BR112013015256B1

BR112013015256B1 - Aparelho de impressão

Info

Publication number: BR112013015256B1
Application number: BR112013015256-7A
Authority: BR
Inventors: Matthew Tennis; Josh Samuel; Paul Edwards
Original assignee: Electronics For Imaging, Inc
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2020-09-29
Also published as: KR20130103790A; BR112013015256A2; KR101527846B1; RU2013132540A; US9487010B2; WO2012083028A1; EP2652173A1; US20120154473A1; CN103370444B; AU2011343743B2; EP2652173A4; WO2012083028A4; EP2652173B1; AU2011343743A1; CN103370444A

Abstract

impressora de jato de tinta com níveis controlados de oxigênio. a presente invenção refere-se a um aparelho de impressão em linha com uma estação de inércia que libera uma atmosfera tendo uma composição ótima para tornar inerte uma camada de tinta, tal que a irradiação com led cura adequadamente a tinta. um processo para configurar o ambiente de impressão para liberar uma atmosfera tendo uma composição ótima para tornar inerte uma camada de tinta, tal que a irradiação com led cura adequadamente a tinta.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Esse pedido reivindica a prioridade para o Pedido de Patente U.S. No. 12/968.730, depositado em 15 de dezembro de 2010, que é incorporado aqui por referência na sua íntegra.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO TÉCNICO

[0002] A invenção refere-se ao campo da impressão com jato de tinta. Mais especificamente, a invenção refere-se a um processo para controlar a composição de uma atmosfera exposta a uma tinta curável em um processo de impressão por cura com radiação.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0003] A impressão com jato de tinta envolve produzir uma imagem digital sobre um substrato impulsionando gotículas do material líquido (tinta) sobre o substrato. As soluções de impressão com jato de tinta podem envolver o uso de camadas de base, radiação eletromagnética, cura e inércia de uma região de impressão com uma atmosfera de inércia.

[0004] Algumas soluções de impressão envolvem aplicar uma camada base em um substrato antes de imprimir uma imagem desejada. Por exemplo, a fim de imprimir imagens coloridas sobre substratos não brancos, tais como substratos coloridos ou transparentes, tipicamente é necessário depositar uma camada de tinta branca para servir como um fundo para as tintas coloridas. Também, para imprimir uma imagem multicolorida em um substrato preto ou colorido, a área do substrato na qual a imagem deve ser impressa é primeiro pré-revestida com uma camada de tinta branca e depois a imagem é impressa em cima da camada pré-revestida de branco. A camada de fundo branca impede que as cores na imagem sejam distorcidas pelo substrato pre- to ou colorido.

[0005] Adicionalmente, quando imprimindo em um substrato transparente, as tintas coloridas podem ser aplicadas no lado inverso do substrato, de modo que a imagem pode ser vista através do lado frontal do substrato. Depois, uma camada de tinta branca é impressa sobre o padrão de tinta colorida em uma etapa pós-cobertura. A camada "pós-cobertura" branca serve como um fundo, de modo que as cores da imagem aparecem apropriadamente quando vistas a partir do lado frontal do substrato transparente. Em alguns casos, o substrato transparente é então laminado sobre um segundo substrato transparente, tal como uma janela, de modo que a imagem colorida fica protegida entre os dois substratos transparentes.

[0006] Os requerentes desenvolveram métodos e aparelhos para imprimir uma camada de cobertura na publicação da Patente dos Estados Unidos copendente No. 20060158473, depositada em 19 de janeiro de 2006, intitulada Methods and apparatus for backlit and dualsided imaging,que é incorporada aqui na sua íntegra.

[0007] De acordo com a publicação da Patente dos Estados Unidos No. 20060158473, uma formação de cabeçotes de impressão dispostos ao longo de um único eixo geométrico do cabeçote de impressão é configurada para imprimir imagens e uma camada de cobertura em um substrato durante uma única etapa de impressão (isto é, sem exigir processamento separado pré-cobertura ou pós-cobertura). Em particular, um aparelho de impressão deposita uma primeira camada da imagem sobre um substrato, depois deposita uma camada de cobertura sobre a primeira camada da imagem e depois deposita uma segunda camada de imagem sobre a camada de cobertura.

[0008] A camada de cobertura pode compreender um fluido de impressão especializado, tal como uma tinta substancialmente branca. O substrato é muitas vezes um material substancialmente translúcido ou substancialmente claro, tal como vidro ou mídia plástica. Na realidade, essas técnicas de impressão são úteis para formação de imagens iluminadas por trás e formação de imagens de lado duplo.

[0009] Embora as técnicas básicas de cobertura de base tenham sido previamente desenvolvidas, existe uma necessidade na técnica por métodos e sistemas para controlar a qualidade e as características da camada base, em que essas características afetam a imagem sobreposta. Atualmente, características, tais como ganho de pontos, adesão entre camadas e escorregamento, são controladas usando aditivos, tal como tensoativos com base em silicone.

[00010] Adicionalmente, um gás inerte, tal como nitrogênio ou bió- xido de carbono, é geralmente usado em processos curáveis por radiação para aumentar a velocidade da cura, particularmente cura da superfície reduzindo o oxigênio que reduz a velocidade da cura como resultado das reações competitivas de extinção tripla e radical.

[00011] Algumas soluções de impressão também envolvem a cura por luz das tintas. Técnicas conhecidas de cura de tinta envolvem usar uma formulação de tinta específica e expô-la à energia de uma fonte de radiação eletromagnética. A meta em ambas a impressão convencional e com jato de tinta é possibilitar a cura com dose reduzida e ou força de radiação actínica. A cura das formulações da tinta química líquida tem sido uma prática estabelecida por muitos anos. A cura com ultravioleta, uma formulação química líquida compreendendo fotoinici- adores, monômeros e oligômeros e possivelmente pigmentos e outros aditivos é exposta à luz ultravioleta, dessa forma convertendo a formulação química líquida para um estado sólido.

[00012] A cura da tinta envolve direcionar fótons, tipicamente com comprimentos de onda no espectro ultravioleta, sobre um depósito de tinta. Os fótons interagem com os fotoiniciadores presentes na tinta, criando os radicais livres. Os radicais livres criados iniciam e propa- gam a polimerização (cura) dos monômeros e oligômeros dentro da tinta. Essa reação em cadeia resulta na cura da tinta para um sólido de polímero. Entretanto, a presença do oxigênio na superfície da tinta inibe a ocorrência de tal reação em cadeia dentro da tinta. Isso é frequentemente chamado inibição do oxigênio.

[00013] Na cura normal com ultravioleta em um ambiente de ar, uma alta quantidade de energia ultravioleta e/ou uma alta concentração do fotoiniciador são necessárias para obter a cura completa, comparado com a força do ultravioleta e a concentração de fotoiniciador necessárias em um ambiente de cura sem oxigênio. Concentrações mais altas de fotoiniciador podem afetar prejudicialmente as propriedades finais da película e aumentar os custos da tinta. Energia mais elevada de ultravioleta necessária para superar a inibição do oxigênio aumenta os requisitos de força e calor gerados na amostra.

[00014] Soluções comuns para proporcionar cura menos reativa incluem suplantar completamente o oxigênio atmosférico com um gás menos reativo, tal como o nitrogênio na zona de cura. Por exemplo, a Patente dos Estados Unidos No. 6.126.095 para Matheson e outros, intitulada "Ultraviolet Curing Apparatus Using an Inert Atmosphere Chamber"ensina um aparelho de cura compreendendo uma câmara de cura para acomodar uma atmosfera controlada. A câmara de cura inclui entradas e conjuntos de bico para suprir gás menos reativo para dentro da câmara e manter uma atmosfera menos reativa nela.

[00015] A técnica anterior envolve abordagens especializadas e caras para produzir condições de cura com oxigênio reduzido, mas carecem de atingir praticabilidade para sistemas comuns de impressão com jato de tinta. Por exemplo, câmaras de cura demandam um grande espaço e são tipicamente caras para obter, operar e manter. Adicionalmente, grandes câmaras de cura têm níveis inaceitáveis de consumo de força e produção de calor, exigindo o uso de dissipadores de calor e outros sistemas de esfriamento.

[00016] De acordo com o estado atual da técnica, embora a adição de um tensoativo em uma base, tal como uma cor clara ou branca, possibilite a expansão suficiente e uma superfície lisa, a adesão e a qualidade da impressão da camada impressa subsequente podem ser impactadas negativamente. Isso é particularmente pertinente para a impressão com jato de tinta onde gotas precisam expandir espontaneamente para cobrir a superfície e não existe pressão de contato para aumentar a expansão que é encontrada em muitos processos de impressão convencionais. Para a impressão com jato de tinta, algumas das práticas atuais acima mencionadas, tal como o uso de agentes foscos particulados, não estão acessíveis. Isso é porque o tamanho do particulado, a fim de ser efetivo, excede o tamanho que o cabeçote de impressão pode acomodar.

[00017] Adicionalmente, a maioria das soluções atuais de cura da tinta utiliza lâmpadas de arco de alta pressão para cura. Entretanto, existem várias desvantagens para essas técnicas.

[00018] Primeiro, os sistemas típicos de cura com luz que usam lâmpadas de arco possuem uma área de cobertura física muito grande. No caso de um sistema para a impressão da camada base seguida por uma camada superior, uma primeira impressora tendo uma estação de cura com UV deposita e cura a camada base enquanto uma impressora adicional é necessária para depositar a camada superior. Seria altamente benéfico reduzir o tamanho físico das impressoras com estações de cura por luz. Da mesma forma, seria altamente benéfico eliminar a necessidade de duas impressoras em um processo de impressão de duas etapas.

[00019] Também, os sistemas atuais conhecidos de cura por luz que usam lâmpadas de arco de alta pressão produzem um nível de calor muito elevado. Esse alto nível de calor impede que uma lâmpada de cura tradicional seja colocada em linha com outros processos de impressão. Dessa maneira, dissipadores de calor são necessários para remover o calor excessivo. Da mesma forma, técnicas tradicionais de impressão com cura por luz liberam ozônio que precisa ser evacuado ou de outra forma removido.

[00020] Portanto, existe uma necessidade na técnica por uma solução que proporcione a cura adequada sem exigir uma grande área de cobertura, sem exigir grandes quantidades de força e sem produzir níveis inaceitáveis de calor enquanto ao mesmo tempo mantendo níveis aceitáveis de qualidade de impressão e adesão entre camadas. SUMÁRIO DA INVENÇÃO.

[00021] Em vista do precedente, a invenção apresenta um aparelho de impressão em linha de pequena área de cobertura com uma estação de inércia que libera uma atmosfera tendo uma composição ótima para tornar inerte um depósito de tinta, tal que a luz gerada por um diodo emissor de luz (LED) cura adequadamente a tinta. Da mesma forma, a invenção apresenta um processo para configurar um ambiente de impressão para liberar uma atmosfera tendo uma composição ótima para tornar inerte uma camada de tinta, tal que a radiação do LED cura adequadamente a tinta.

[00022] A invenção também apresenta um sistema de impressão com uma fonte de ar pressurizado e fonte de nitrogênio configuradas para controlar os níveis de oxigênio e gás inerte em uma região de inércia de uma impressora. Da mesma forma, a invenção apresenta um sistema de impressão tendo uma fonte de ar comprimido, um gerador de nitrogênio para controlar os níveis de oxigênio e gás inerte em uma região de inércia de uma impressora.

[00023] A invenção também apresenta um ambiente de impressão operado por computador que permite que um usuário controle a pureza do gás inerte para liberar para uma estação de inércia que libera uma atmosfera para tornar inerte uma camada de tinta em um sistema de cura com LED.

[00024] A invenção também apresenta um método para controlar dinamicamente atributos de superfície em uma tarefa de impressão aceitando instruções de um computador controlado pelo usuário para alterar a dita pelo menos uma variável do método de impressão, em que a alteração da dita pelo menos uma variável do método de impressão muda pelo menos um atributo de impressão da dita tarefa de impressão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00025] A figura 1A ilustra um aparelho de impressão com jato de tinta configurado para depositar uma camada base que é curada com uma formação de diodos emissores de luz antes que uma camada de tinta colorida seja depositada sobre a camada base curada de acordo com algumas modalidades da invenção;

[00026] A figura 1B ilustra um aparelho de impressão com jato de tinta 199 com um conjunto de cabeçotes de impressão da camada base, uma região de inércia, uma lâmpada de cura e uma região de impressão colorida de acordo com algumas modalidades da invenção,

[00027] A figura 2 ilustra um processo de impressão de tinta de cura por luz em uma região de inércia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[00028] A figura 3A ilustra um exemplo de um sistema de impressão com uma fonte de ar pressurizado e fonte de nitrogênio configuradas para controlar os níveis de oxigênio e gás inerte em uma região de inércia de uma impressora;

[00029] A figura 3B ilustra um exemplo de um sistema de impressão tendo uma fonte de ar comprimido, um gerador de nitrogênio para controlar os níveis de oxigênio e gás inerte em uma região de inércia de uma impressora;

[00030] A figura 4A é uma página impressa usando uma tinta de jato de tinta branca curável com UV de passagem única que foi formulada para curar sob uma fonte de luz de LED;

[00031] A figura 4B é uma página impressa aplicando a fonte de nitrogênio de alta pureza sobre a tinta branca impressa quando ela passa sob a unidade de cura que altera a cura da superfície e produz uma superfície dura curada vítrea e

[00032] A figura 4C é uma página impressa pela aplicação de uma fonte de nitrogênio de pureza inferior em cima de uma tinta impressa quando ela passa sob a unidade de cura que altera a cura da superfície e permite uma superfície curada vítrea.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00033] Sistemas e métodos são apresentados para introduzir um gás pelo menos parcialmente inerte em uma região de cura de um aparelho de impressão para ajudar em uma cura ideal da tinta.

[00034] Para finalidades da invenção, o termo "inerte" significará uma atmosfera tendo um nível reduzido de qualquer substância que inibe a taxa de cura desejada para a tinta. Nas modalidades atualmente preferidas, "inerte" se refere a uma atmosfera tendo um nível reduzido de oxigênio gasoso enquanto isso foi feito com níveis maiores de nitrogênio, esses com conhecimento na técnica tendo o benefício dessa revelação entenderão facilmente que "inerte" pode se referir à redução de oxigênio por meio de outros gases não reativos.

[00035] Como explicado acima, o estado atual da técnica de impressão com jato de tinta utiliza lâmpadas de alta potência para cura de uma tinta da camada base. Como mencionado acima, esses sistemas impedem que o processo de impressão de duas etapas, de cobertura de base e cobertura superior seja executado em linha devido às preocupações de cura e calor. Nas modalidades atualmente preferidas da invenção, diodos emissores de luz (LEDs) são utilizados para melhorar os sistemas quentes, volumosos da técnica anterior. Adicionalmente, os LEDs aumentam a uniformidade da cura e aumentam a longevidade da impressora. De acordo com a invenção, um processo de cura aperfeiçoado permite o projeto da estação de cura de baixo perfil, pouco calor que não exige um processo segmentado de duas impres-soras.

[00036] Em algumas modalidades da invenção, uma atmosfera inerte (de oxigênio reduzido) é introduzida em uma região de cura de um aparelho de impressão para obter cura suficiente quando usando tintas que curam por meio de um mecanismo de radical livre que é iniciado pela radiação actínica. Surpreendentemente, nós verificamos que o uso de níveis mais altos de pureza não produz as características de superfície necessárias e que controlar o nível do oxigênio no gás inerte produz resultados melhores.

[00037] Nas modalidades atualmente preferidas da invenção, o nível de oxigênio no gás inerte é ajustado a fim de controlar as características de superfície das camadas impressas.

[00038] Também nas modalidades atualmente preferidas, uma tinta de jato de tinta curável com ultravioleta (UV) branca é impressa sobre um substrato em uma atmosfera pelo menos parcialmente inerte. Em algumas modalidades da invenção, a tinta branca age como uma camada base para uma ou mais camadas subsequentes de tinta colorida.

[00039] A figura 1A ilustra um aparelho de impressão com jato de tinta 100 configurado para depositar uma camada base que é curada com uma formação de diodos emissores de luz (LED) antes que uma camada de tinta colorida seja depositada na camada base curada. O aparelho de impressão com jato de tinta 100 pelo menos compreende um rolo de impressão 102, um cabeçote de impressão da camada base 103, uma região de cura 106 com uma lâmpada de cura 14 e uma região de impressão colorida 105 tendo uma pluralidade de cabeçotes de impressão.

[00040] De acordo com a figura 1A, o substrato 101 atravessa o rolo de impressão 102, como indicado por uma seta, e direcionado através de uma série de aplicadores de impressão. O substrato 102 é exposto primeiro a um conjunto de cabeçotes de impressão da camada base 103 para aplicar uma camada base ao substrato. Nas modalidades atualmente preferidas das invenções, os cabeçotes de impressão da camada base 103 são configurados para jorrar a tinta branca. Em algumas modalidades da invenção, os cabeçotes de impressão da camada base 103 são configurados para aplicar uma camada de fluxo de tinta branca para cobrir substancialmente toda a face do substrato 101. Em algumas outras modalidades da invenção, os cabeçotes de impressão da camada base 103 são configurados para colorir pontualmente áreas particulares do substrato 101 que receberão subsequentemente uma camada de impressão sobreposta colorida (como explicado abaixo) ou que de outra forma serão deixadas brancas. Aqueles versados na técnica tendo o benefício dessa revelação facilmente verificarão que qualquer número de técnicas de camada base, não conhecidas ou mais tarde desenvolvidas, se beneficiará igualmente dos ensinamentos da invenção, como revelado amplamente aqui.

[00041] O substrato 101 recebe pelo menos alguma camada base de tinta antes de ser transportado para uma região de cura 106 do aparelho de impressão com jato de tinta 100. A região de cura 106 inclui uma lâmpada de cura 104 para expor a camada base com a iluminação eletromagnética, dessa forma curando a tinta depositada. Como explicado acima, nas modalidades atualmente preferidas da invenção, a lâmpada de cura 104 compreende diodos emissores de luz (LEDs). Entretanto, será facilmente evidente para aqueles versados na técnica tendo o benefício da revelação que outros tipos de tecnologia de ilumi-nação são aplicáveis igualmente.

[00042] Nas modalidades atualmente preferidas da invenção, a lâmpada de cura 104 é configurada para emitir luz na faixa do ultravioleta (UV). Entretanto, esses versados na técnica tendo o benefício dessa revelação facilmente verificarão que várias outras cores visíveis e invisíveis e nível de brilho são igualmente aplicáveis para realizar a invenção, como revelado amplamente aqui.

[00043] A seguir, o substrato 101 com uma camada base curada é transportado para uma região de impressão colorida 105. Como mostrado na figura 1A, a região de impressão 105 inclui cabeçotes de impressão definindo o modelo de cor CMYK. Entretanto, será facilmente evidente para aqueles versados na técnica tendo o benefício da revelação que outros modelos de cor, agora conhecidos ou mais tarde desenvolvidos, são igualmente aplicáveis para realizar a invenção, como revelado amplamente aqui.

[00044] Nas modalidades atualmente preferidas da invenção, a tinta da camada base de jato de tinta curável com UV branca é impressa sobre um substrato e curada usando luzes de LED sob um nível controlado de um gás inerte, tal como nitrogênio. A figura 1B ilustra uma vista da região de impressão de um aparelho de impressão com jato de tinta 199 configurado para depositar uma camada base em um substrato sob um nível controlado de nitrogênio que é curado com uma formação de diodos emissores de luz (LED) antes de uma camada de tinta colorida ser depositada na camada base curada.

[00045] A figura 1B ilustra um aparelho de impressão com jato de tinta 199 com um rolo de impressão 198 para sustentar um substrato (não mostrado) na direção das setas. Um conjunto de cabeçotes de impressão da camada base 197 é configurado para aplicar uma camada base de tinta quando o substrato é transportado sob ele. O substrato tendo uma camada base impressa sobre ele é então transportado através de uma região de inércia 196 compreendendo um aplicador do gás inerte 195. O substrato então percorre para uma região de cura 194 com uma lâmpada de cura 193 e uma região de impressão colorida 192 tendo uma pluralidade de cabeçotes de impressão 191.

[00046] Embora a figura 1B descreva um sistema para suprir uma região de cura com um gás inerte em uma impressora de cabeçote de impressão fixa tendo um rolo de impressão para sustentar um substrato móvel, será facilmente evidente para aqueles versados na técnica tendo o benefício dessa revelação que o gás inerte pode ser usado em qualquer região de cura para qualquer tipo de impressora, agora conhecida ou mais tarde desenvolvida.

[00047] A figura 2 ilustra um processo de impressão 200 da tinta de cura por luz em uma região de inércia de acordo com algumas modalidades da invenção. O processo 200 começa iniciando uma tarefa de impressão 201 que envolve transportar um substrato através de uma série de regiões ou zonas de impressão em linha. Primeiro, o substrato é transportado para uma zona de impressão da camada base 202 onde uma camada base é aplicada ao substrato 203. A camada base é preferivelmente branca.

[00048] A seguir, o substrato, com uma camada base aplicada, é transportado para uma zona de inércia 204 do aparelho de impressão onde o substrato é exposto a um gás inerte 205. O substrato é então transportado para uma região de cura 206 e iluminado 207, dessa forma curando a camada base. Finalmente, o substrato tendo uma camada base curada é transportado para uma região de camada superior 208 e uma camada de camada superior é aplicada nele 209.

[00049] Usando o sistema e processo como geralmente descritos na figura 1B e figura 2, a qualidade da superfície da imagem impressa e a adesão entre camadas das camadas coloridas subsequentes variam com a mistura particular da atmosfera ambiental, isto é, ar, e um gás inerte. A qualidade da superfície se refere ao acabamento da imagem, isto é, lisura. A adesão entre camadas se refere à facilidade ou dificuldade relativa para remover a camada colorida de tinta da camada branca pelo arranhão ou pelo sombreamento cruzado e teste de fita. Usando a observação que os atributos de impressão variam com misturas variadas de composição da atmosfera, os inventores conduziram experimentos para examinar como os níveis variados de nitrogê-nio e de oxigênio presentes em uma região de inércia de um processo de impressão afetam a qualidade da imagem impressa.

[00050] Os inventores verificaram que um alto nível de pureza do nitrogênio produz uma superfície branca lisa na qual a camada subsequente de tintas coloridas, quando impressa sobre essa superfície, expande e produz uma imagem de alta qualidade. Nessa superfície, enquanto a qualidade da impressão é boa, nós verificamos que a adesão entre camadas entre as tintas coloridas e a camada branca é fraca. Por outro lado, a cura da camada branca sem o uso de um gás inerte resulta em boa adesão entre camadas. A boa adesão entre camadas descreve geralmente um substrato impresso no qual é difícil remover a camada colorida de tinta da camada branca raspando-a ou pelo sombreamento cruzado e teste de fita. Nesses casos, embora a adesão entre camadas tenha sido suficiente, a expansão da segunda camada de tintas coloridas na camada branca insuficientemente curada foi fraca, produzindo uma imagem falhada com linhas observáveis entre jatos individuais.

[00051] Portanto, é desejável ter o controle sobre a quantidade de nitrogênio e oxigênio em um processo de cura a fim de controlar a qualidade da impressão. Na realidade, as modalidades atualmente preferidas da invenção envolvem um processo pelo qual o gás inerte que envolve a área onde a luz UV está colidindo sobre a tinta recentemente impressa tem um nível controlado de oxigênio a fim de obter as características de superfície. Em uma modalidade particular, uma tinta de jato de tinta branca é impressa sobre um substrato e uma lâmpada de LED é usada para curar a tinta sob uma concentração contro-lada de oxigênio a fim de obter as características necessárias, isto é, tanto a expansão suficiente das tintas subsequentemente impressas quanto a boa adesão entre camadas.

[00052] Em algumas modalidades da invenção, uma composição estática do gás inerte é estabelecida com base nas características de impressão resultantes e essa composição é usada exclusivamente. Em algumas outras modalidades da invenção, um controlador configurado para ajustar a composição do gás inerte é configurável dinamicamente, tal que as características de impressão resultantes são ajustáveis.

[00053] Nas modalidades atualmente preferidas da invenção, um sistema de impressão inclui um controlador do gás inerte para controlar os níveis de oxigênio e gás inerte em uma região de inércia de uma impressora.

[00054] A figura 3A ilustra um exemplo de um sistema de impressão 300 tendo uma impressora 305, fonte de nitrogênio 301, uma fonte de ar 302, um conector de três vias 303 e uma válvula de fluxo de ar 304 para controlar os níveis de oxigénio e gás inerte em uma região de inércia de uma impressora 305. A impressora 305 recebe as tarefas de impressão de um ou mais computadores 306.

[00055] De acordo com a figura 3A, uma composição de gás de nitrogênio de alta pureza da fonte de nitrogênio 301 é contaminada intencionalmente com oxigênio da fonte de ar 302. A taxa de fluxo do ar da fonte de ar 302 é medida usando uma válvula de fluxo de ar 304 para controlar a quantidade da contaminação de ar intencional. Em algumas modalidades da invenção, a fonte de ar é uma bomba de ar. Em algumas outras modalidades, a fonte de ar é um recipiente de oxi-gênio pressurizado.

[00056] Em algumas modalidades, um conector de três vias 303 acopla a fonte de nitrogênio 301, a fonte de ar 302 e um aplicador de nitrogênio (não mostrado) na impressora 305. A pureza da fonte de nitrogênio é fixada; portanto, quando a válvula de fluxo de ar é aberta, a pureza da corrente do nitrogênio é reduzida. Nas modalidades atualmente preferidas da invenção, o aplicador de nitrogênio é colocado antes de uma lâmpada de LED (não mostrada), como explicado acima.

[00057] Em algumas modalidades da invenção, a válvula de fluxo de ar 304 é acoplada com um computador do usuário 306. O computador do usuário 306 compreende pelo menos um processador, uma memória, um monitor, um dispositivo de entrada do usuário e uma interface gráfica do usuário. De acordo com essas modalidades, o usuário pode ajustar os níveis para a composição do gás liberado para a impressora 305. Dessa forma, o usuário pode ajustar a qualidade de impressão resultante. Em algumas modalidades, a impressora 305 recebe uma tarefa de impressão de um primeiro computador e a pureza do gás inerte é controlada por um computador adicional. Em algumas outras modalidades, o mesmo computador inicia as tarefas de impressão e controla o nível de pureza do gás inerte.

[00058] Em algumas outras modalidades da invenção, um gerador de nitrogênio com base em membrana é usado para suprir o gás inerte, em que a pressão do ar que chega e o fluxo são usados para controlar o nível de oxigênio do gás inerte. Essas modalidades substituem essas modalidades usando uma fonte de nitrogênio, uma fonte de ar e um misturador. Na realidade, a eliminação dos tanques de nitrogênio ou de oxigênio elimina a necessidade de tanques de nitrogênio ou de oxigênio consumível que exigem constantemente substituição e que podem ser caros. Além do mais, a eliminação dos tanques reduz ainda a área de cobertura do sistema.

[00059] Em algumas modalidades da invenção, um processo de separação do gás de adsorção é usado para gerar nitrogênio. Em algumas outras modalidades, uma membrana de separação do gás é usada para gerar nitrogênio. De acordo com as modalidades nas quais uma membrana é usada, uma fonte de ar comprimido libera o ar que é primeiro limpo para remover o vapor do óleo ou o vapor de água. O ar comprimido limpo é então conduzido através de uma série de membranas para separar o oxigênio do ar, resultando em um gás tendo níveis mais elevados de nitrogênio. A quantidade resultante de nitrogênio no gás resultante pode ser controlada mudando a pressão do sis-tema e a taxa de fluxo do ar através do sistema. Dessa forma, o gás inerte resultante é controlável.

[00060] A figura 3B ilustra um exemplo de um sistema de impressão 399 tendo uma fonte de ar comprimido 398, um gerador de nitrogênio 397 e um medidor de fluxo 396 e uma impressora 395.

[00061] A fonte de ar comprimido 398 é presa na entrada do gerador de nitrogênio 397. A pureza do nitrogênio separado que sai do gerador é controlada pela pressão e taxa de fluxo do gás percorrendo através da(s) membrana(s) do gerador de nitrogênio 397. À medida que a pressão é aumentada, a pureza do nitrogênio de saída aumenta. À medida que a taxa de fluxo do gás através da membrana é aumentada, a pureza da saída diminui. A saída do gerador de nitrogênio 397 é presa na entrada de um medidor de fluxo 396 para controlar a quantidade de nitrogênio aplicado na impressora 395. A saída do medidor de fluxo é presa no aplicador de nitrogênio (não mostrado). O aplica- dor de nitrogênio é colocado na impressora 395, antes da lâmpada de cura, de modo que a cura acontece sob uma atmosfera controlada.

[00062] Em qualquer uma das modalidades, a conexão com o aplicador de nitrogênio pode ser interrompida e um sensor de O2 pode ser colocado em linha para determinar a sua concentração de N2.

[00063] Em algumas modalidades da invenção, o gerador de nitrogênio 397 é acoplado com o computador de um usuário 394. O computador do usuário 394 compreende pelo menos um processador, uma memória, um monitor, um dispositivo de entrada do usuário e uma interface gráfica do usuário. De acordo com essas modalidades, o usuário pode ajustar os níveis para a composição do gás liberado para a impressora 395. Dessa forma, o usuário pode ajustar a qualidade de impressão resultante.

[00064] Como será entendido por aqueles familiarizados com a técnica, a invenção pode ser personificada em outras formas específicas sem se afastar do espírito ou das suas características essenciais. Da mesma forma, a nomeação particular e a divisão dos membros, traços, atributos e outros aspectos não são obrigatórios ou significativos, e os mecanismos que implementam a invenção ou seus aspectos podem ter nomes, divisões e/ou formatos diferentes. Dessa forma, a revelação da invenção é planejada para ser ilustrativa, mas não limitadora, do escopo da invenção, que é apresentado nas reivindicações seguintes.

Exemplo

[00065] Exemplos do processo de impressão são descritos abaixo. Exemplos representativos de amostras impressas sob vários níveis de oxigênio são discutidos aqui com referência às figuras 4A, 4B e 4C.

[00066] Na técnica anterior, o foco está na diminuição da energia necessária para cura pela diminuição do oxigênio para um nível tão baixo quanto possível no ambiente de cura. O exemplo aqui mostra que níveis extremamente baixos de oxigênio não produzem características de impressão ideais. Ao contrário, existe uma faixa ideal de concentração de oxigênio que produzirá ótimas características de impressão incluindo, mas não limitado à resistência a desfiguração, ganho de pontos e adesão.

[00067] Nesse exemplo, uma impressora é descrita que deposita uma tinta branca formulada para curar sob uma fonte de luz de LED. Essa tinta branca é compreendida de monômeros e de oligômeros de acrilato, fotoiniciador, pigmento disperso e aditivos. Misturas de monômeros e oligômeros de acrilato são encontradas em concentrações de 30 a 70% em peso, mais idealmente de 40-60% em peso. Misturas de fotoiniciadores escolhidos para reagir sob uma fonte de luz de LED são encontradas em concentrações de 3-15% em peso, mais idealmente de 5-10% em peso. O pigmento disperso é compreendido de monômeros, oligômeros, dispersantes e pigmento de bióxido de titânio. O pigmento de bióxido de titânio é encontrado em concentrações de 10-40% em peso, mais idealmente 15-30% em peso.

[00068] Nesse exemplo, a impressora utiliza cabeçotes de impressão para depositar a tinta branca curável com LED em um substrato transparente ou colorido. Com o depósito, o acionamento do rolo da impressora move o substrato com a tinta depositada para uma região de aplicação de nitrogênio. A aplicação do nitrogênio desloca a composição da atmosfera ambiente, substituindo o espaço acima da tinta branca depositada por uma atmosfera de oxigênio controlado. O substrato e a atmosfera alterada continuam a mover para a região de cura com LED, onde a lâmpada do LED cura o depósito branco. O rolo continua para a região de cor da impressão sobreposta, onde os cabeçotes de impressão depositam cores adicionais na tinta branca curada. O rolo continua a percorrer para uma lâmpada de vapor de mercúrio a fim de curar as cores adicionais.

[00069] As figuras 4A, 4B e 4C são exemplos de impressões geradas com a tinta branca curada em atmosferas com várias concentrações de oxigênio.

[00070] A figura 4A é uma página impressa usando uma tinta de jato de tinta branca curável com UV de passagem única que foi formu- lada para cura sob uma fonte de luz de LED. Sem usar uma atmosfera inerte quando as tintas são curadas, a superfície da tinta curada terá um acabamento fosco. Além de ser fosca, a superfície da tinta curada é mais lisa e pode desfigurar quando arranhada. A cura fraca da superfície não produz uma superfície adequada para a impressão sobreposta, já que os tamanhos do ponto da tinta sobreposta não são suficientes para obter o enchimento de cor sólida e as imagens aparentam distorcidas como mostrado na figura 4A. A concentração típica de oxigênio de uma atmosfera padrão é ao redor de 21%.

[00071] A figura 4B é uma página impressa pela aplicação da fonte de nitrogênio de alta pureza sobre a tinta branca impressa. A concentração do oxigênio nesse exemplo varia de 3-0% e mais idealmente de 1%-0%. A atmosfera quando o depósito de tinta passa sob a unidade de cura altera a cura da superfície e produz uma superfície curada rígida vítrea. Tintas brancas curadas dessa maneira têm boa resistência ao arranhão e não desfiguram facilmente. As tintas depositadas nessa camada branca mostram ganho de pontos suficiente e boa qualidade, mas não exibem boa adesão entre camadas entre a camada inferior (nesse caso branca) e a camada superior sobreposta da tinta colorida. A maior qualidade da tinta colorida impressa em um branco curado sob alta pureza de nitrogênio pode ser observada abaixo.

[00072] A figura 4C é uma página impressa pela aplicação de um nível mediano de oxigênio sobre a tinta branca impressa. A concentração do oxigênio nesse exemplo varia de 10-3% e mais idealmente de 3-4%. A atmosfera quando o depósito de tinta passa sob a cura altera a cura da superfície e permite uma superfície curada vítrea. Tintas brancas curadas dessa maneira têm boa resistência ao arranhão e não desfiguram facilmente. Ao contrário da camada branca curada sob o nível mais baixo de oxigênio, as amostras também exibem boa adesão entre camadas entre a camada inferior curada (branca) e a camada sobreposta curada (tinta colorida). A qualidade superior da tinta colorida impressa em um branco curado sob nitrogênio de alta pureza é exibida da mesma maneira que o exemplo de impressão com nitrogê-nio de alta pureza 4B.

Claims

1. Aparelho de impressão, compreendendo: uma fonte de gás (301) operável para proporcionar oxigênio e para proporcionar um gás não reativo para um gás inerte; um controlador (304) operável para controlar um nível de oxigênio e um nível do dito gás não reativo para variar uma composição do dito gás inerte da dita fonte de gás; e uma impressora (305) compreendendo: um conjunto de impressão em linha sequencial compreendendo: um cabeçote de impressão de camada base (103); um aplicador de gás inerte (195); uma região de cura (194) configurada para proporcionar iluminação; e um cabeçote de impressão de camada superior; e um sistema de transporte para transportar um substrato através do dito conjunto de impressão em linha sequencial de modo que o dito substrato seja sequencialmente tratado com uma tinta de camada base, uma atmosfera de gás inerte, iluminação de cura da dita região de cura, e uma tinta de camada superior; caracterizado pelo fato de que a dita fonte de gás é acoplada em comunicação de fluido com o dito aplicador de gás inerte, em que o dito gás inerte é entregue ao dito conjunto de impressão em linha sequencial através do dito aplicador de gás inerte; e em que o dito controlador (304) é configurado para variar o dito nível do dito oxigênio e o dito nível do dito gás não reativo na dita composição do dito gás inerte, para entregar de modo controlado o dito oxigênio através do dito aplicador de gás inerte (195) em uma faixa que proporciona simultaneamente em um dado trabalho de impres- são tanto um espalhamento suficiente da dita tinta de camada superior, quanto adesão intercamada entre a dita tinta de camada base e a dita tinta de camada superior; e em que pelo menos um atributo de impressão é mudado alterando os níveis químicos no dito gás inerte.

2. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita fonte de gás inerte de pureza controlada compreende: uma fonte de gás nitrogênio pressurizado (301) para proporcionar o dito nitrogênio; uma fonte de ar pressurizado (302) para proporcionar ar incluindo o dito oxigênio; um conector de três vias (303) compreendendo uma primeira entrada acoplada em comunicação de fluido com a dita fonte de gás nitrogênio pressurizado de alta pureza, uma segunda entrada acoplada em comunicação de fluido com a dita fonte de ar pressurizado, e uma saída acoplada em comunicação de fluido com o dito aplicador de gás inerte; e uma válvula de fluxo de ar (304) acoplada entre a dita fonte de ar pressurizado e o dito conector de três vias, em que a dita válvula de fluxo de ar é operável para controlar fluxo de ar para o dito conector de três vias, dessa forma controlando o nível do dito oxigênio e do dito nitrogênio liberado a partir da dita saída.

3. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um computador acoplado com a dita válvula de fluxo de ar, o dito computador compreendendo um processador, uma memória, uma entrada de usuário, e uma interface de usuário, em que o dito computador é configurado para aceitar ins-truções de um usuário através da dita interface de usuário e controlar o fluxo de ar para o dito conector de três vias.

4. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito gás não reativo compreende nitrogênio, e em que a dita fonte de gás inerte compreende: uma fonte de ar pressurizado (398) para fornecer ar possuindo uma composição química, em que a dita composição química inclui o dito nitrogênio e o dito oxigênio; um gerador de nitrogênio (397) possuindo uma entrada de ar acoplada em comunicação de fluido com a dita fonte de ar pressurizado e uma saída em comunicação de fluido com o dito pelo menos um aplicador do gás inerte, em que o dito gerador de nitrogênio é configurado para aumentar o nível de nitrogênio na dita composição química para formar o dito gás inerte; e uma válvula de fluxo de ar acoplada entre a dita fonte de ar pressurizado e o dito aplicador de gás inerte, em que a dita válvula de fluxo de ar controla o fluxo do dito gás inerte para o dito aplicador de gás inerte.

5. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um cabeçote de impressão de jato de tinta de camada base compreende um cabeçote de impressão de jato de tinta branca.

6. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito cabeçote de impressão de camada superior compreende uma pluralidade de cabeçotes de impressão, em que pelo menos um da dita pluralidade de cabeçotes de impressão é configurado para dispensar uma subcamada clara.

7. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito cabeçote de impressão de camada superior compreende uma pluralidade de cabeçotes de impressão, em que pelo menos um da dita pluralidade de cabeçotes de impressão é configurado para dispensar uma cor de um conjunto de tinta padronizado.

8. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita região de cura compreende uma pluralidade de diodos emissores de luz (104).

9. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito nível variado do dito oxigênio é ainda configurado para alterar ganho de ponto da dita tinta de camada superior.

10. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito nível variado do dito oxigênio é ainda configurado para alterar resistência a desfiguração de qualquer uma dentre a dita tinta de camada base e a dita tinta de camada superior.