專利名稱：噴墨打印方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印，特別是適用于高速并大規(guī)模地在紡織品、寬幅帶材、大型板材和其它大面積基體以及其它基體上的噴墨打印。
背景技術(shù)：
目前對(duì)于在大型條幅、旗幟和標(biāo)志上打印的需求日益增多，而這對(duì)于很多傳統(tǒng)印刷工藝是不經(jīng)濟(jì)的。將電子源文件打印在這些產(chǎn)品上，也已經(jīng)提出，這些文檔能直接在印刷機(jī)或印刷系統(tǒng)上進(jìn)行處理，而不通過諸如膠片定影以及制版的步驟。噴墨打印就是這樣的一種工藝。這些工藝已經(jīng)被嘗試應(yīng)用于諸如乙烯的表面，但在紡織品表面上成功印刷則受到更大局限。這些工藝速度慢，可靠性低。噴墨打印中打印頭的堵塞在應(yīng)用于大寬度和大面積的表面時(shí)經(jīng)常發(fā)生，所使用的工藝不能在紡織品上得到令人滿意的印刷品質(zhì)。
在大于幾英尺或幾米的寬幅基體上打印，已經(jīng)超出了傳統(tǒng)打印方法的很多限制環(huán)節(jié)，這里的寬幅基體上打印稱為特殊種類的大寬度打印，在種類型中包括印刷標(biāo)志和條幅、辦公室隔離物、面罩材料以及大多數(shù)其它可以縫制的材料。所存在的很多技術(shù)問題阻礙了寬織物打印的發(fā)展，這些寬織物的例子包括床罩、室內(nèi)裝飾、汽車座墊套織物、辦公室隔離物和其它大寬度基體。
大寬度產(chǎn)品的印刷量常常很小。傳統(tǒng)的印刷通常包括制作板、墊、絲網(wǎng)或其它一些永久性或至少是有形的物理圖像，通過它們將油墨傳遞到被印刷的物體上。這些圖像的制作成本很高，其僅在相同復(fù)制品的數(shù)量大時(shí)才具有經(jīng)濟(jì)性。在其它極端情況下，例如辦公室打印機(jī)，僅將給定的文檔或其它內(nèi)容打印一份原稿或少數(shù)的副本，目前這種打印機(jī)是一種不使用永久性的物理圖像傳遞元素的類型的，而是由軟件或程序控制的電子圖像打印的，圖像可以隨制品的不同而變化。這種打印有時(shí)稱作直接數(shù)字打印，盡管這些過程并非必須是嚴(yán)格意義上的“數(shù)字式”的即包含一組存儲(chǔ)的離散數(shù)字值。噴墨打印機(jī)是今天這些直接數(shù)字打印機(jī)中的一種常見類型。
噴墨打印機(jī)打印時(shí)，根據(jù)需要將墨滴從一個(gè)或多個(gè)打印頭的一個(gè)或多個(gè)噴嘴中噴射在基體上。辦公室打印機(jī)和其它窄寬度的噴墨打印機(jī)，通過加熱墨水并將墨水泡爆出噴嘴，通常將水基或其它溶劑基的墨水噴到基體上。這些打印機(jī)通常稱為氣泡噴射打印機(jī)。從這些打印機(jī)中噴出的墨水，通過溶劑的揮發(fā)而干燥。有時(shí)使用附加的熱源蒸發(fā)溶劑并干燥墨水。使用氣泡型噴墨打印機(jī)在大寬度基體上打印，或者使用高溫技術(shù)驅(qū)動(dòng)墨水的噴墨打印機(jī)，其打印頭的壽命，或發(fā)生需要停工并維修的問題之間的最高平均時(shí)間較短。熱量用于驅(qū)動(dòng)墨水并使溶劑蒸發(fā)，在打印頭停工期間產(chǎn)生的蒸發(fā)以及打印頭的熱循環(huán)，導(dǎo)致這些打印頭在噴出20毫升這樣少的墨水后，產(chǎn)生堵塞或其它問題。例如，辦公室打印機(jī)常常設(shè)計(jì)成，每當(dāng)墨盒補(bǔ)充墨水時(shí)更換打印頭。基于這個(gè)原因，對(duì)于大規(guī)模的噴墨打印工藝，例如用于室外廣告、標(biāo)志和建筑物的大寬度膜的打印，使用機(jī)械墨水驅(qū)動(dòng)技術(shù)的打印頭是比較常見的。這種機(jī)械打印頭包括壓電或壓電晶體打印頭，它將電能轉(zhuǎn)換為晶體內(nèi)振動(dòng)，使墨滴從打印頭噴嘴中噴出。
壓電打印頭特別應(yīng)用于使用聚合干燥的墨水，這種聚合干燥是墨水離開打印頭并沉積在基體上之后產(chǎn)生的，通常是通過暴露在某些形式的能量介質(zhì)下，例如電磁或特殊的輻射。應(yīng)用于噴墨打印中，通過暴露在輻射固化源中進(jìn)行聚合的墨水已經(jīng)制出，其中的輻射固化源包括紫外線(UV)的聚焦束或電子的高能束(EB)。墨水中一般具有穩(wěn)定劑，防止由于少量的光照造成的提前固化。因此，為了引發(fā)聚合反應(yīng)，墨水通常需要暴露在一定閾值的能量下。除了暴露在這種閾值的能量下，墨水不會(huì)聚合并保持穩(wěn)定，在噴嘴中有低的干燥傾向性，或者除非暴露在足夠的能量介質(zhì)下固化。
溶劑基的墨水主要是通過溶劑蒸發(fā)固化的。一些溶劑基的墨水僅能通過空氣干燥而固化，而其它一些需要提供熱量加強(qiáng)溶劑的蒸發(fā)。在一些情況下，熱量將引起墨水的化學(xué)變化或聚合，以及溶劑的蒸發(fā)?？删酆系哪删酆系膯误w或低聚物，以及其它添加劑?？蒛V固化墨水當(dāng)暴露在等于或高于閾值的UV光下時(shí)發(fā)生聚合。這些可UV固化墨水制劑包括光引發(fā)劑，它能吸收光線，從而產(chǎn)生自由基或陽(yáng)離子，引起單體、低聚物和聚合物以及其它添加成分的未飽和點(diǎn)之間的交聯(lián)。電子束固化的墨水不需要光引發(fā)劑，因?yàn)殡娮幽苤苯右l(fā)交聯(lián)。
可熱固化或空氣固化的有機(jī)溶劑基或水基墨水，常常不具有與可UV固化或其它可聚合墨水一樣高的顏色亮度，因?yàn)楫a(chǎn)生顏色的顏料或染料在一定程度上被溶劑稀釋。并且，有機(jī)濃度能產(chǎn)生職業(yè)病，需要采取高成本的措施將蒸發(fā)的溶劑與工人之間的接觸減小最低程度，并且將其它危險(xiǎn)減小到最低程序，例如火災(zāi)。溶劑基的墨水，無論是否使用熱量都趨于干燥，并最終堵塞墨水噴嘴。另外，溶劑基的墨水是通過與基體形成化學(xué)結(jié)合而固定，因此，其成分依賴于基體材料。結(jié)果，溶劑基墨水的選擇隨織物的不同而不同。特殊的織物成分需要匹配特殊的墨水制劑，用以提高墨水與織物的結(jié)合，這種結(jié)合來源于墨水與織物之間的化學(xué)或靜電結(jié)合。當(dāng)所選的墨水制劑不與特殊織物的表面反應(yīng)或不具有親和性，則僅通過物理接觸與織物表面接觸，并且通過易于通過水、其它溶劑或磨擦而脫落。使用UV和其它輻射束固化的墨水，例如電子束固化的墨水，墨水與織物間的結(jié)合主要是機(jī)械的，并且受到墨水與織物的具體成分的限制。
可聚合的墨水，特別是那些暴露在輻射或能量介質(zhì)下固化的墨水，難以在三維基體上固化，例如紡織品的表面。雖然可UV固化墨水能提供較高的顏色亮度并且沒有目前很多溶劑基墨水的危害并能避免噴嘴堵塞，但使用可UV固化墨水在紡織品上打印存在其它的問題，這些問題在先前技術(shù)中沒有解決。為了固化UV墨水，例如，必須盡可能精確地將UV固化光聚焦在墨水上。UV墨水，當(dāng)噴到織物上時(shí)，尤其是具有高度紋理的織物，在織物表面的紋理上分布在不同深度。并且，墨水趨于浸入或滲入織物中。結(jié)果，墨水存在于織物的不同深度，從而一些墨水所處的深度高于或低于UV固化光的聚焦面，沒有得到使墨水完全固化所需的光線。為了固化，UV墨水必須暴露在能量水平高于固化閾值的UV光下。但是，增大固化光的強(qiáng)度超出一定水平，以便增強(qiáng)墨水固化時(shí)，能產(chǎn)生燃燒、燒焦，或者對(duì)沉積的墨水或織物產(chǎn)生破壞作用。并且，噴墨打印能產(chǎn)生應(yīng)用于并排圖案或點(diǎn)上點(diǎn)(或滴上滴)圖案中的不同墨水顏色點(diǎn)，使用點(diǎn)上點(diǎn)方法能產(chǎn)生更高的顏色密度，但當(dāng)通過UV光固化時(shí)，較高密度點(diǎn)上點(diǎn)圖案更加難以固化。
另外，UV墨水可以快速地應(yīng)用，以減小滲入，并且UV墨水能發(fā)展到最小的滲入。但是，一些滲入有助于去除人造物。而且，發(fā)展為去除滲入的很多墨水，在織物表面留下一層硬的、像油漆一樣的層，使織物產(chǎn)生硬感或壞手感。因此，通過去除滲入而減小UV固化的問題并不總是需要的。
噴射在織物上的UV墨水的固化，被聚焦的固化UV光的場(chǎng)深決定的有限固化深度所限制。當(dāng)可UV固化墨水噴到織物上時(shí)，UV光不能使足夠部分的墨水固化。大量未固化部分的沉積墨水引起墨水的運(yùn)動(dòng)或墨水隨著時(shí)間的丟失，使打印的圖像質(zhì)量下降。即使足夠部分的墨水固化，避免視覺上可察覺到的效應(yīng)，但未固化的墨水在某種程度上可以對(duì)接觸打印織物的一些人產(chǎn)生癥狀。通過呼吸或直接皮膚接觸引起問題的未固化單體或墨水制劑的數(shù)量沒有被官方確定，但現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)用于確定包裝材料的成分被食物吸收的限度。例如，如果包裝材料中每一百萬(wàn)份墨水中約有100份(PPM)存在于食物中，則一些對(duì)未固化單體過敏的人將產(chǎn)生反應(yīng)，并且其它的人可以發(fā)展成對(duì)此材料過敏。這種標(biāo)準(zhǔn)假定1平方英寸包裝材料與10克食物接觸。這樣，為了解釋此標(biāo)準(zhǔn)，假定包裝食物中每百萬(wàn)分之一的墨水制劑等價(jià)于15.5毫克的墨水制劑從每平方米包裝材料中轉(zhuǎn)移到食物中。雖然這不能精確測(cè)量對(duì)人體有害的未固化墨水制劑的數(shù)量，但在與人長(zhǎng)時(shí)間接觸的衣服、床罩或其它織物中，約10％的未固化墨水制劑是不能令人接受的。
基于上述原因，可UV固化墨水沒有成功地應(yīng)用于需要高度固化的織物打印中。通過蒸發(fā)干燥的可熱固化或其它溶劑基的墨水，可以在織物上固化。結(jié)果，溶劑基的墨水和可熱固化或可空氣干燥的溶劑基墨水，是用于打印織物的主要工藝。因此，可UV固化或其它輻射可固化的噴墨打印的優(yōu)點(diǎn)，未應(yīng)用于織物的打印。
UV墨水、其它可聚合墨水以及其它穩(wěn)定墨水，通常是那些停留在基體表面上的墨水。墨水中的顏色成分是以顏料的形式懸浮于聚合物或其它可固化的基體中。當(dāng)打印的基體在洗滌或暴露于空氣或磨損時(shí)，墨水涂層通常退色或變差。另一方面，含染料的墨水形成的顏色牢固，因?yàn)槿玖戏稚⒃诨w的纖維中，或與基體的纖維化學(xué)或機(jī)械結(jié)合。這種染料基的墨水特別適應(yīng)于打印聚酯基體，其中升華染料有效地結(jié)合在聚酯纖維上。但是，由于這些使用像顏色成分一樣的染料的墨水，需要溶劑懸浮并將染料載到基體上，因此染料基的墨水造成“墨滴擴(kuò)展”，墨水滲入，或?qū)⒋蛴〉膱D像涂上污點(diǎn)。結(jié)果，需要減少染料基墨水的這種墨滴擴(kuò)展，必須使用轉(zhuǎn)印工藝，而不是直接數(shù)字式打印。
并且，在織物的噴墨打印中，特別是那些由多孔材料或稀松組織制成的織物，噴出的墨水經(jīng)過基體中的孔并沉積在基體支撐上。傳統(tǒng)上，在基體下面墊一層吸收性的像吸墨紙的層，用以收集的多余的墨水。載有墨水層的處理和處置是臟的和不方便的。
需要將圖案印刷在床罩或被罩上，以及其它類型的織物，產(chǎn)生含有可UV固化墨水的墨水制劑的有效固化，以及使用可UV固化墨水在織物上進(jìn)行實(shí)際打印，用以得到可完全固化的穩(wěn)定墨水的無堵塞噴墨打印，實(shí)現(xiàn)顏色牢固的圖像，使墨滴擴(kuò)展最小。另外，在噴墨打印工藝中，需要一個(gè)較好的方式處理透過多孔紡織品的多余墨水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的包括提供使用穩(wěn)定墨水的噴墨打印，提供這種墨水的完全固化，以及提供使用這種打印得到顏色牢固的圖像，特別是具有最小的墨滴擴(kuò)展。本發(fā)明的其它和更特殊的目的是提供染料基墨水的噴墨打印。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供大寬度直接數(shù)字打印以及打印在紡織品上的有效方法和設(shè)備。本發(fā)明的另一個(gè)目的是有效地將穩(wěn)定的可固化墨水應(yīng)用在紡織品或其它基體上，以及使用UV或其它能量、化學(xué)固化劑或其它固化介質(zhì)有效地將墨水固化在基體上，特別是使用噴墨打印完成此過程。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是以可靠的方式成功地應(yīng)用并有效地固化噴在紡織品和其它基體上的墨水，而沒有打印頭噴嘴頻繁堵塞的傾向。特別是，本發(fā)明的一個(gè)目的是使用壓電或其它機(jī)械或機(jī)電的打印頭在紡織品和大寬度基體上打印。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使用可打印的物質(zhì)在紡織品和其它有紋理的或大寬度基體上打印，可打印物質(zhì)直到沉積到基體表面上仍保持穩(wěn)定，特別是通過在物質(zhì)接觸基體的足夠短時(shí)間內(nèi)固化物質(zhì)，使物質(zhì)凍結(jié)并防止其擴(kuò)展。本發(fā)明的再一個(gè)目的是在提供顏色牢固度或染料基墨水其它優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)達(dá)到上述目的。
本發(fā)明的一個(gè)特殊目的是提供使用UV墨水或其它墨水的打印工藝，這些墨水暴露在碰撞能量下可固化。本發(fā)明的一個(gè)特殊目的是對(duì)噴在紡織品或織物上的UV墨水有效固化，這是通過將未固化單體和其它可萃取的非溶劑聚合反應(yīng)物，包括反應(yīng)物副產(chǎn)品，或墨水的成分，減少到非常容易忍受的水平或接觸打印基體的人可以接受的水平。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是以干凈和有效的方式容納通過多孔或稀松組織基體噴出的墨水。
根據(jù)本發(fā)明的原理，穩(wěn)定的墨水?dāng)?shù)字式打印在織物上并且在墨水沉積在基體上之后開始墨水的固定。使用“穩(wěn)定墨水”的意思是，除非并且直到這種墨水暴露在環(huán)境中不存在的固化介質(zhì)時(shí)，墨水不以負(fù)面影響將墨水應(yīng)用到基體上的能力的方式開始固化、變稠或改變性質(zhì)。當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)開始固化或變稠的墨水，按照這里的定義是不穩(wěn)定的。在暴露在特殊光源發(fā)出的UV光之前或應(yīng)用到基體上之后暴露在與墨水接觸的化學(xué)試劑之前開始聚合的墨水，也認(rèn)為是不穩(wěn)定的。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，穩(wěn)定的UV墨水單體沉積在基體上，并且墨水聚合的引發(fā)是通過暴露在碰撞的能量束下，例如UV、EB或其它這種能量束。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，UV暴露的或其它聚合引發(fā)的墨水，以后受到加熱，將墨水中未聚合的可聚合反應(yīng)物以及其它墨水中的可萃取成分的含量減少到一個(gè)低水平，從而使接觸織物的人容易忍受或可以接受。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，穩(wěn)定的染料成分加入到可聚合或穩(wěn)定的墨水中或其它可打印的著色劑或物質(zhì)，形成穩(wěn)定的成分。這些成分?jǐn)?shù)字式打印在基體上，染料成分由此與織物中的纖維表面接觸，與這些表面形成化學(xué)結(jié)合或形成親和力。UV或其它可固化的墨水制劑的聚合是通過暴露在碰撞能量束下，例如UV、EB或其它這樣的能量束。這種暴露優(yōu)選地是在物質(zhì)與基體接觸時(shí)或剛接觸后。這產(chǎn)生至少是UV或其它可固化墨水制劑的表面固化，將墨點(diǎn)凍結(jié)在基體表面并防止墨滴擴(kuò)展，但一般對(duì)染料成分影響很小。接著，部分聚合或固化的打印物質(zhì)受到加熱，形成染料的完全化學(xué)結(jié)合或最終形成對(duì)纖維表面的親和力，從而減少UV或其它可固化成分中未聚合的可聚合反應(yīng)物和其它可萃取的成分。特別是，本發(fā)明提供的墨水制劑，除了暴露在碰撞能量下可固化的UV墨水或其它墨水，含有一種或多種染料，染料對(duì)織物的部分或全部纖維表面具有反應(yīng)性或親和力，并與UV或其它可固化的墨水相容。暴露在碰撞能量下可固化的UV墨水或其它墨水包括可聚合的部分以及至少一種顏料，懸浮于可聚合的部分中。
墨水制劑包括單獨(dú)的染料成分，可與UV或其它碰撞能量可固化的墨水基液結(jié)合。基液可以或不可以包含顏料。這種墨水制劑中的染料成分可以從下面的組中選擇分散染料、反應(yīng)染料、酸性染料、堿性染料、金屬染料、萘酚染料以及不需要進(jìn)行后續(xù)處理調(diào)整顏色或生成顏色的染料，但不限于此。分散染料廣泛用于大多數(shù)人造纖維的染色，尤其包括聚酯纖維和其它的合成紡織品。反應(yīng)染料是陰離子染料，在存在堿時(shí)與纖維素纖維中的氫氧根反應(yīng)。酸性染料用于羊毛和其它動(dòng)物纖維，以及某些人造纖維，如尼龍。堿性染料是帶正離子的染料，與羊毛或蠶絲有直接的親和力。這些染料也可用于可堿性染色的丙烯酸樹脂、改性丙烯酸樹脂、尼龍和聚酯。萘酚染料形成在纖維上是通過首先用苛性堿溶液中的酚化合物處理纖維，接著使用重鹽溶液，鹽與酚化合物反應(yīng)，生成帶顏色的偶氮化物。一般地，這些染料用于纖維素纖維。
根據(jù)本發(fā)明，染料基的墨水也可用于固態(tài)的非紡織器，如陶瓷杯子和盤子。這些物品涂有丙烯酸酯或其它聚合物，諸如分散染料的染料結(jié)合在上面。使用本發(fā)明，用于這些物品的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印工藝被使用染料基可聚合墨水的直接數(shù)字打印取代。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，穩(wěn)定墨水制劑噴到纖維上，墨水的固定或固化是通過暴露在化學(xué)物質(zhì)、能量下引發(fā)的，或者在其從墨水噴嘴中噴出之后。在優(yōu)選的和圖示的實(shí)施例中，可UV聚合的墨水噴在基體上，并在此處暴露在UV光下進(jìn)行固化。優(yōu)選地，非氣泡噴射打印頭，例如壓電晶體或其它機(jī)械墨水噴射換能器，用于噴射墨水。在操作過程中可以對(duì)壓電晶體或其它機(jī)械墨水噴射換能器加熱。在暴露于UV光下期間或之后，以加熱的空氣流、加熱了的板的形式或用其它熱源，對(duì)打印的織物進(jìn)行加熱，或者強(qiáng)化的UV光引發(fā)固化過程，消除墨水中未固化成分，或者二個(gè)作用同時(shí)具有。懸浮在墨水中的任何染料成分也可以通過加熱激活并固定。使用升華染料成分，懸浮的染料顆粒能升華成分子尺寸的顆粒，這具有高的反射性并得到高亮度的顏色。這些分子分散在基體中的空穴中，紡織纖維表面的孔隙中，或在可聚合墨水制劑的固化基體中，由此通過冷卻固定它們。
典型地，通過一個(gè)滑架上具有一套或多套的四個(gè)打印頭，每套四個(gè)打印頭中的每個(gè)打印頭，用于順序地掃描基體，沉積CMYK色系中四種顏色的每一種。在優(yōu)選的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)了兩套的四個(gè)打印頭，其中每一套在兩個(gè)打印頭寬度帶上打印相同的四色，或者也可以是，設(shè)計(jì)并控制兩套在相同區(qū)域上打印八色中的每一色。
更特殊的是，可UV固化墨水噴到基體上，噴出的墨水暴露在UV固化光下，從而UV墨水制劑固化到足以使打印的圖像完全阻止進(jìn)一步滲入，根據(jù)墨水密度、基體孔隙度和成分以及基體重量和厚度，這一般是60％到95％的聚合。優(yōu)選地，UV光固化頭裝在載有打印頭在基體上運(yùn)動(dòng)的滑架上，打印頭每側(cè)各有一個(gè)，當(dāng)打印頭雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)改變光，使墨水沉積在基體上后立即暴光，光線來自跟蹤光固化頭。光固化頭照在基體上，當(dāng)墨水接觸基體后立即使其暴光，將墨水點(diǎn)凍結(jié)，阻止墨水滲入紡織品和其它吸收性織物中。接著，將具有部分固化的噴射墨水的織物加熱，加熱可以在加熱固化爐中使用熱空氣進(jìn)行，或者通過基體與熱板的接觸，或者同時(shí)使用二者。此時(shí)，引發(fā)聚合的UV光可以繼續(xù)，或者未固化的單體蒸發(fā)，或者二者同時(shí)，以便獲得UK墨水的打印圖像，其中未固化單體或其它墨水制劑的數(shù)量減少，達(dá)到易于被對(duì)這些墨水制劑過敏或可能過敏的人忍受。當(dāng)染料包括在墨水中時(shí)，熱量的存在使與織物纖維表面接觸的未反應(yīng)染料產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合或親和力。優(yōu)選地，墨水的未固化成分減小到，例如，每平方米約1克的數(shù)量級(jí)大小，一般織物基體上未固化的單體不大于1.555克/平方米。
在優(yōu)選實(shí)施例中，使用線性伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)打印頭，至少是在基體上橫向運(yùn)動(dòng)。線性電機(jī)易于調(diào)整，很少需要維修，并且比皮帶或其它驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有更好的加速和減速。這種伺服提供精確性，使得頭在加速或減速時(shí)仍可進(jìn)行打印。通過調(diào)整墨水噴射的時(shí)間對(duì)不同的頭速度做出程序補(bǔ)償。這樣，可以快速跳過基體上沒有打印的區(qū)域，通過將打印頭不在基體上沉積墨水期間的時(shí)間減小到最低程度，大大提高打印操作的速度的效率。
當(dāng)所包括的染料成分不能化學(xué)地結(jié)合在纖維表面或形成親和力時(shí)，不與表面反應(yīng)的染料部分封閉在聚合的UV墨水制劑中，將染料的運(yùn)動(dòng)降低到最低程度。這種封閉作用減小或消除了從織物上清除運(yùn)動(dòng)染料的后續(xù)處理。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，優(yōu)選地在將織物縫制成床罩之前，墨水噴射在紡織材料上或具有紋理的織物上，例如床罩面罩材料。墨水噴射的點(diǎn)密度為每英寸每顏色180×256點(diǎn)到每英寸每顏色300×300點(diǎn)；但較低的點(diǎn)密度，從每英寸90×256點(diǎn)到低到每英寸90×90點(diǎn)，對(duì)于某些應(yīng)用也是可以接受的分辨率。通常使用四色CMYK調(diào)色板，使用UV噴墨打印頭，在滴或點(diǎn)中每種約70皮升，或每滴80納克。使用或者與打印頭一起運(yùn)動(dòng)，或者與打印頭無關(guān)的UV固化光，將UV墨水沉積的墨滴暴露在每直線英寸300瓦特的光束下，得到每平方厘米1焦耳。一般地，UV墨水將固化，至少是在其表面，在每平方厘米20或30毫焦的低水平能量下。但是，為了在商業(yè)操作中有效固化，需要每平方厘米1焦耳的較高UV強(qiáng)度。只要達(dá)到一定的最小能量閾值，此數(shù)值基于墨水制劑而變化，光束的能量可以是織物相對(duì)于光頭的速度以及光束能量破壞織物的靈敏度的函數(shù)。
上面噴射的墨水已經(jīng)部分UV固化的織物通過一個(gè)爐子，被加熱到300°F保持30秒到長(zhǎng)達(dá)三分鐘。強(qiáng)制熱空氣可以用于加熱爐子，但也可以使用其它加熱方法，例如紅外或其它輻射加熱器。另外，可以使用加熱了的板加熱含有墨水的材料，并且這種板在將材料快速加熱到300°F方面特別有效。根據(jù)織物的性質(zhì)、所用墨水的密度、類型和成分以及處理期間織物相對(duì)于UV固化光頭的速度，UV能量水平、爐子加熱溫度和爐子加熱時(shí)間可以在上述數(shù)值范圍內(nèi)變化。這樣，應(yīng)用于織物上較高的墨水密度一般需要更多的UV能量、較高的爐子加熱溫度、較長(zhǎng)的爐子加熱時(shí)間或這些因素的綜合，從而在特殊織物上得到所需的固化。使用染料基的墨水，溫度對(duì)于固定染料是最有效的，通常是高于350°F，例如385°F。
根據(jù)本發(fā)明的一些方面，通過預(yù)處理基體，例如通過對(duì)被打印表面的預(yù)涂層、刨削或烤，可以增強(qiáng)打印過程的可靠性，這種預(yù)處理消除了可以聚集在打印頭上并可能造成噴嘴堵塞的灰塵和棉絨。
本發(fā)明還提供一種在線打印頭清潔工位，用于在打印過程中自動(dòng)清潔打印頭。優(yōu)選地，周期性地在打印大面積基體過程中，打印頭滑架行進(jìn)到打印頭清潔工位，在此處，墨水從頭中噴出清潔噴嘴，擦去頭上的墨水以及聚集在上面的外來物質(zhì)。
本發(fā)明還提供墨水制劑，其中具有通過暴露在碰撞能量下可以固化的UV墨水或其它墨水，以及一種或多種染料，染料對(duì)織物的一些或全部纖維表面具有反應(yīng)性或親和力，并與UV墨水或其它可固化的墨水相容。暴露在碰撞能量下可以固化的UV墨水或其它可固化的墨水包括可聚合的部分以及懸浮在可聚合部分中的至少一種顏料。
穩(wěn)定染料成分可以加入到可聚合墨水中，形成穩(wěn)定成分。成分?jǐn)?shù)字式打印在基體上，從而染料成分與織物中纖維表面接觸，形成化學(xué)結(jié)合。并且，所使用的熱量需要與這些表面發(fā)生反應(yīng)或形成親和力。UV或其它可固化成分的聚合，是通過暴露在碰撞能量束下引發(fā)的，例如UV、EB或其它這種能量束。這至少產(chǎn)生UV或其它可固化墨水制劑的表面固化，但一般對(duì)染料成分具有很小的影響。接著，部分聚合或固化的墨水受到加熱，完成染料的化學(xué)結(jié)合或最終形成與纖維表面的親和力，并將未聚合的可聚合反應(yīng)物以及UV或其它可固化墨水制劑的其它可萃取成分減少到低水平，使接觸織物的人易于忍受或可以接受。當(dāng)墨水中包括這各染料時(shí)，加熱的存在實(shí)現(xiàn)了與織物中纖維表面接觸的未反應(yīng)染料的化學(xué)結(jié)合或親和力形成。
當(dāng)應(yīng)用于基體單獨(dú)表面的墨水制劑是至少染料成分的函數(shù)時(shí)，其中染料與UV或其它可固化墨水基液混合，這種墨水制劑中的染料部分可以從穩(wěn)定的并與墨水和基體相容的染料中選擇，并從以下組中選擇分散染料、反應(yīng)染料、酸性染料、堿性染料、金屬染料、萘酚染料以及不需要進(jìn)行后續(xù)處理調(diào)整顏色或生成顏色的染料，但不限于此。分散染料廣泛用于大多數(shù)人造纖維的染色，尤其包括聚酯纖維和其它的合成紡織品。反應(yīng)染料是陰離子染料，在存在堿時(shí)與纖維素纖維中的氫氧根反應(yīng)。酸性染料用于羊毛和其它動(dòng)物纖維，以及某些人造纖維，如尼龍。堿性染料是帶正離子的染料，與羊毛或蠶絲有直接的親和力。這些染料也可用于可堿性染色的丙烯酸樹脂、改性丙烯酸樹脂、尼龍和聚酯。萘酚染料形成在纖維上是通過首先用苛性堿溶液中的酚化合物處理纖維，接著使用重鹽溶液，鹽與酚化合物反應(yīng)，生成帶顏色的偶氮化物。一般地，這些染料用于纖維素纖維。
當(dāng)所包括的染料成分不能化學(xué)結(jié)合在纖維表面或形成親和力時(shí)，不與表面反應(yīng)的染料部分封閉在聚合的UV墨水制劑內(nèi)，使染料的運(yùn)動(dòng)降低到最低程度。這種封閉作用減小或消除了從織物上去除運(yùn)動(dòng)染料的后處理。
并且，當(dāng)包括染料成分時(shí)，使其與織物的纖維表面反應(yīng)或形成親和力所需的熱量，至少是染料成分濃度、染料化學(xué)成分、纖維成分以及織物通過熱源的處理速度的函數(shù)。一般地，UV或其它能量碰撞束以及爐子加熱溫度的上限是那些在應(yīng)用特殊墨水和織物時(shí)開始損壞或負(fù)面影響所用墨水、破壞織物或二者同時(shí)出現(xiàn)的數(shù)值。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)于不同墨水，使用不同的標(biāo)準(zhǔn)用于殘留在基體上的未固化墨水制劑的所需殘余量，可以改變參數(shù)，用以增大或減小殘余量。通過增大或減小能量的強(qiáng)度，或使用與UV不同形式的能量，或通過增大或減小墨水暴露在能量下的時(shí)間，殘余的未聚合非溶劑墨水制劑的數(shù)量將發(fā)生改變。另外，在后固化爐中，使用較高或較低的溫度，或者或多或少的空氣流，或者較長(zhǎng)或較短的加熱時(shí)間，能改變基體上墨水的最終成分。但是，需要注意的是，能量固化或加熱過程不破壞織物或墨水。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所包括的一部分墨水制劑與纖維表面結(jié)合，通過化學(xué)結(jié)合或與那些表面形成親和力而產(chǎn)生著色。由于染料對(duì)至少一部分打印織物上的纖維表面的化學(xué)反應(yīng)或形成的親和力，可以獲得顏色或洗滌不褪色，同時(shí)保持UV墨水制劑對(duì)其它部分纖維的機(jī)械結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。
通過提供有效的墨水固化，本發(fā)明能使用可UV固化墨水在織物上打印圖像，在打印材料上留下的未固化單體小于標(biāo)稱的每平方米1.5克，通常僅留下約每平方米1.5克的未固化單體。這樣，本發(fā)明使用可UV固化墨水代替水和溶劑基的墨水具有優(yōu)勢(shì)，優(yōu)點(diǎn)包括高顏色飽和度、低過敏性或毒性，并且不堵塞噴嘴，可使用壓電或其它長(zhǎng)壽命的打印頭。并且，固化的UV墨水產(chǎn)生的封閉效應(yīng)，基本上或完全阻止了當(dāng)洗滌打印的織物和其它物品時(shí)未結(jié)合染料(如果存在的話)遷移到織物其它部分或其它織物上。并且，其優(yōu)點(diǎn)還在于使用可聚合墨水在大寬度織物上打印的能力，這不形成與基體的化學(xué)結(jié)合，因此不是依賴于材料，特別是諸如床罩和其它家具和被褥產(chǎn)品。
本發(fā)明還可以在發(fā)生墨點(diǎn)擴(kuò)展的表面上使用染料基墨水?dāng)?shù)字式打印非常清晰的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的其它原理，將通過多孔或稀松組織基體的墨水收集并去除，而不污染基體。這里，例如，基體是送到印花工位的紡織薄單或者以連續(xù)輥對(duì)輥網(wǎng)的形式，滑架載有噴墨打印頭陣列在基體上運(yùn)動(dòng)并將墨水噴到基體上。這里，基體是多孔的或具有稀松組織，墨水穿過基體。對(duì)于這種基體，一層保護(hù)膜，優(yōu)選地是墨水不能強(qiáng)烈附著的類型，位于基體下面。一薄層TEFLON或其它非粘附性的材料，例如，可以用于覆蓋支撐基體的桌子。優(yōu)選地，基體保持拉伸，或被支撐不與底層表面接觸，在打印頭下方區(qū)域內(nèi)的桌子表面具有一層保護(hù)膜。沉積在膜上的墨水可以部分同化，特別是當(dāng)可UV固化墨水和UV光用于將墨水固化在基體上時(shí)，也部分撞擊在保護(hù)膜上。在基體與底層表面接觸的位置，優(yōu)選地，膜使得噴出的和部分固化的墨水與這層保護(hù)膜之間的粘附力僅是大到足以阻止墨水從基體表面上擦掉。在任何情況下，優(yōu)選地，附著力使得通過擦或洗容易從保護(hù)膜層上清除墨水。
通過多孔基體從打印頭噴出的墨水，適用于所有類型的噴射墨水，但特別當(dāng)墨水是可UV固化墨水時(shí)。在這種情況下，初級(jí)UV光固化源將已經(jīng)噴到基體上的墨水暴光。優(yōu)選地，固化光裝在滑架上或裝在滑架附近，使墨水到達(dá)基體后立即固化，從而墨水點(diǎn)在流入到基體內(nèi)或擴(kuò)展之前就被凍結(jié)。當(dāng)一些墨水通過基體內(nèi)的孔并沉積在底層釋放層上，可以照射將層上墨水暴光的初級(jí)光源的UV光，使沉積在保護(hù)膜上的墨水至少部分固化。在這種情況下，光源優(yōu)選地發(fā)射基本平行的UV光或焦距足夠長(zhǎng)的光，使得光穿過基體上的孔并將底層上的墨水固化。也可以提供其它UV固化源，或者除了初級(jí)光源上的UV源外提供其它的UV固化源，用于固化釋放層上的墨水。此層可以是固定的，從而基體平行于它而運(yùn)動(dòng)，或者可以是與基體一起運(yùn)動(dòng)的帶的形式。釋放層上的墨水，至少部分是固化的，可以從層上擦去或用真空吸掉。
從下面本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，將更容易理解本發(fā)明的上述和其它目的。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明原理的卷筒輸送床罩印花絎縫機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
圖2是體現(xiàn)本發(fā)明原理的噴墨打印機(jī)的透視圖；圖3是圖2打印機(jī)的剖視圖；圖4是圖2和3中打印機(jī)的部分透視圖；圖5是圖4所示打印機(jī)的部分頂視圖；圖5A是圖5部分的透視圖；圖6和6A-6D表示圖1中印花絎縫機(jī)的操作終端和信息橋的顯示屏幕；圖7A-7C表示體現(xiàn)本發(fā)明特征的另外實(shí)施例，利用它容納通過多孔基體噴出的墨水。
具體實(shí)施例方式
圖1表示絎縫機(jī)10，它具有固定機(jī)架11，其沿著箭頭12縱向延伸以及箭頭13橫向延伸。絎縫機(jī)10具有前端14，面罩材料或面層材料織物15從可旋轉(zhuǎn)地裝在機(jī)架11上的供料卷16上進(jìn)入前端14。一卷襯料17和一卷或多卷填料18也可旋轉(zhuǎn)地裝在機(jī)架11上，以供應(yīng)料卷上的織物?？椢镉奢斔蜋C(jī)或輸送機(jī)系統(tǒng)20上的多個(gè)輥(未圖示)導(dǎo)向，每個(gè)輥位于輸送機(jī)20上的不同點(diǎn)。輸送機(jī)系統(tǒng)20優(yōu)選地包括一對(duì)對(duì)置銷繃緊皮帶組21，它們?cè)诮W縫機(jī)10中延伸并且面層15在其上面送入絎縫機(jī)10的前端14。當(dāng)皮帶組21載著織物15沿絎縫機(jī)10的縱向通過時(shí)，皮帶組21將帶15精確保持在已知的縱向位置，優(yōu)選的精度為0到1/4英寸。皮帶組21的縱向運(yùn)動(dòng)由輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)器22控制。輸送機(jī)20可以采取不同的形式，包括但不局限于對(duì)置齒形帶側(cè)向固定結(jié)構(gòu)，互相配合并拉伸織物15的可縱向運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)側(cè)向夾具，以及將面料15相對(duì)于輸送機(jī)20固定的其它固定結(jié)構(gòu)。
沿著輸送機(jī)20具有多個(gè)工位，包括噴墨印花工位25、UV光固化工位24、加熱干燥工位26、絎縫工位27和塊料切割工位28。襯料17和填料18在干燥工位26和絎縫工位27之間與面料15接觸，形成多層料29，用于在絎縫工位27進(jìn)行縫制。優(yōu)選地，層17、18不與輸送機(jī)20的皮帶組21配合，而是在絎縫工位27之前與織物15的底層接觸，在通過絎縫工位27以及絎縫工位27末端之后的一對(duì)壓帶輥44時(shí)鋪展于織物15下面。壓帶輥44與皮帶組21同時(shí)操作，將織物17、18與織物15一起拉過絎縫機(jī)10。
印花工位25包括一個(gè)或多個(gè)噴墨打印頭30，在橫向驅(qū)動(dòng)器31和可選的縱和驅(qū)動(dòng)器32的動(dòng)力下，打印頭沿機(jī)架11的橫向可以運(yùn)動(dòng)并且也可以沿機(jī)架11的縱向可以運(yùn)動(dòng)。另外，打印頭30可以橫跨織物15的寬度延伸并設(shè)計(jì)成同時(shí)在織物15上打印整個(gè)橫向線上的點(diǎn)。
噴墨打印頭30設(shè)計(jì)成噴出UV墨水每滴75皮升，或約80納克，并且根據(jù)CMYK調(diào)色板對(duì)于四色中的每一色也是如此。優(yōu)選地，打印頭30在操作過程中不經(jīng)過加熱步驟。優(yōu)選采用機(jī)械的或機(jī)電的打印頭，如壓電打印頭。優(yōu)選地，分散點(diǎn)的分辨率為180點(diǎn)/英寸×256點(diǎn)/英寸。根據(jù)需要，此分辨率可高可低，但180×256的分辨率是優(yōu)選的。如果需要更精細(xì)的圖像和更大的顏色飽和度，300×300點(diǎn)/英寸是優(yōu)選的。不同顏色的滴是并排的或重迭的。點(diǎn)迭點(diǎn)(有時(shí)稱為滴迭滴)得到更高的密度。
打印頭30具有控制器，允許打印頭30的選擇性操作，用于選擇將一種或多種顏色的二維設(shè)計(jì)34打印在面層織物15上。輸送機(jī)20的驅(qū)動(dòng)器22、打印頭30的驅(qū)動(dòng)器31、32以及打印頭30的操作是程序控制的，通過控制器35在織物15的已經(jīng)位置上打印圖案，控制器35包括存儲(chǔ)器36，用于存儲(chǔ)編程的圖案、絎縫機(jī)控制程序和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與織物15上打印設(shè)計(jì)的性質(zhì)和縱向和橫向位置以及織物15在絎縫機(jī)10上的相對(duì)縱向位置有關(guān)。
UV固化工位24包括UV光固化頭23，它可以與打印頭30一起運(yùn)動(dòng)，或者如圖所示，與打印頭30無關(guān)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。UV光固化頭23設(shè)計(jì)成在織物的打印表面強(qiáng)烈聚焦成窄的縱向伸展的UV光束。頭23具有橫向驅(qū)動(dòng)器19，在控制下橫向掃描織物的打印表面，使光束在織物上移動(dòng)。優(yōu)選地，頭23受控制器35的智能控制，選擇性地操作以及快速移過未打印的區(qū)域，并且使用UV光以足夠慢的、能UV固化墨水的速度僅僅掃描打印的圖像，從而避免浪費(fèi)時(shí)間以及用UV能量掃描未打印區(qū)。如果頭23包括在印花工位25中，并與打印頭30一起運(yùn)動(dòng)，則UV固化光可以與分散墨水同步進(jìn)行，在分散墨水后立即執(zhí)行。
在圖示的實(shí)施例中，UV固化工位24緊靠印花工位25的下游位置，從而使打印后的織物立即受到UV光固化。理論上，UV光的一個(gè)光子用于固化墨水單體的一個(gè)自由基，從而固定墨水。實(shí)際上，UV固化頭23在每平方厘米打印表面區(qū)域上提供一焦耳的UV光能量。這是通過在織物打印區(qū)上以每直線英寸的光束寬度上300瓦特的功率掃描UV光束，并將表面暴光足夠的時(shí)間將能量輸送到所需的密度?；蛘撸绻椢锏暮穸群筒煌腹庑圆皇呛艽?，固化光可以從織物的兩側(cè)照射，增強(qiáng)UV墨水的固化。使用更高的功率將導(dǎo)致織物的烤焦甚至燃燒，因此UV功率具有一個(gè)實(shí)際上限。
加熱固化或干燥工位26固定在機(jī)架11上，優(yōu)選地緊靠UV光固化工位的下游。如果充分的UV固化使墨水穩(wěn)定，從而打印圖像基本抵抗進(jìn)一步的滲入，墨水充分地固定顏色，則允許干燥工位離線設(shè)置，或設(shè)在絎縫工位27下游。在墨水制劑中包括染料成分的實(shí)施例中，染料與一些纖維表面發(fā)生反應(yīng)或形成親和力，或者基本或完全封閉在墨水的固化V中。當(dāng)在線設(shè)置時(shí)，干燥工位應(yīng)沿織物的長(zhǎng)度充分延伸，以織物的打印速度基本固化打印的墨水。在爐子或干燥工位26的加熱固化，使織物上的墨水的溫度保持在300°F直到3分鐘。加熱從30秒到3分鐘是預(yù)計(jì)的可接受范圍。優(yōu)選的加熱方式是強(qiáng)制通熱風(fēng)，但也可以使用其它熱源，例如紅外加熱器，只要它們能穿透到織物中墨水的深度。
可忍受的未固化單體的準(zhǔn)確比例，不同墨水是不同的，并且不同產(chǎn)品是不同的。一般地，可UV固化墨水的未固化單體應(yīng)減少到低于0.1％，或1000PPM。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，可UV固化墨水的未固化單體減小到低于100PPM，優(yōu)選地為大約10PPM。如上所述，1PPM等價(jià)于每平方米打印材料上15.5毫克的可萃取物。如這里使用的，殘留的未固化單體的百分?jǐn)?shù)或部分是指可萃取物的質(zhì)量，這些可萃取物是通過將固化墨水樣品浸入諸如甲苯的侵蝕性溶劑時(shí)從給定樣品的固化墨水中去除的，并測(cè)量從墨水中由溶劑去除到溶劑中的物質(zhì)量得到所述百分?jǐn)?shù)。測(cè)量時(shí)使用具有質(zhì)量探測(cè)器的氣相色譜儀。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，從給定墨水樣品中去除的物質(zhì)的測(cè)量結(jié)果小于每平方米打印材料1.5克萃取物。高于每平方米打印材料100PPM或1.5克萃取物的測(cè)量結(jié)果是不希望的。10PPM的測(cè)量結(jié)果是優(yōu)選的。
在一些實(shí)施例中，包括UV墨水制劑和染料成分的墨水制劑，其配比方式是產(chǎn)生相容的、耐存儲(chǔ)成分。在這種成分中，UV墨水制劑與染料成分的相對(duì)濃度范圍，根據(jù)打印織物的性質(zhì)、UV墨水和染料成分的各個(gè)物理特性而不同。與增強(qiáng)UV墨水制劑與染料成分相容性一起評(píng)價(jià)的UV墨水和染料的非限制物理特性包括極性、粘度和pH。選擇染料和UV墨水時(shí)，應(yīng)使這些墨水制劑之間，或者在存儲(chǔ)和打印操作期間的預(yù)計(jì)條件下與其它任何引入的添加劑之間，不發(fā)生反應(yīng)或預(yù)計(jì)不發(fā)生反應(yīng)。
在減小基體可固化成分中未固化單體的未固化量方面，可以對(duì)染料基固化墨水進(jìn)行加熱或不進(jìn)行加熱。使用染料基的成分，工藝中的加熱步驟使染料固定。使用升華染料，例如，加熱使染料顆粒升華到基體中，例如聚酯織物纖維中。加熱步驟通過分散過程形成著色，特別是使用這種分散染料的子類，公知的是升華染料，其中加熱使染料顆粒從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)。加熱使聚酯纖維中的孔隙打開，允許氣體進(jìn)入。也可認(rèn)為染料顆粒進(jìn)入分子形態(tài)，在基體上產(chǎn)生高的反射性并能產(chǎn)生更亮麗的色彩。一旦材料冷卻，染料顆粒就陷在聚酯纖維的內(nèi)部，可能返回到其固態(tài)或至少固定在固態(tài)基體纖維上。一些分散染料也可以在固化的UV或其它可固化介質(zhì)的基質(zhì)的孔隙中。
基質(zhì)可以是可聚合的墨水制劑或者懸浮有染料或其它成分的透明可聚合墨水基液。例如，UV墨水可以僅含染料顆粒的透UV墨水或墨水基液。也可以，但不是必須含有墨水顏料。有效的是，使用純基液將導(dǎo)致所有的著色都是由墨水中的染料顆粒升華或其它分散到基體的聚酯纖維中，以及由染料顆粒對(duì)純UV聚合物本身的著色能力。這與其它噴墨著色工藝相比有幾種優(yōu)點(diǎn)。首先，使用UV光現(xiàn)場(chǎng)固化使UV墨水滴落在基體表面后立即凍結(jié)。一旦此墨水滴被加熱，染料則在其凍結(jié)的準(zhǔn)確位置升華。這避免了與水基和其它先前染料基的噴墨工藝中有關(guān)的“墨滴擴(kuò)展”。使用這些其它工藝，染料載體，通過是水，必須從基體中排出，或者染料必須加熱升華，以便限制由滲透造成的墨滴擴(kuò)展。當(dāng)墨滴噴出時(shí)立即做到這一點(diǎn)是非常困難的。最后，控制墨滴擴(kuò)展得到更清晰的圖像，并具有相當(dāng)高的顏色飽和度和“真”的色域表面。
通過使用沒有顏料的純UV基墨水，得到的織物手感比普通UV基顏料墨水系統(tǒng)的柔軟。這是由于聚酯或棉/聚酯混紡的織物，基體的著色是通過染料顆粒升華實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果，織物纖維被認(rèn)為是在分子水平著色。使用普通顏料系統(tǒng)，顏料顆粒仍保持固態(tài)，封閉在UV基質(zhì)中。由于這些顆粒性質(zhì)堅(jiān)硬，從而得到明顯硬的織物手感。使用僅有染料顆粒的純UV基墨水可消除這種硬的手感。
純UV+染料在重復(fù)洗滌后的顏色保持度非常高。這是由于染色的纖維在重復(fù)洗滌后保持其顏色的牢固性方面是優(yōu)秀的。對(duì)織物洗滌的僅有后果是洗掉一些UV丙烯酸酯。盡管在洗滌過程中損失少量的著色丙烯酸酯，但大多數(shù)染色的聚酯纖維不受影響。此時(shí)，隨著丙烯酸酯被洗掉，材料的手感變好。
使用也含有染料顆粒的UV基顏料墨水有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這種類型的墨水系統(tǒng)允許我們不必關(guān)注基體的成分。這是可能的，因?yàn)轭伭匣鵘V墨水對(duì)基體不敏感。同時(shí)，如果基體含有聚酯或聚合物，此墨水中的染料部分將在加熱/升華期間或者其它分散過程中對(duì)其染色。如果基體沒有可染色的成分，那么染料顆粒將在加熱過程中對(duì)UV聚合物染色。這種組合的染料+顏料基質(zhì)可以為用戶提供與基體無關(guān)的墨水，同時(shí)對(duì)含有聚酯纖維或聚合物的可洗滌材料提供額外的顏色牢固的優(yōu)點(diǎn)。此時(shí)，顏料+染料UV墨水系統(tǒng)具有所有上述的優(yōu)點(diǎn)。
使用染料基墨水，加熱固定染料，可應(yīng)用于很多染料和很多基體。UV墨水可以沒有顏料的單獨(dú)墨水基液。升華分散的染料是應(yīng)用于聚酯的機(jī)理，但這個(gè)概念并不限于升華或聚酯。對(duì)于聚酯，染色的發(fā)生是通過加熱分散的染料而不進(jìn)行升華，但在實(shí)際中，大多數(shù)染色包括升華。升華有時(shí)被認(rèn)為是要避免出現(xiàn)的。分散的染料可用于聚酯混合物。具有反應(yīng)染料的UV墨水基質(zhì)可用于棉花。還存在其它染料組。大多數(shù)染料組與UV或其它可聚合基質(zhì)一起使用。必須承載于溶液中的染料，例如媒染劑，被認(rèn)為工作效率不高，如同酸性染料的情況。直接染料預(yù)計(jì)可更有效地用于這個(gè)工藝。對(duì)于反應(yīng)染料和需要水溶液的染料，可以使用水基UV，并且使用蒸汽固定將這些染料固定。
除了加熱外，其它基質(zhì)也可用于固定染料，這可以從那些通常應(yīng)用于特殊染料和基體結(jié)合的基質(zhì)中確定。但是，在不遠(yuǎn)的將來預(yù)期的主要和最重要的商業(yè)應(yīng)用包括將載有染料的UV加熱固化在聚酯上。
參看圖1，在優(yōu)選的實(shí)施例中，絎縫工位27位于爐子26的下游。優(yōu)選地，單針絎縫工位如Jeff Kaetterhenry等人的發(fā)明名稱為“Web-fed Chain-stitch Single-needle Mattress CoverQuilter with Needle Deflection Compensation”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.80/831,060、現(xiàn)為美國(guó)專利No.5,832,849中所述，該文獻(xiàn)結(jié)合在此作為參考。其它可用于本發(fā)明的單針型絎縫機(jī)見發(fā)明名稱均為“Quilting Method and Apparatus”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/497,727和08/687,225，二者現(xiàn)在分別是美國(guó)專利No.5,640,916和No.5,685,250，并結(jié)合在此作為參考。絎縫工位27也可包括多針縫制結(jié)構(gòu)，例如美國(guó)專利No.5,154,130中所述，該文獻(xiàn)結(jié)合在此作為參考。在圖中，表示出單針縫制頭38，可以在滑架39上橫向運(yùn)動(dòng)，滑架39可以機(jī)架11上縱向運(yùn)動(dòng)，從而頭38能在多層材料29上縫制360°圖案。
控制器35控制所述頭38相對(duì)于多層材料29的相對(duì)位置，通過控制器35操作驅(qū)動(dòng)器22和輸送機(jī)20以及通過控制器35的存儲(chǔ)器36中存儲(chǔ)的位置信息，可以保持在準(zhǔn)確的已知位置。在絎縫工位27，縫制頭38將縫制的圖案與打印圖案34縫制在一起形成多層織物29上的組合或復(fù)合打印和縫制圖案40。實(shí)現(xiàn)上述目的時(shí)，如圖示的實(shí)施例，是通過將織物29靜止地保持絎縫工位27，同時(shí)頭38在機(jī)架11上，在橫向線性伺服驅(qū)動(dòng)器41的功率下橫向運(yùn)動(dòng)并在縱向伺服驅(qū)動(dòng)器42的功率下縱向運(yùn)動(dòng)，通過相對(duì)于圖案34的已知位置，控制器35基于其存儲(chǔ)器36的信息驅(qū)動(dòng)伺服41、42縫制360°圖案。另外，單針或多針縫制頭的針可以相對(duì)于織物29運(yùn)動(dòng)，這是在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)器22的功率下，通過僅相對(duì)于機(jī)架11沿橫向運(yùn)動(dòng)縫制頭38，同時(shí)相對(duì)絎縫工位27縱向運(yùn)動(dòng)織物29，這可以在控制器36的控制下通過反向操作輸送機(jī)20。
在某些應(yīng)用中，打印和絎縫工位25、27的順序可以顛倒，印花工位25位于絎縫工位27的下游，例如圖中以雙點(diǎn)劃線示出的工位50。當(dāng)在工位50時(shí)進(jìn)行打印，而此前在絎縫工位27先進(jìn)行縫制。在這種排列中，固化工位26的功能也可位于絎縫工位26和印花工位50的下游位置，或者包括在印花工位50中，如圖所示。
切割工位28位于輸送機(jī)20下游末端的下游，切割工位28也受到控制器35的控制，與絎縫工位27和輸送機(jī)20同步，并且它的控制方式是，補(bǔ)償多層材料織物29在縫制期間在絎縫工位27的收縮，或者以其它的方式，例如發(fā)明名稱為“Program ControlledQuilter and Panel Cutter System with Automatic ShrinkageCompensation”的美國(guó)專利No.5,544,599中所述，該文獻(xiàn)結(jié)合在此作為參考。與織物縫制期間收縮有關(guān)的信息，收縮是當(dāng)縫制厚的填充多層材料時(shí)造成的材料的聚集，可以在縫制打印圖案34時(shí)由控制器35獲取。塊料切割器28從織物29上分離出單獨(dú)的打印和縫制塊料45，每個(gè)具有復(fù)合的打印和縫制圖案40。切割塊料45通過向外輸送的輸送機(jī)46從絎縫機(jī)的輸出端去除，這個(gè)輸送機(jī)也在控制器35的控制下工作。
此工藝中壓電打印頭是由新罕布什爾州的Spectra制作的，用于此工藝的UV固化頭是由馬里蘭州Gainthersburg的FusionUV Systems，Inc.制作。
本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例是圖2所示的噴墨打印機(jī)600。打印機(jī)600是輥對(duì)輥噴墨打印，特別設(shè)計(jì)用于打印寬的織物。這種打印機(jī)特別適用于打印面層材料，接著可以轉(zhuǎn)移到單獨(dú)縫制線上的絎縫機(jī)上，或者將材料輸送到下游的絎縫工位，如上述圖1所示的實(shí)施例。打印機(jī)600也特別適用于打印織物，這不是縫制產(chǎn)品中必須使用的，例如標(biāo)志、旗幟、服裝和其它產(chǎn)品。
打印機(jī)600具有靜止外殼601，其沿以箭頭602表示的縱向延伸，并沿以箭頭603表示的橫向延伸。打印機(jī)600具有前端604，基體織物的紡織材料605由此沿縱向伸向下游。材料可以需要打印的原坯紡織材料或一些其它材料。當(dāng)材料是紡織品時(shí)，可以通過預(yù)涂層、修剪或烤對(duì)打印的表面進(jìn)行預(yù)處理，去除聚集在打印頭上并可能引起噴嘴堵塞的灰塵和棉絨。絨毛清除不掉將造成絨毛或灰塵吸入噴嘴小孔中，因?yàn)樵邳c(diǎn)噴射之間的流動(dòng)是相反的，從而形成噴嘴堵塞。
操作面板606在外殼601前端的右側(cè)，具有按鈕控制板607和觸摸屏和顯示器608。外殼601包括底座609，用于支承打印機(jī)600并且根據(jù)需要封閉基體材料的供應(yīng)，如圖3所示。在外殼601的頂部，支承在底座609上橫向延伸的是信息橋610。信息橋610有四個(gè)顯示屏611-614，朝向打印機(jī)600的前方。從控制板606上，操作者選擇在每一個(gè)屏幕611-614上顯示的信息。這些信息包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、打印機(jī)參數(shù)設(shè)置、進(jìn)度、批次和產(chǎn)品信息、圖案數(shù)據(jù)、打印機(jī)狀態(tài)和報(bào)警條件，或者其它用于操作打印機(jī)的信息。一個(gè)或多個(gè)屏幕611-614也可設(shè)定顯示印花工位下游的打印區(qū)或基體的視頻圖像，所顯示的信息是由裝在打印機(jī)600上的視頻攝像機(jī)(未圖示)拍攝的。
外殼601的基座609在其頂部向上的水平表面上具有輸送臺(tái)615，用于支承一定長(zhǎng)度的基體織物605以便打印，如圖3和4所示。輸送臺(tái)615具有輸送帶616，在橫向延伸的輥617和618上橫向延伸過臺(tái)615的寬度，輥617和618分別可旋轉(zhuǎn)地裝在外殼601的基座609的前面和后面。帶616延伸過機(jī)架601的寬度，并放在光滑的不銹鋼真空臺(tái)620上，上面具有朝上的抽氣孔621的陣列，與下方的帶616相通。帶616具有高摩擦率的橡膠狀聚合物表面622，有助于防止基體605的側(cè)滑，并且具有面向上方的孔623的陣列，使真空臺(tái)620與基體605之間抽氣時(shí)相通。帶616是非彈性的并具有稀松組織背襯107，為帶616提供尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)允許真空臺(tái)620的孔621與帶616表面622的孔623之間抽氣時(shí)相通。在外殼601的操作面板606后面的控制器625發(fā)出信號(hào)，控制輥617、618的DC無刷伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)624(圖3)控制帶616的運(yùn)動(dòng)，基體605相對(duì)于外殼601的向前運(yùn)動(dòng)可以精確控制。帶616的標(biāo)定可以控制到0.0005英寸的準(zhǔn)確度，使基體織物605相對(duì)外殼601運(yùn)動(dòng)。
打印橋630固定在外殼601的基座609上并沿其橫向延伸，并處于輸送臺(tái)615上方以及信息橋610下方。打印橋630支承打印頭滑架631，使其在基體605上方并與其平行地橫向運(yùn)動(dòng)，基體605支承在輸送臺(tái)615上，如圖3和4中的細(xì)節(jié)所示。橋630在其前側(cè)具有一對(duì)軌道632，滑架631裝在軌道632上運(yùn)動(dòng)。線性伺服電機(jī)633具有定子條633a，上面具有直線陣列的永磁體裝在打印橋630的前面；以及電樞633b，固定在滑架631上并通過橋630上的電線634電氣連接到控制器625。編碼器636也延伸在橋630的前面并對(duì)控制器625提供有關(guān)滑架631在橋630上的位置的反饋信息。優(yōu)選的是線性電機(jī)，例如伺服電機(jī)633，因?yàn)樗鼈円子谡{(diào)整，很少進(jìn)行維護(hù)，并且比帶或其它驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有更好的加速和減速性能。因?yàn)樗鼈兊臏?zhǔn)確性，可以在頭640、641加速或減速的同時(shí)進(jìn)行打印，控制器625在墨水噴出時(shí)做出程序補(bǔ)償。這通過允許打印頭640、641使用加速和減速時(shí)間，以及以高速跳過基體605上沒有打印的區(qū)域并跳到需要沉積墨水的區(qū)域，從而將打印頭在基體上不沉積墨水的時(shí)間降低到最低程度，由此提高了打印操作的速度和效率。因此，優(yōu)選線性伺服電機(jī)用于打印機(jī)600，將載有打印頭640、641的滑架631沿橋630橫向移動(dòng)。
打印頭滑架631在其底部固定有兩套打印頭640、641，每套具有四個(gè)噴墨打印頭640a-d、641a-d。每套的打印頭排列成橫向行，當(dāng)打印頭631沿橋630橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，打印頭沿基體605的橫向帶連續(xù)打印，分別噴出CMYK色系中的四種顏色。噴墨打印頭640a-d、641a-d中的每一個(gè)包括256個(gè)墨水噴嘴的線性陣列，相對(duì)于機(jī)架601沿縱向延伸，并在垂直于滑架631在橋630上運(yùn)動(dòng)方向的直線上。每個(gè)打印頭640、641的噴嘴設(shè)計(jì)并控制成同時(shí)但選擇性地噴射一種CMYK顏色的UV墨水，能在基體605上并排打印256像素的帶，打印速度為每秒15000點(diǎn)。噴嘴的間距，在這里所述的實(shí)施例中，是每線性英寸90個(gè)噴嘴，因此每個(gè)打印頭略小于3英寸寬。例如，打印頭打印一次，將打印出由90行像素組成的2.85英寸寬的橫向帶。使用兩套打印頭604和641，打印帶為5.7英寸寬。通過將織物分度成1/180英寸并用滑架631沿相反方向打印另一次，能達(dá)到縱向分辨率為180點(diǎn)/英寸(dpi)，如圖5所示。使用四道次的打印頭，掃描之間的分度為1/360英寸，達(dá)到360dpi的縱向分辨率。減小人工因素并達(dá)到不同水平打印質(zhì)量的方案包括激活一半或三分之一的噴嘴并掃描二到三次，根據(jù)需要分度。通過控制控制器625發(fā)送到打印頭的分辨率和時(shí)間信息，橫向分辨率是可以設(shè)定為任何分辨率，上限為720dpi。橫向點(diǎn)分辨率優(yōu)選地保持接近所用的縱向分辨率。
墨水供應(yīng)到每個(gè)打印頭640a-d、641a-d是通過外殼601的基座609的左側(cè)中8個(gè)墨盒(未圖示)中的對(duì)應(yīng)一個(gè)，并通過電線634上的管連接到各個(gè)打印頭。每個(gè)墨盒包括可塌陷的塑料袋和蠕動(dòng)泵，將UV墨水供應(yīng)到每個(gè)噴墨打印頭640a-d、641a-d。每個(gè)可塌陷供應(yīng)袋通過一根包括快速接頭的管與一個(gè)蠕動(dòng)泵相連。蠕動(dòng)泵通過一根管向相應(yīng)的一個(gè)噴墨打印頭供應(yīng)墨水。在泵與打印頭之間可以提供一個(gè)可以選擇的中間儲(chǔ)存器，從而允許蠕動(dòng)泵間歇操作，或者處理超出泵輸出的間歇需求。
在優(yōu)選的和圖示的實(shí)施例中，墨水是紫外線可聚合的墨水，主要包括可聚合的單體，這種單體除非和直到暴露在足夠量的UV光中引發(fā)聚合反應(yīng)，都是穩(wěn)定的。UV光是由一對(duì)裝在滑架631兩側(cè)的UV固化頭645、646提供的，使墨水從打印頭640、641中沉積到基體605之后立即暴光。UV光頭645、646交替工作，使引導(dǎo)打印頭640、641的滑架側(cè)面的頭被激活，隨著滑架631以每秒40英寸的速度在橋上橫向運(yùn)動(dòng)，將墨點(diǎn)在沉積后的0.05到0.20秒之內(nèi)凍結(jié)。頭645、646的位置有利于將打印頭噴嘴產(chǎn)生的任何霧化UV墨水固化，從而將液體單體轉(zhuǎn)化成幾乎不可能有害的灰塵。在一個(gè)單獨(dú)的滑架648(圖3中點(diǎn)劃線所示)上可以提供一個(gè)可供選擇的附加UV光固化頭647，它在橋630的后面運(yùn)動(dòng)，與打印頭滑架631的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，通過掃描打印頭640、641下游的基體605使墨水進(jìn)一步固化。
基體材料605裝在滑動(dòng)載體651上的輥650上，滑動(dòng)載體651可以滑出外殼601的基座609進(jìn)行裝料，并返回到圖3所示的位置用于打印機(jī)600的操作?？椢?05從輥650繞過導(dǎo)輥652，可垂直移動(dòng)存布器輥653底部，以及輸送臺(tái)615頂部的輸送帶616的上面。存布器輥653被織物材料605支撐，從而對(duì)織物材料605施加均勻的張力。輥653的軸末端插在保持輥水平的垂直軌道中。限位開關(guān)或其它探測(cè)器(未圖示)檢測(cè)存布器輥653的上下位置，從而可以控制從輥650供應(yīng)的織物數(shù)量。在輸送臺(tái)615的后面或下游端，壓帶輥619用于當(dāng)織物605通過輥618時(shí)將其夾緊在帶616上。
在輥618和619的咬入?yún)^(qū)下方具有加熱器660?？椢锊牧?05進(jìn)入加熱器660，將基體605加熱，減少UV墨水中未固化單體的含量，這與上面參考圖1所示的實(shí)施例10描述的加熱工位26的方式相同。與加熱工位26不同的是不使用加熱的空氣，加熱器660使用一個(gè)或多個(gè)加熱的平板接觸基體605，在1到2秒內(nèi)快速將基體加熱到360°F。加熱工位或加熱器660用于織物605的通道長(zhǎng)為30英寸到40英寸。加熱器660包括起始加熱的不銹鋼牛鼻板661，其位置與織物605上與打印頭640、641沉積墨水一側(cè)相反的底面接觸。牛鼻板661將基體605在1到2秒內(nèi)加熱到所需的300-380°F，在此外熱空氣停留30秒到3分鐘?？椢?05通過第一牛鼻板661下游的第二牛鼻板662，第二牛鼻板與基體605具有墨水一側(cè)接觸，在基體605的整個(gè)厚度上保證基體605的溫度，特別是墨水的溫度在所需的溫度。一旦加熱到溫度，基體605通過一系列附加板663、664保持在所需溫度。不使用附加板，保持在所需溫度30秒左右的其它方式也是可以的，例如加熱的空氣或輻射加熱。排氣系統(tǒng)(未圖示)與加熱器660相通，將含有墨水的單體的任何蒸氣排出并處理。這種排氣系統(tǒng)可以與靜電碳過濾器相通，由此處理后的空氣排放到環(huán)境中。
在加熱器660的出口，一系列的輥666收起并卷取打印的織物材料605。這一系列的輥666包括另一個(gè)存布器輥667，用于保持輥618、619咬入?yún)^(qū)下游的織物605上的張力。
如圖5所示，在打印頭滑架631右側(cè)具有頭清潔工位670。周期性地根據(jù)織物材料605的打印，例如，在打印一定長(zhǎng)度(如20米)織物后，或者只要操作者確定頭需要清潔時(shí)，滑架631行進(jìn)至橋630右側(cè)的清潔工位670。清潔工位670具有收集墨水的盤671。當(dāng)頭移動(dòng)到清潔工位670時(shí)，它們經(jīng)過槽672進(jìn)入裝在塊673上的刮片，墨水從頭中噴射到盤671中，以便清潔頭。清潔工位670還具有裝在塊673上的一個(gè)陣列的縱向延伸向上突出的聚氨酯刮片675。操作滑架631使其在橋630上運(yùn)動(dòng)，在刮片675上來回擦拭頭640、641，將其底面擦拭到噴嘴沒有多余的墨水或灰塵。刮片由聚合物材料制成，例如聚氨酯，并通過固定在塊673上的槽狀片夾持器677將其固定在塊673上。塊673中具有槽676，使片675從打印頭上擦下的墨水排入收集盤671中。一旦打印頭清潔完，滑架繼續(xù)掃描并打印織物605。這種打印頭清潔編程后自動(dòng)執(zhí)行，當(dāng)自動(dòng)打印清潔選項(xiàng)被操作者選擇時(shí)，在打印過程中周期性地進(jìn)行。
打印機(jī)600的工作由控制面板606操作。圖6表示顯示在面板606的屏幕608上的主控制窗口680。窗口680包括功能鍵681和設(shè)定按鈕682，用于為面板606上的硬按鈕607指定功能，例如手動(dòng)移動(dòng)織物605，移動(dòng)滑動(dòng)載體651裝載輥650，便于實(shí)施其它的這種操作程序，并用于選擇在信息橋610的屏幕611-614上顯示的信息。操作者通過按下按鈕684能手工選擇窗口683中顯示的選定按鈕，打開圖案選擇窗口684a，顯示可應(yīng)用的圖案的圖標(biāo)683a，如圖6A所示。操作者也可通過按下窗口680中的按鈕685，打開打印機(jī)設(shè)置窗口685a，設(shè)定打印機(jī)參數(shù)，如圖6B所示。操作者能進(jìn)一步通過按下窗口680中的按鈕686，打開打印機(jī)配置窗口，配置打印機(jī)，其中的不同頁(yè)面686a、686b示于圖6C和6D中。輸入、打印輸出和其它通訊功能可以通過按下按鈕687進(jìn)行控制，通過按下按鈕688可以顯示診斷信息。速度和時(shí)間信息顯示在盒689中，批次和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如項(xiàng)目和完成的數(shù)量以及工作(產(chǎn)品或窗戶)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)顯示在盒690中。打印機(jī)600設(shè)計(jì)成批量控制和自動(dòng)調(diào)度程序工作，參見James T.Frazer、Von Hall Jr.和M.Brul White的發(fā)明名稱為“Quilt Making AutomaticScheduling and Method”的美國(guó)專利No.6,105,520，該文獻(xiàn)結(jié)合在此作為參考。
圖7A表示打印裝置700，紡織或編織的聚酯材料的織物或其它基體711通過它送去打印。裝置700包括支承臺(tái)702，織物711在其上面送入。固定橋713在臺(tái)702上方橫向跨過織物711的寬度。打印頭滑架714在橋713上運(yùn)動(dòng)，由線性伺服電機(jī)717驅(qū)動(dòng)?；?14支承并定向噴墨打印頭715，將可UV固化墨水噴到臺(tái)702上的基體711上?；?14上與打印頭715相反一側(cè)還裝有一對(duì)UV光固化頭716，在墨水到達(dá)基體后立即將噴到基體711上的UV墨水暴光。
臺(tái)702由金屬制成，例如不銹鋼，并具有向上的表面，至少在打印頭715打印的區(qū)域涂覆有一個(gè)釋放材料層704，例如TEFLON，硅酮釋放材料或一些其它材料，這些材料對(duì)墨水不粘附，或者粘附的附著力很低，容易從釋放材料層704上擦掉或清除。理想地，釋放材料層704對(duì)墨水具有足夠的附著力，防止臺(tái)702上的基體711通過時(shí)將其擦掉；但附著力足夠低，允許隨后使用容易的方法將墨水從層704上擦掉或清除。另外，層704上的墨水可以正常地粘附在層704上，但使用溶劑或其它清潔劑可以清除。
優(yōu)選地，UV固化頭716具有光源，在足夠長(zhǎng)的場(chǎng)深內(nèi)聚焦，從而不但將沉積在基體711上的墨水暴光和固化，而且將通過基體711的編織孔隙或孔并收集在下面釋放材料層704上的墨水暴光和固化。結(jié)果，釋放材料704上的墨水充分固定或固化，當(dāng)其進(jìn)入清潔工位時(shí)成為粉末或完全為固體，從而容易從釋放材料704的表面上擦掉或清除。
臺(tái)702是真空臺(tái)，具有抽氣孔721通過層704，允許通過它抽氣，將基體711保持在打印位置上。
圖7B表示打印裝置710，通過它編織或紡織的聚酯紡織材料的織物711送去打印。裝置710包括支承臺(tái)712，織物711在其上面送入。固定橋713在臺(tái)702上方橫向跨過織物711的寬度。打印頭滑架714在橋713上運(yùn)動(dòng)，由線性伺服電機(jī)717驅(qū)動(dòng)?；?14支承并定向噴墨打印頭715，將可UV固化墨水噴到臺(tái)712上的基體711上?；?14上與打印頭715相反一側(cè)還裝有一對(duì)UV光固化頭716，在墨水到達(dá)基體后立即將噴到基體711上的UV墨水暴光。
在臺(tái)712與基體711之間的臺(tái)712上面是一個(gè)釋放材料層720，例如TEFLON，硅酮涂膜材料或一些其它材料，這些材料對(duì)墨水不粘附，或者粘附的附著力很低，容易從釋放材料層720上擦掉或清除。在裝置710中的釋放材料720是以網(wǎng)或環(huán)帶的形式。釋放材料帶720通過裝置710與基體711一起運(yùn)動(dòng)，并通過臺(tái)712下面的通道722返回。在通道722上具有清潔工位723，釋放材料帶720從中通過。清潔工位723含有刷子和抽氣元件(未圖示)，將墨水從帶721的表面上擦掉，并將之清除到過濾器(未圖示)。
優(yōu)選地，UV固化頭716具有光源，在足夠長(zhǎng)的場(chǎng)深內(nèi)聚焦，從而不但將沉積在基體711上的墨水暴光和固化，而且將通過基體711的編織孔隙或孔并收集在下面釋放材料帶720上的墨水暴光和固化。結(jié)果，釋放材料720上的墨水充分固定或固化，當(dāng)其進(jìn)入清潔工位時(shí)成為粉末或完全為固體，從而容易從釋放材料720的表面上擦掉或清除。
如果基體具有足夠的孔隙使墨水通過，但孔隙不足以使足夠的UV光通過而使保護(hù)材料上的墨水固化，則可運(yùn)動(dòng)的帶可在與基體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)收集墨水，從而墨水不會(huì)被涂沫，接著當(dāng)帶從基體上分離時(shí)，使用單獨(dú)的UV光源將保護(hù)層上的墨水固化。另外，墨水可以以液態(tài)從帶上清除。
臺(tái)712是真空臺(tái)，此時(shí)材料720應(yīng)具有足夠的孔，允許通過它抽氣，將基體711保持在打印位置上。
圖7C表示與圖7A中的裝置700相似的打印裝置705的剖視圖，通過它編織或紡織的聚酯紡織材料的織物711送去打印。裝置705包括板或臺(tái)706，織物711在其上面送入。打印頭滑架714在如圖7A所示的橋上運(yùn)動(dòng)，并且噴墨打印頭715支承在橋上并被導(dǎo)向，從而將可UV固化墨水噴到臺(tái)706上的基體711上。滑架714上與打印頭715相反一側(cè)還裝有一對(duì)UV光固化頭716，在墨水到達(dá)基體后立即將噴到基體711上的UV墨水暴光。
臺(tái)706可由金屬制成，例如不銹鋼，并具有向上的表面，至少在打印頭715打印的區(qū)域涂覆有一個(gè)釋放材料層704。不對(duì)釋放材料層704提供足夠的附著力防止墨水被臺(tái)706上的基體711通過時(shí)擦掉，而是基體711在打印頭715與臺(tái)706之間的區(qū)域保持不與層704和臺(tái)706接觸。
在臺(tái)706與基體711之間的間隔是通過導(dǎo)向結(jié)構(gòu)保證的，例如側(cè)固定、支撐線或網(wǎng)，橫向輥系，或保持基體711被打印的其它結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以包括橫向延伸的元件組，將織物壓緊并將其張緊平行于臺(tái)706并與其間隔開。壓緊元件組可以，例如，將基體夾持在足夠的張力下，使其保持在相對(duì)于打印頭的位置上，并使其不與臺(tái)706接觸。基體711的張力可以，例如，如圖7C所示，由兩套間隔731和732的輥731a、731b和輥732a、732b保持，一套731在打印頭715的上游，一套732在打印頭715的下游，使這些輥水平間隔3到4英寸。
優(yōu)選地，UV固化頭16具有光源，在足夠長(zhǎng)的場(chǎng)深內(nèi)聚焦，從而不但將沉積在基體711上的墨水暴光和固化，而且將通過基體711的編織孔隙或孔并收集在基體711下面的臺(tái)706上的釋放材料層704上的墨水暴光和固化。結(jié)果，釋放材料704上的墨水充分固定或固化，當(dāng)其進(jìn)入清潔工位時(shí)成為粉末或完全為固體，從而容易從釋放材料704的表面上擦掉或清除。
使用圖7C的實(shí)施例705，板706周期性地擦掉通過多孔基體711到達(dá)釋放層704上的墨水。
上面的描述表示了一些本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明原理的條件下，可以對(duì)上述的實(shí)施例做出不同變化和添加。
權(quán)利要求
1.一種用于在基體上打印圖像的方法，包括將一種物質(zhì)沉積在基體上，所述物質(zhì)在接觸固化介質(zhì)之前一直是穩(wěn)定的，并且所述物質(zhì)中含有染料；通過向所述物質(zhì)施加固化介質(zhì)，將所述物質(zhì)至少部分地固化在基體上；以及利用沉積物質(zhì)中的染料將基體染色，從而在基體上形成圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述基體是紡織品；所述物質(zhì)包含可UV固化的單體，所述單體在接觸UV射線時(shí)發(fā)生聚合；所述沉積包括將含有染料的所述物質(zhì)噴射到紡織品上；所述固化包括使沉積在基體上的單體接觸UV射線，以便在紡織品表面上形成聚合物；以及隨著染料從基體表面進(jìn)入并與紡織品纖維結(jié)合接觸，實(shí)現(xiàn)圖像的形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述沉積包括噴射含有可UV固化成分和染料成分的墨水制劑；以及所述固化包括將所述可UV固化成分暴露在UV光中，以至少使噴射在基體上的可UV固化成分基本固化，固化導(dǎo)致在基體上形成含有染料成分的基本固化了的UV成分。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于圖像的形成包括加熱帶有基本固化了的可UV固化成分的基體，從而實(shí)現(xiàn)利用染料成分將織物染色。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述固化產(chǎn)生的基本固化了的UV成分中含有尚未被固化的可UV固化成分單體；以及所述加熱包括減少織物上的尚未被固化的可UV固化成分單體的數(shù)量。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述物質(zhì)中包含顏料；以及所述固化包括將固化物質(zhì)中的顏料固定在基體表面上。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述沉積包括向基體上噴射含有可UV固化成分和染料成分的所述物質(zhì)；以及所述固化包括將基體上的可UV固化成分暴露在UV射線中，以至少使噴射在基體上的可UV固化成分基本固化。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于圖像的形成包括加熱基體上的含有基本固化了的暴光后UV成分以及染料成分的所述物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述基本固化了的可UV固化成分中包含至少一些尚未固化的單體，并且加熱所述物質(zhì)包括減少基體上的尚未固化單體的數(shù)量。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括加熱基體上的含有基本固化了的暴光后UV成分以及染料成分的所述物質(zhì)；所述加熱包括使基體接觸加熱了的板。
11.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述沉積包括將所述物質(zhì)打印在大面積基體上。
12.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將所述物質(zhì)至少部分地固化在基體上包括在打印后立即對(duì)所述物質(zhì)施加固化介質(zhì)，使所述物質(zhì)固定在基體上，以減小所述物質(zhì)在基體上的擴(kuò)展。
13.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將所述物質(zhì)至少部分地固化在基體上包括在將所述物質(zhì)打印基體上后立即將所述物質(zhì)暴露在UV光下，使所述物質(zhì)固定在基體上，以減小所述物質(zhì)在基體上的擴(kuò)展。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于圖像的形成包括使帶有至少部分固化了的所述物質(zhì)的基體接觸加熱了的板。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述物質(zhì)是含有染料的可聚合物質(zhì)；所述固化包括引發(fā)所述物質(zhì)中的聚合反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)聚合，并維持反應(yīng)直到所述物質(zhì)基本聚合。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于圖像的形成包括加熱基體上的基本聚合了的物質(zhì)及其包含的染料成分，從而將基體染色。
17.如權(quán)利要求1、14至16中任一所述的方法，其特征在于所述沉積包括將所述物質(zhì)噴射到基體上。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于至少部分固化了的所述物質(zhì)中包含至少一些未聚合單體，并且所述加熱包括減少基體上的未聚合單體的數(shù)量。
19.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述物質(zhì)是含有染料成分的可固化液體；所述固化包括使所述液體至少部分地凝固在基體表面上。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于圖像的成形包括加熱基體表面上的至少部分凝固的液體，從而將基體染色。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述沉積包括將其中懸浮著染料的可固化液體聚合物噴射到基體上；所述固化包括將液體聚合物基本固化在基體上，從而固定懸浮染料在基體上的位置。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括加熱基體上的基本固化了的液體聚合物，從而激活染料，以將基體染色。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于染料是升華染料；所述加熱包括加熱染料使染料升華，以將基體染色。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于可固化液體聚合物是可UV固化的物質(zhì)；染料是升華染料；所述固化包括在將所述物質(zhì)噴射到基體上之后，將所述物質(zhì)暴露在UV光下充分短的時(shí)間，以至少部分防止聚合物在基體上擴(kuò)展；以及所述加熱包括加熱染料使染料升華。
25.一種數(shù)字打印方法，包括利用線性伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)打印頭在基體上運(yùn)動(dòng)；以及利用打印頭將圖像數(shù)字式打印在基體上。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述打印包括將墨水從打印頭噴射到基體上。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括基于打印頭橫跨基體的運(yùn)動(dòng)速度將噴射時(shí)刻提前，從而控制墨水的噴射。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括基于打印頭橫跨基體的運(yùn)動(dòng)速度將噴射時(shí)刻提前，以補(bǔ)償由于打印頭平行于基體的速度造成的墨水橫向位移，從而控制墨水的噴射。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于打印頭的驅(qū)動(dòng)包括在利用線性伺服電機(jī)沿基體驅(qū)動(dòng)打印頭的同時(shí)加速和減速打印頭；以及所述打印包括在打印頭加速或減速的同時(shí)在基體上打印。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于打印包括在打印頭加速或減速的同時(shí)將墨水從打印頭噴射到基體上。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括基于打印頭橫跨基體的運(yùn)動(dòng)速度將噴射時(shí)刻提前，從而控制墨水的噴射。
32.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括基于打印頭橫跨基體的運(yùn)動(dòng)速度將噴射時(shí)刻提前，以補(bǔ)償由于打印頭平行于基體的速度造成的墨水橫向位移，從而控制墨水的噴射。
33.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述基體是紡織品；以及所述打印包括將墨水從打印頭噴射到紡織品的表面上。
34.一種用于在紡織品上打印的方法，包括從基體表面上去除纖維；然后，向基體上噴墨打印。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于去除纖維包括剃基體的表面。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于去除纖維包括烤基體的表面。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于當(dāng)基體支承在打印機(jī)的機(jī)架上時(shí)對(duì)基體進(jìn)行去除纖維；以及當(dāng)基體仍支承在打印機(jī)的機(jī)架上時(shí)進(jìn)行打印。
38.一種噴墨打印設(shè)備，包括用于將含有可固化成分和染料成分的物質(zhì)噴射到基體上的裝置；以及用于通過將基體上的可固化成分暴露在固化介質(zhì)中而將所述噴射的可固化成分至少基本固化在基體上的裝置。
39.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，還包括用于加熱帶有固化了的成分和染料成分的基體的裝置。
40.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，還包括用于熱接觸帶有固化了的成分和染料成分的基體的加熱板。
41.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，還包括平行于基體延伸的橋；可以在橋上運(yùn)動(dòng)的噴墨打印頭滑架；線性伺服系統(tǒng)，其與橋和打印頭滑架連接，從而沿橋驅(qū)動(dòng)滑架；以及可編程序控制器，其與伺服系統(tǒng)連接，用以控制滑架在橋上的運(yùn)動(dòng)。
42.一種數(shù)字打印設(shè)備，包括基體支承件；平行于支承件延伸的線性伺服電機(jī)；數(shù)字打印頭，其可以在與支承件平行的線性伺服電機(jī)上運(yùn)動(dòng)并指向支承件；控制器，其可被操作而驅(qū)動(dòng)與支承件平行的線性伺服電機(jī)并相對(duì)于伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)同步操作打印頭，從而根據(jù)電子源文件的數(shù)據(jù)在支承件的基體上打印圖像。
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于打印頭是噴墨打印頭。
44.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于控制器可被操作而基于線性伺服電機(jī)的速度對(duì)打印頭的墨水噴射進(jìn)行定時(shí)。
45.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于控制器可被操作而基于線性伺服電機(jī)的速度對(duì)打印頭的墨水噴射進(jìn)行定時(shí)，其中通過相對(duì)于打印頭橫跨基體的運(yùn)動(dòng)速度將打印頭的墨水噴射時(shí)刻提前或推遲，以補(bǔ)償由于平行于支承件上基體的打印頭速度造成的墨水橫向位移。
46.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于控制器可被操作而控制打印頭的打印，從而在伺服電機(jī)加速或減速時(shí)由電子源文件準(zhǔn)確地產(chǎn)生圖像。
47.一種紡織品打印設(shè)備，包括基體支承件；橫跨支承件延伸的橋；噴墨打印頭，其可以在橋上運(yùn)動(dòng)和定位，用以將墨水的點(diǎn)圖案沉積在支承件的基體上；由計(jì)算機(jī)控制的線性伺服電機(jī)，其用于在橋上移動(dòng)打印頭。
48.一種用于在紡織品上打印的方法，包括在一基體支承件上設(shè)置一個(gè)非粘附性保護(hù)材料層；將其中具有孔的紡織品支承在基體支承件上，其中所述非粘附性保護(hù)材料層位于基體支承件與基體之間；將可UV固化墨水噴射到基體上，其中一些墨水通過基體的孔到達(dá)所述材料層上；將噴射的可UV固化墨水暴露在UV光中；從所述支承件上去除基體；從所述保護(hù)材料層上擦掉暴光后的可UV固化墨水。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于所述非粘附性保護(hù)材料是支承件上的涂層材料，UV墨水噴射在所述涂層材料上并至少部分地固化，涂層材料具有足夠高的附著力，以防止所述墨水受基體在支承件上滑動(dòng)的摩擦力作用而被從涂層上擦掉，但涂層材料本身具有足夠低的附著力或?qū)⑺龈街?gòu)造成足夠低，以允許所述墨水從支承件上清除；以及紡織品支承在基體支承件上，與非粘附性保護(hù)材料層接觸。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于紡織品在基體支承件上的支承包括以張緊狀態(tài)延伸基體，從而至少在打印頭與基體支承件之間的區(qū)域內(nèi)使紡織品與鄰接非粘附性保護(hù)材料層的基體支承件相隔。
51.一種噴墨打印設(shè)備，包括基體臺(tái)；附著在臺(tái)上的非粘附性保護(hù)材料層，其用于收集噴射到臺(tái)上多孔基體并穿過多孔基體的墨水，以避免基體支承件接觸墨水；指向臺(tái)的噴墨打印頭；固化頭，其定位在臺(tái)的附近，以便于將從打印頭噴射到臺(tái)上基體的墨水固化。
52.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于非粘附性保護(hù)材料是TEFLON。
53.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于固化頭包括初級(jí)UV光固化源，其用于將噴射在位于臺(tái)上的基體上的墨水暴光。
54.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于固化源安裝在裝有打印頭的滑架之上或附近，以便在墨水達(dá)到基體后立即將墨水固化，使墨點(diǎn)在在流入基體或擴(kuò)展之前被固定。
55.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于UV源的焦距足夠長(zhǎng)，從而使光穿過基體上的孔并將底層的墨水固化。
56.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于非粘附性保護(hù)材料是臺(tái)上的涂層材料，UV墨水噴射在涂層材料上并至少部分地固化，涂層材料具有足夠高的附著力，以防止所述墨水受基體在臺(tái)上滑動(dòng)的摩擦力作用而被從涂層上擦掉，但涂層材料具有足夠低的附著力或?qū)⑺龈街?gòu)造成足夠低，以允許所述墨水從臺(tái)上清除。
57.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備，還包括導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)并定位成用于支承基體，使基體至少在打印頭與基體臺(tái)之間的區(qū)域靠近但不接觸非粘附性材料。
58.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其特征在于導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括橫向延伸的成套張緊元件，一套位于打印頭的上游，一套位于打印頭的下游，使基體處于拉伸狀態(tài)，靠近但不接觸臺(tái)。
59.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其特征在于導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括橫向延伸的成對(duì)輥，一對(duì)位于打印頭的上游，一對(duì)位于打印頭的下游，使基體靠近但不接觸臺(tái)。
60.一種噴墨打印設(shè)備，包括基體支承件；非粘附性保護(hù)材料層，其附著在支承件上，用以收集噴射到支承件上多孔基體并穿過多孔基體的墨水，以避免基體支承件接觸墨水；指向支承件的噴墨打印頭；固化頭，其定位在臺(tái)的附近，以便將從打印頭噴射在位于支承件上的基體上的墨水固化。
61.一種噴墨打印設(shè)備，包括噴墨打印頭，其用于將可UV固化墨水噴射到基體上；UV固化頭，其用于至少部分地固化噴射到基體上的可UV固化墨水；以及加熱了的板，其用于熱接觸帶有至少部分固化了的可UV固化墨水的基體。
62.如權(quán)利要求38到61中任一所述的設(shè)備，還包括用于清潔噴墨打印頭的裝置。
63.一種噴墨打印設(shè)備，包括機(jī)架，其上具有基體支承區(qū)；噴墨打印頭，其用于將可UV固化墨水噴射到位于基體支承區(qū)上的基體上；UV源，其用于使位于基體上的可UV固化墨水基本固化；以及打印頭清潔工位，其設(shè)在基體支承區(qū)旁邊，并且具有用于清洗打印頭和擦拭打印頭的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于大面積基體例如大寬度的紡織物品上的噴墨打印方法和設(shè)備。打印頭由線性伺服電機(jī)(633)驅(qū)動(dòng)，在延伸于基體上的橋(630)上運(yùn)動(dòng)。噴墨的時(shí)間與打印頭(640，641)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，因此打印頭快速運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)打印頭在橋上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在打印頭加速或減速的同時(shí)噴射墨水。優(yōu)選地，可紫外光(UV)固化的墨水噴射并首先被UV光(645，646)部分固化，接著受到加熱，更徹底地減少基體上墨水的未固化單體。優(yōu)選地，熱量的傳遞是通過將基體與加熱了的板(661，662)接觸。所提供的噴墨打印使用可紫外光(UV)固化的或其它可固化的成分或者穩(wěn)定或其它可打印的物質(zhì)。在一些實(shí)施例中，UV墨水中含有染料成分。墨水噴射到基體上，接著被固化，再加熱固定染料。在聚酯上，升華染料基的UV墨水打印是優(yōu)選的。釋放層的保護(hù)材料(702，704)，例如TEFLON膜或薄帶，覆蓋基體支承件(705，706)。待打印的多孔基體，例如紡織材料(711)，支撐在或位于此支承件上。墨水噴射到基體上，其中一些墨水通過基體中的孔并到達(dá)保護(hù)材料。優(yōu)選地使用可UV固化墨水，并被UV光固化頭的UV光暴光，將墨水固化在基體上。UV固化光具有足夠長(zhǎng)的焦距，聚焦在基體的表面上；當(dāng)墨水穿過基體的孔到達(dá)保護(hù)材料時(shí)，將墨水固化在保護(hù)材料上。當(dāng)基體從支承件上去除時(shí)，保護(hù)材料上固化的墨水可以從保護(hù)材料上擦掉。保護(hù)材料可以涂在支承件上，基體在其上面滑動(dòng)或帶與基體一起運(yùn)動(dòng)。紡織材料基體可以通過烤或修剪，將可能堵塞打印頭的絨毛從織物上去除。還提供了打印頭清潔工位。
文檔編號(hào)B41J11/00GK1678458SQ02810695
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者理查德·N·科多, 威廉·W·科蘭, 羅伯特·B·科默福德, 安杰洛·夸特羅喬基, 米蘭·巴多維納茨 申請(qǐng)人:L&P產(chǎn)權(quán)管理公司