一起使用，所有头的总长度也可能是相当大的。在进一步的实施方式中，也可以提供一个或多个修整头(touch-up head)。这可以 被设置成在所述沉积装置之后横越基片从而修整覆盖中的任何缺陷。它可以被安装在分离 的梁上。这种修整头可以确保更进一步地增加的质量水平。所述装置优选为进一步包括读取设备，所述读取设备被设置成读取基片并且将信 息提供给控制装置用以引导物质的沉积。通过跟随织物，所述读取装置可以直接读取基片 的位置或移动速度。可选地，它可以读取印刷在或者以其它方式提供在基片或输送设备上 的编码标记形式或类似形式的指示。它也可以读取基于前面沉积的小滴的位置。在这种方 式中，后续头可以被例如之前的头沉积的单独小滴或者条的边缘引导。基片的读数可以被 用来引导一个或多个头或头装置的速度或位置。它也可以被用来引导形成所述头的单独的 喷嘴或者引导修整头的操作。而且，尽管光学的，例如，激光读取器可能是优选的，但是也可 以使用允许位置反馈的任何其它合适的读取器，而不限于光学、触觉和机械设备。依照本发明的进一步的有利的实施方式，所述沉积装置包括沉积的物质的连续供 给源。在这个语境中，连续供给源被理解成是不与支架一起移动的，例如外部源。这可以通 过合适的管道系统泵送或者以其它方式供给。外部源的供应在大量物质被沉积在延伸的印 刷运行中的情况下是有用的。当然，应当理解，沉积装置可以额外地包括与支架一起横越的 内部物质源，例如提供特定颜色或修整的小储存器。如上所述，本发明尤其适于大幅纺织品的处理。尤其是对于这种使用，输送装置可 以包括附属装置以防止基片在沉积期间移动。已经得知纺织品对于移动和扭曲是敏感的。 合适的附属装置可以包括胶粘带、真空装置、拉幅机等等。然而，也可以被应用到以连续的 方式输送通过印刷装置的单独的物品，例如瓦片、盘、薄片、衣物等等的方法也在本发明的 范围之内。
本发明还涉及具有在其上沉积物质的连续基片，所述物质被作为单独的小滴沉 积，相继地排列在跨越基片的多个斜条中，各条与相邻的条相对准以提供对基片的基本上 均勻的覆盖。在这个语境中，术语连续的基片被理解成是以明显大于它的宽度的长度供给 的基片，其可以是从辊或类似装置供给的情形。基片可以是纺织品并且物质可以包括选自于抗静电剂、抗微生物剂、抗病毒剂、 抗真菌剂、药品、抗皱剂、阻燃剂、防水剂、防紫外线剂、防味剂、抗磨损剂、防污剂、自清洁 剂、粘合剂、硬化剂、软化剂、增弹剂、颜料结合剂、导电剂、半导电剂、感光剂、光伏剂、发 光剂、荧光增白剂、防缩剂、操作性给予剂、填充补强剂、增重剂、软化剂、防油剂、防土剂、 去污剂、毡化剂、抗毡化剂、调节剂、光泽剂、去光泽剂、防滑剂、水蒸汽输送剂、抗钩丝剂 (anti-snagging agent)、抗菌素剂、反射剂、受控释放剂、指示剂、相变剂、亲水剂、疏水剂、 感应剂(sensory agent)、耐蚀剂和湿润剂组成的组的纺织品精整成分。可选地，所述基片 可以是纸或者卡片基材并且所述物质包括染料或色素(Pigment)，其被沉积以在所述基片 上形成预定的图案或图像。其它基片可以包括薄膜材料、箔、层压材料(laminate)，例如仿 木(wood-look)的三聚氰胺和易于以连续的方式输送的任何其它材料。在本语境中，术语 纺织品可以被选择成不包括纸、硬纸板和其它基片，其是二维稳定的，也就是，在第三维上 是柔性的，但是在它们自己的平面之内仅仅在边沿上可变形。在相同的语境中，纺织品可以 被理解成包括由天然或人造纤维或纱线通过编织、针织、钩编、打结、挤压或将纤维或纱线 连接在一起的其它方法形成的柔性基片，在其本身的平面内其是可伸长的或可以其它方式 变形。依照本发明的更进一步的方面还涉及用于将斜条沉积到移动基片上的印刷支架， 所述支架具有用于与所述基片的移动方向对准的轴线并且包括一排印刷头，各印刷头包括 限定条宽度的一行喷嘴，所述喷嘴沿着所述轴线相对准并且与在该排中的其它印刷头的喷 嘴相对准，各头在输送方向上与下一头间隔开对应于条宽度的增量的距离。支架可以被提 供有合适的安装以允许横越基片，举例来说，在梁上，在基本垂直于它的轴线的方向上。通 过提供在单个支架上的相对准的、间隔开的头，使用其它的传统头能获得相当大的沉积长 度。将两个头定位成彼此之间不留下间隙的情况通常是不可能的。这是因为发生沉积的喷 嘴的延度是小于头的长度的。现有设计通过交错相邻头已经解决了这个问题。然而，这种 设置不适于在两个方向上以斜的方式进行操作，因为错开的头不能在两个斜通过上对准。 通过改为在条之间留下增量宽度和沉积梳状图案，一个或多个后续通过可以完成未覆盖的
^^ ο在最优选实施方式中，所述头间隔开单个条的宽度以使得沉积的所得图案包括相 同宽度的带和间隔。所述支架可以包括沿着一条线对准的单排印刷头。可选地，所述支架 可以包括多排印刷头，各排被设置成沉积不同的物质。在CMYK头的情形中，可以提供四排 头。


通过参考下面的附图将会认识到本发明的特征和好处，其中图1是传统的横越印刷(traverse printing)装置的示意图；图2是传统的固定阵列印刷装置的示意图3是依照本发明的印刷装置的透视图；图4是依照本发明的沉积装置的示意图；图5是依照本发明的示出了沉积的基片的一部分的示意图；图6是图4的沉积装置的详细的示意图；图7是依照本发明的另一沉积装置的详细的示意图；图8A-F示出了依照本发明生产的可选的矩形矩阵设置。
具体实施例方式下面是仅仅作为例子并且参考附图给出的本发明的某些实施方式的描述。参考图1，示出了用于使用喷墨技术印刷到基片2上的传统横越印刷头(traverse print head)系统1。所述基片2在方向X上输送通过梁4，包括多喷嘴的横越喷墨印刷头 6被安装在梁4上。在操作中，印刷头6在方向Y上横越基片2并且横跨基片印刷具有对应 于印刷头6的长度的宽度的第一印制(strike)8A。尽管被示为均勻的层，印制8A实际上由 数千个微小的小滴或像素组成。然后基片2被向前移动对应于印制8A的宽度的增量并且 被停止。然后，印刷头6返回来横越基片2以产生第二印制8B。进一步地，以相同的方式完 成印制8C、8D。实际上，该过程的变化可以被执行，在这些变化中，印制可以交迭或者其使用 交错和交织以将一个印制的单独小滴放置在另一印制的小滴之间。这种系统的缺点是基片 的移动是间歇的并且难以获得高印刷速度。图2示出了传统的固定阵列印刷系统10，在其内基片2在方向X上输送通过梁4， 固定头12被安装在梁4上。固定头12基本上跨越基片2的整个宽度。在操作时，当移动 基片2时，印刷发生并且在基片的对应于固定头12的宽度的宽度上产生印制8。尽管这个 系统10允许基片2连续地移动，但是为了头6或单独的喷嘴的日常维护和修理，频繁的中 断是必须的。而且，对于给定的印刷头，仅仅可以获得一个对应于所述头的喷嘴间距的横越 印刷分辨率。图3示出了依照本发明的用于印刷纺织品基片22的印刷装置20的透视图。基片 22被从连续的供给源，例如辊或J框架或类似装置(未示出)供给并且具有1.6m的宽度。 被围绕多个辊元件28驱动的运输带26形式的输送装置24在方向X上以大约20m/min的 最大操作速度以连续的方式携带基片22通过沉积装置30。为了避免带26和基片22之间 的相对移动，带26携带拉幅针板(stenter pin) 25以保持基片22。技术人员将会意识到， 如果需要的话可以提供其它合适的附属装置以临时保持基片，包括粘合剂、真空装置、钩等寸。沉积装置30包括跨越基片22的第一梁32和第二梁34。第一和第二支架36和 38被设置为沿着横越机构40、42在方向Y上横越各自的梁32、34相互移动。第一和第二支 架36、38的移动是依靠合适的电机(未示出)，其通常用于这个幅度的印刷支架。支架36 携带多个喷墨头46。支架38被类似地设置有几个喷墨头48。喷墨头是具有360dpi的分 辨率并且使用灰度控制能产生从8到40pl的可变滴体积的Xaar 0mnidot 760按需喷墨头 (dot ondemand inkjet head)。各支架36和38在X方向上具有0. 8m的总头长度。印刷装置20附加地包括控制器54和分别用于第一和第二梁32和34的墨供给源 56、58。所述墨供给源56、58可以包括用于各头46、48的单独的储存器和泵(未示出)。在本语境中，尽管涉及墨，应当理解，这个术语将应用于意图沉积到基片上的任何物质并且喷 墨头意指适于以逐滴形式应用到那个基片的任何设备。在基片22之上，邻近梁32、34定位 光学编码器60、62，将在下面描述其功能。图3也示出了被沉积在基片22上的主P和次S
条 ο将参考图4描述图3中所示的类型的沉积装置30的操作。图4从上面示出了沉 积装置30的示意图，示出了基片22、第一梁32、第二梁34、第一支架36和第二支架38。为 了本描述，所述支架36、38被认为是仅仅与单个头一起操作，尽管将会理解，如果在各支架 上有多个头，应用原理是相同地运用的。如所能看到的那样，当基片在方向X上移动时，支架36在方向Y上横越基片22沉 积主条P1。结果，条Pl基本是斜的，具有由输送和横越运动的相对速度确定的条角α。在 基片22之前的横越中，支架36已经沉积了条Ρ2、Ρ3、和Ρ4。主条Pl和Ρ2已经交迭在交迭 区域71中。主条Ρ2和Ρ3也已经交迭在交迭区域72中，如在交迭区域73处具有主条Ρ3 和Ρ4 —样。在图4所示的时间点，支架38在与Y相反的方向上横越基片22沉积次条Si。 在方向Y上的之前的横越中，支架38已经沉积了条S2，与Sl部分地交迭在交迭区域74中。主P和次S条也在基片22的中心在交叉区域75和76中彼此交叉。如所能看到 的那样，主P和次S条被设置成彼此严格地互补。结果，基片22的每个区域最终被两个条 通过被支架36通过两次；被支架38通过两次；或者被各支架分别通过一次。横跨整个基 片，所得的沉积是很均勻的。图5进一步披露了单独的条PI、Ρ2被放到具有宽度w的基片22上的方式。为了 清楚起见，已经省略了沉积装置30的一些细节。在方向Y上的第一横越中，已经沉积了条 Ρ2。在横越期间，基片22在输送方向X上相对于支架移动输送距离t。然后支架36越过基 片22的边缘，在那里在它的移动的暂停期间执行离线的维护。在这个暂停期间，喷墨头的 喷嘴都在喷射并且头的面板(face plate)被擦净残余物。支架36的转向需要的时间是大 约2s。在这个时间期间，基片22在方向X上再次前进一静止距离r。通过相应于支架36 的头长度1地选择t和r，在相同方向上的连续条P1、P3之间的间距将对应于条的宽度-并 且对应于后续支架38的宽度，假如两个支架都沉积相同的宽度。这对应于条的宽度等于沉 积装置30的操作循环周期的一半的情况。通过与第一支架36反相地操作第二支架38，获 得基片22的均勻覆盖。依照与图4和5相关地描述的实施方式，沉积装置可以以不同的条角α操作，经 历等于输送距离t和静止距离r (或者其的倍数)的总和的印刷宽度。然而，为了许多实际 的目的，期望单独的小滴被非常准确地沉积在矩阵图案的选定位置处。对于印刷或成像的 目的来说，这可能是重要的，但是在生产带有先进功能的纺织品方面也可能是非常重要的。 形成喷墨头的各喷嘴是可由控制器54单独控制的。通过以特定的方式驱动支架36、38，在 基片上能获得规则的矩阵图案，其如与图6相关地描述的那样。图6示出了类似于图4的沉积装置30的类似的示意性平面图，在其内相同的参考 标记限定相同的特征。然而，在图6中，以夸大的程度示出了由支架36、38的喷墨喷嘴沉积 的单独的小滴78、80。在完成条Pl之后支架36是离线的，处于基片22的边缘，在条Pl内 一系列小滴78线已经被以对应于喷嘴间距的180dpi的水平分辨率和360dpi的垂直分辨 率沉积。这代表了横动速度是输送速度的两倍的情况。在前条P2中，小滴78从Pl的小滴偏移水平分辨率的一半。在交迭区域71中，小滴78彼此交错以360dpi完成矩形矩阵。类 似的交迭应用在交迭区域72和73中。在完成包括多个单独的小滴80的条Sl之后支架38 是离线的，处于所述基片22的边缘处。在与条P3的交叉区域75中，小滴78和80被交错 以获得360dpi的相同的矩形矩阵图案。在交迭区域74中，来自条Sl和S2的小滴80被交 错。第一和第二支架36、38的头的喷嘴的合适的控制允许按需喷墨传递到以360dpi的分 辨率完成基片的各节点或像素位置。对于1. 6米宽或更宽的基片，可以以20m/min或更高 的连续印刷速度获得以上分辨率。也重要的是，所述系统允许在不停止基片的连续输送的 情况下周期地维护。如图3中所示，各梁32、34携带它自己的光学编码器60、62。编码器60、62读取基 片22并且确定其的移动。基片22的位置被连续地反馈到控制器54并且被用来确定支架 36,38的所需的移动和位置。通过以主从的关系操作基片和支架，即使基片22的速度不是 恒定的，也能获得精确的滴放置。支架36、38因此被彼此独立地驱动，并且如果基片22在 梁32、34之间滑动，仍能进行精确的印刷。该装置也允许基片的速度以连续的方式改变到 它的最大速度，由此支架的横越速度一致地增加。在工业规模的环境中这是非常重要的，在 这样的环境中期望以逐步的方式执行开启和关闭或者可能需要在另一动作发生的同时减 缓所述处理。在图7中示出了依照本发明的另一实施方式的印刷头装置130，在其内加了 100的 相同参考标记表示相同的特征。为了看的更清楚，图7A示出了由第一支架136沉积到基片 122上的沉积并且图7B示出了由第二支架138沉积到基片122上的沉积。为了清楚起见， 沉积装置130的更进一步的细节已经被省略了，但是被理解成与图3中的相同。如从图7所能看到的那样，支架136包括两个喷墨头146、147。喷墨头146、147在 输送方向X上彼此相对准并且彼此准确地间隔开与各头146、147的长度相同的距离。各头 146、147包括多个喷嘴145，为了清楚的目的仅仅示出了五个喷嘴。事实上，喷墨头146、147 可以是在360dpi分辨率下具有382个在输送方向上相对准的喷嘴的Xaar 0mnidot 760按 需喷墨头。支架138也包括两个喷墨头148、149，以相同的方式设置并且在它们之间带有相 同的间距。在使用中，支架136在第一方向上横越移动基片122以分别由头146、147沉积主 条Pll和P12。喷嘴145喷射从而对应于喷嘴间距以180dpi的水平分辨率和360dpi的垂 直分辨率沉积一系列小滴178的线。这再次需要横越速度是输送速度的两倍。条P11、P12 被设置成与以相同的分辨率在最近之前的横越中被沉积的前条P21、P22相交叉。如所能看 到的那样，在交迭区域171中，沉积小滴178形成360dpi分辨率的矩形矩阵。也以相似的 方式驱动支架138以将小滴180沉积在具有交迭区域174的条S11、S12、S21和S22中。由 支架136和138沉积的条在形状上是完全互补的，并且，在同一基片122上一个接一个沉积 条产生了在具有360dpi的分辨率的矩形矩阵中整个基片的均勻覆盖。通过将所述头间隔开一个头的宽度，主和次条被沉积在交错的梳状图案中。依照 图7的这个装置的优点是进一步的头能被设置在各支架上以增加头结构的总长度。然而， 由于各头的端部处的机械因素，将头排列成彼此紧邻是困难的。通过允许相邻头之间的全 头宽度，仍然能获得均勻的和完全的覆盖。如果单独的头发生故障，可以在不需要互换整个 头结构的情况下替换它们。
技术人员将会直接得知，依照本发明的原理可以沉积其它的分辨率和矩阵排列。 作为这些可选的例子，图8A-F示出了六个矩形矩阵排列，示出了给出不同的分辨率的不同 的相对横越和输送速度。矩阵的第一列代表第一横越中的沉积，第二列代表第二横越中的 沉积，并且第三列代表两个沉积可以被结合以完成矩阵的方式。在所披露的实施方式中，在各横越之后为了维护所述支架暂停。然而，将会理解， 仅仅在全循环之后或者在几个循环之后需要执行维护。在那种情形中，两个头或支架能被 设置在单个梁上以一起横越。各自从一个边缘到基片的中间，其中仅仅在边缘处执行维护。这样，已经参考上面所讨论的某些实施方式描述了本发明。将会认识到，在不脱离 本发明的精神和范围的情况下，这些实施方式是易于进行各种修改并且具有可选形式。因 此，尽管已经描述了特定实施方式，这些仅仅是例子并且不限定本发明的范围。
权利要求
一种将物质沉积到连续供给的基片上的方法，所述方法包括在输送方向上连续地输送所述基片；使沉积装置在横越方向上横越所述基片以将所述物质沉积在多个条中；控制所述沉积装置和所述基片的相对移动以使得所述条彼此互补以提供对所述基片的基本上均匀的覆盖。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述沉积装置包括不接触的头，并且沉积的发生是 从一定距离将所述物质射到所述基片上。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在各横越之后暂停所述沉积装置 的至少一部分，同时在所述暂停期间继续输送所述基片并且执行所述沉积装置的维护。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述沉积装置包括具有多个头的支架， 所述多个头在输送方向上彼此基本对准，并且每条被其中一个头沉积。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述沉积装置包括具有多个头的支架， 所述多个头在横越方向上彼此基本对准并且每个这种头沉积不同的物质。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述沉积装置包括多个支架，并且所述 方法包括单独地控制各支架的移动。
7.如权利要求6所述的方法，包括用第一支架上的至少一个头横越所述基片以在输送 方向上留下具有对应于第二支架的头的沉积宽度的长度的部分未被覆盖的条，并且随后用 第二支架的头横越所述基片以完成部分未被覆盖的条。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括横越所述基片的各部分至少两次。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述沉积装置包括至少一个喷墨头，并 且所述方法包括将所述物质的多个单独的小滴分别印刷在所述基片上的限定位置处。
10.如权利要求8或9所述的方法，包括将第二横越的单独的小滴印刷在所述第一横越 的单独的小滴之间的限定矩阵位置处以完成图案。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中所述方法包括将单独的小滴印刷在矩形或六 边形矩阵中。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基片是纺织品，并且所述沉积装置 包括至少一个精整头，所述方法包括将精整成分施加到所述纺织品。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述精整成分选自于由抗静电剂、抗微生物剂、抗 病毒剂、抗真菌剂、药品、抗鮍剂、阻燃剂、防水剂、防紫外线剂、防味剂、抗磨损剂、防污剂、自 清洁剂、粘合剂、硬化剂、软化剂、增弹剂、颜料结合剂、导电剂、半导电剂、感光剂、光伏剂、发 光剂、焚光增白剂、防缩剂、操作性给予剂、填充补强剂、增重剂、软化剂、防油剂、防土剂、去污 剂、毡化剂、抗毡化剂、调节剂、光泽剂、去光泽剂、防滑剂、水蒸汽输送剂、抗钩丝剂、抗菌素 剂、反射剂、受控释放剂、指示剂、相变剂、亲水剂、疏水剂、感应剂、耐蚀剂和湿润剂组成的组。
14.一种印刷装置，包括用于在输送方向上连续地输送供给基片的基片输送装置；被设置成横越所述基片用以将物质沉积在条中的沉积装置；和控制装置，所述控制装置用于使得所述沉积装置的横越速度或位置与所述基片的输送 速度或位置同步以确保所述基片被所述物质基本上均勻地覆盖。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述沉积装置包括多个支架。
16.如权利要求15所述的装置，其中各支架具有用于独立地横越所述基片的驱动装置。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述控制装置被设置成驱动一对支架以反相地操 作以在将均勻的覆盖沉积在所述基片的过程中彼此互补。
18.如权利要求15到17中任一项所述的装置，其中各支架包括多个印刷头，所述印刷 头在输送方向上具有宽度并且在输送方向上彼此间隔开对应于它们的宽度的距离。
19.如权利要求14到18中任一项所述的装置，其中所述基片输送装置具有宽度以接收 所述基片，并且所述沉积装置在所述输送方向上延伸对应于至少所述宽度的长度。
20.如权利要求16到19中任一项所述的装置，其中各支架包括多个印刷头，所述印刷 头在横越方向上彼此对准，并且每个这种头被设置成沉积不同的物质。
21.如权利要求14到20中任一项所述的装置，进一步包括一修整头，所述修整头被设 置成在所述沉积装置之后横越所述基片，来修整覆盖中的任何缺陷。
22.如权利要求14到21中任一项所述的装置，进一步包括读取装置，所述读取装置被 设置成读取所述基片，并且将信息提供给所述控制装置用以引导物质的沉积。
23.如权利要求14到22中任一项所述的装置，其中所述沉积装置包括用于将多个单独 的物质小滴印刷在所述基片上的限定位置处的喷墨头。
24.如权利要求14到23中任一项所述的装置，其中所述沉积装置包括物质的连续供给源。
25.如权利要求14到24中任一项所述的装置，其中所述基片包括纺织品，并且所述输 送装置包括附属装置以防止所述基片在沉积期间移动。
26.一种具有沉积在其上的物质的连续基片，所述物质被作为单独的小滴沉积，相继地 排列在跨越所述基片的多个斜条中，各条与相邻的条相对准以提供所述基片的基本上均勻的覆盖。
27.如权利要求26所述的基片，其中所述基片是纺织品。
28.如权利要求26或27所述的基片，其中所述物质包括选自于由抗静电剂、抗微生物 剂、抗病毒剂、抗真菌剂、药品、抗皱剂、阻燃剂、防水剂、防紫外线剂、防味剂、抗磨损剂、防 污剂、自清洁剂、粘合剂、硬化剂、软化剂、增弹剂、颜料结合剂、导电剂、半导电剂、感光齐U、 光伏剂、发光剂、荧光增白剂、防缩剂、操作性给予剂、填充补强剂、增重剂、软化剂、防油齐U、 防土剂、去污剂、毡化剂、抗毡化剂、调节剂、光泽剂、去光泽剂、防滑剂、水蒸汽输送剂、抗钩 丝剂、抗菌素剂、反射剂、受控释放剂、指示剂、相变剂、亲水剂、疏水剂、感应剂、耐蚀剂和湿 润剂组成的组的纺织品精整成分。
29.如权利要求26或27所述的基片，其中所述物质包括染料或色素，其被沉积以在所 述基片上形成预定的图案或图像。
30.一种用于将斜条沉积到移动基片上的印刷支架，所述支架具有用于与所述基片的 移动方向对准的轴线并且包括一排印刷头，各印刷头包括限定条宽度的一行喷头，所述喷 头沿着所述轴线对准并且与在该排中的其它印刷头的喷嘴对准，各头在输送方向上与下一 头间隔开对应于所述条宽度的增量的距离。
31.如权利要求30所述的印刷支架，包括单排印刷头。
32.如权利要求30所述的印刷支架，包括多排印刷头，各排被设置成沉积不同的物质。
全文摘要
一种用于将物质沉积到基片上的系统和方法包括在输送方向上连续地输送基片，同时使沉积装置横越基片以将物质沉积在多个条中。在这种移动期间控制沉积装置和基片相对于彼此的位置以使得各条彼此互补以提供基片的基本上均匀的覆盖。所定义的装置使得因为对于基片来说在各横越中不需要停止，所以能获得改进的基片速度。
文档编号B41J11/46GK101909894SQ200880123661
公开日2010年12月8日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者格里特·凯勒, 艾伦·赫德 申请人:克赛尼亚荷兰私人有限公司