CN102448729A - 在被载物台承载的基材上沉积液滴 - Google Patents
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Abstract
一种用于沉积液滴的装置，包括：构造成向基材的一个区域上喷射液滴的头；构造成在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴的同时保持所述基材的载物台；构造成沿传送方向将所述基材传送到所述载物台上的第一传送装置；和构造成沿所述传送方向将所述基材传送离开所述载物台的第二传送装置。所述载物台和所述第一传送装置或所述第二传送装置中的至少一个沿所述传送方向可一起移动。
Description
背景技术
喷墨打印机是一种用于在基材上沉积液滴的设备。喷墨打印机通常包括从墨源到喷嘴通道的墨通道。喷嘴通道终止于喷射墨滴的喷嘴开口。通常通过用致动器对墨通道中的墨加压来控制墨滴喷射，所述致动器可以是例如压电偏转器、热气泡喷射发生器或静电偏转元件。一般的打印头具有墨通道阵列，所述墨通道具有相应的喷嘴开口和相关联的致动器。从每个喷嘴开口的液滴喷射能够被独立地控制。在按需下滴型(drop-on-demand)打印头中，当打印组件和打印基材彼此相对移动时，每个致动器被激活以选择性地喷射液滴到图像的特定像素位置。在高性能打印头中，喷嘴开口通常具有小于等于50微米的直径，例如约25微米，并且以大于300个喷嘴/英寸的节距分开。
在一些系统中，在从打印头喷射液滴的同时，相对于打印头传送基材。
发明内容
一方面，一种用于沉积液滴的装置包括：构造成向基材的一个区域上喷射液滴的头；构造成在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴的同时保持所述基材的载物台；构造成沿传送方向将所述基材传送到所述载物台上的第一传送装置；和构造成沿所述传送方向将所述基材传送离开所述载物台的第二传送装置。所述载物台与所述第一传送装置或所述第二传送装置中的至少一个沿所述传送方向可一起移动。
实施方式可包括一个或多个以下特征。控制单元可以可操作地连结至所述头、所述载物台、所述第一传送装置和所述第二传送装置，并且所述控制单元可构造成使所述头在所述载物台沿所述传送方向移动的同时喷射液滴。所述头可具有限定出排和列的阵列的多个喷嘴。所述头可以沿垂直于所述传送方向的扫描方向是可移动的。基材可以是连续的。所述载物台可以大于所述基材的所述区域。刀具可以构造成切断基材。检测器可以检测位于所述基材上的基准标记。电机可以垂直于传送方向移动载物台或旋转载物台。层叠器可以接收基材。所述层叠器和所述载物台可以沿所述传送方向可一起移动。第一传送装置可以是供给辊或夹送辊。第二传送装置可以是卷取辊或夹送辊。线性电机可以移动所述载物台与所述第一传送装置或所述第二传送装置中的至少一个。
一方面，一种用于沉积液滴的方法包括：沿传送方向通过第一传送装置向载物台上传送基材；将所述基材保持在所述载物台上；在头向所述基材的一个区域喷射液滴的同时使所述载物台与所述第一传送装置或第二传送装置中的至少一个一起沿所述传送方向移动；通过所述载物台释放所述基材；和沿所述传送方向通过所述第二传送装置从所述载物台传送所述基材。
实施方式可包括一个或多个以下特征。可以根据检测器对所述基材上的基准标记的检测来定位所述基材。所述头可以在向所述基材的所述区域上喷射液滴前趋近所述基材。所述载物台可以在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴前趋近所述头。所述头可以在向所述基材的所述区域上喷射液滴后离开所述基材。所述载物台可以在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴后离开所述头。可以在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴前切断所述基材。可以在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴后切断所述基材。可以沿所述传送方向移动用于接收所述基材的层叠器。
将在以下描述和附图中阐明本发明的一个或多个实施例的细节。从描述和附图以及权利要求中，本发明的特征、目的和优点将变得清楚明了。
附图说明
图1是打印机的俯视图。
图2包括图1所示打印机的侧视图，示出了操作模式。
图3是具有扫描头的打印机的俯视图。
图4包括图3所示打印机的侧视图，示出了操作模式。
图5是具有固定的传送装置的打印机的俯视图。
图6包括图5所示打印机的侧视图，示出了操作模式。
图7是具有层叠器的打印机的俯视图。
图8包括图7所示打印机的侧视图，示出了操作模式。
图9是具有可移动层叠器的打印机的俯视图。
图10包括图9所示打印机的侧视图，示出了操作模式。
图11是示出打印过程的流程图。
各图中的相似附图标记表示相似元件。
具体实施方式
在移动的基材，例如移动的片材，例如纸幅上进行印刷的一个潜在问题是基材的“颤动”和“交织”。“颤动”是指纸幅趋近和远离打印头的运动。“交织”是指纸幅的扭曲，即相对于打印头在纸幅的平面中的旋转。由于基材可能在其被传送时发生颤动和交织，所以重要的是控制头与基材之间的距离，以确保高精度打印。颤动和交织对使用具有呈排和列的阵列的多个喷嘴的打印头的系统来说特别是个问题。在这类系统中，颤动可导致各排像素之间的不均匀间隔，而交织可导致图像的摇摆或一排内各像素的不均匀间隔，特别是对具有多排喷嘴的打印头更是如此。因此，需要对纸幅的位置的精确控制。
这些问题在以下这种系统中能够得到处理，所述系统包括打印头、能够保持基材的载物台、将基材移动到载物台上的例如供给辊和夹送辊等第一传送装置、和从载物台移除基材的例如卷取辊或夹送辊等第二传送装置。在该系统中，载物台以及第一传送装置和第二传送装置之一能够一起移动，以精确控制基材的位置。
图1和2示出了在基材2上进行打印的喷墨打印机1的一个实施方式。基材2可以是薄的连续的片材，例如纸、塑料膜或金属膜。基材2可以是带有两个端部的长形片材(而不是连续的带材)。在基材2上可沿其长度以规则间隔形成基准标记6。基准标记6可以是位于基材上的预打印标记或穿过基材形成的孔口或切口。基准标记6可形成在基材2的宽度的两相反边缘上。
基材2缠绕在供给辊7和卷取辊8上。供给辊7可沿传送方向(X方向)供给基材2，而卷取辊8可沿传送方向牵引基材2。例如，基材2的一个新部分缠绕在供给辊7上，而基材2的一个使用过的(打印过的)部分缠绕在卷取辊8上。电机可旋转辊7、8，以驱动基材2。
载物台4定位在基材2的位于辊7、8之间的部分的下方。载物台4可以是刚性体，例如金属体，例如由铝或镍(36％)和铁(64％)合金制成的金属体。载物台4可借助于载物台4中的通孔的真空抽吸或静电作用力，将基材2可控地固定至载物台4的顶面。供给辊7、卷取辊8和载物台4连接至框体21，以使载物台4、供给辊7、卷取辊8能够全部沿传送方向被线性电机22同时驱动。载物台4被线性电机22驱动时沿X方向的运动范围应该比较大，例如为载物台4本身长度的相当大的部分，例如至少大部分。例如，载物台4可以沿与基材2上的打印区域的长度相等的距离是可移动的。
除X方向的运动外，框体21还可以通过附加电机，例如步进电机，沿Y方向是可移动的，并且在XY平面中(R方向)是可旋转的。由于该Y和R移动将用于使基材与打印头3上的喷嘴的列对齐，因此所需的运动范围显著小于线性电机22所提供的，例如可能达到1度的旋转和可能达到载物台4的长度的2％。替代地，支承打印头3和检测器5的框体23可以通过例如步进电机沿Y和R方向是可移动的。替代地，框体21可以只沿Y和R方向之一是可移动的，而框体23可以沿另一方向是可移动的。替代地，框体21或框体23之一可以只沿R方向是可移动的(两个框体沿Y方向均是不可移动的)。
具有用于喷射液滴的喷嘴的打印头3定位在基材2的上方。从打印头3喷出的流体可以是墨，但是流体喷射器3也可适合于其它液体，例如，生物液体、纳米颗粒悬浮液、或用于形成电子部件的液体。打印头3可以固定至喷墨打印机1，并且它的长度等于和宽于基材2的宽度(Y方向，即，垂直于X方向)。因此，附着有基材的载物台4可以移动经过固定的打印头。此外，打印头3具有限定出一行喷嘴的单排喷嘴，或限定出喷嘴的排和列的阵列的多排喷嘴。
检测位于基材2的两条边缘上的基准标记6的位置的一个或多个检测器5、5′也定位在基材2的上方，例如载物台4的上方。基准标记6可以是预打印标记，而检测器5、5′可以是光学传感器，例如摄像头。替代地，基准标记6可以是磁性的，而检测器5、5′可以是检测在基材2上磁性地记录的基准标记6的磁性传感器。在一些实施方式中，代替多个检测器，存在可以检测基准标记6的单个检测器5，例如能够观察整个基材2的摄像头。
控制单元9可操作地连结至打印头3、载物台4、检测器5、供给辊7、卷取辊8和线性电机22。控制单元9可以在载物台4沿传送方向移动的同时使打印头3喷射液滴。
参考图11，流程图100可以示出受控于控制单元9的打印过程。首先，供给辊7将基材2的新部分供给到载物台4上。同时，卷取辊8卷取基材2的打印过的部分(步骤103和图2(A))。供给辊7在基材2的待打印区域到达打印头3下方时停止供给基材2。
载物台4通过载物台4的通孔抽吸空气或静电作用力保持基材2，以使基材2固定至载物台4(步骤112)。载物台4连接有施加真空的空气泵或施加电压的电源。在打印头3喷射液滴前，打印头3可以向下移动以降低打印头3与载物台4之间的距离(图2(B))，例如0.1-1.0mm。或者，载物台4向上移动。
其次，检测器5检测基材2上的基准标记6，以测量基材2的位置(步骤106)。控制单元9接收来自检测器5的信号并调节载物台4和/或框体23的位置，使得在基材上打印开始前，例如在未喷射液滴时，基材2相对于打印头3就X方向、Y方向和R方向而言位于预期位置(步骤109)。可沿Y和R方向定位载物台4，以将基材2保持成使得，在基材2沿X方向移动时，小滴被沉积在预期位置中。具体说，可沿R方向将载物台4定位成使得，当基材2沿X方向移动时，小滴通过具有多排和多列喷嘴的打印头3沉积成使得在打印图像中一排中的各像素均匀地间隔开。如上所述，对于该对齐只需要小的运动范围，例如，可能达到1度的旋转以及可能达到载物台4的长度或宽度的2％。可在打印机1的安装或维护期间校准检测器5和载物台4。校准可在没有喷射小滴时进行。
要打印图像，打印头3向基材2上喷射液滴，同时载物台4、供给辊7和卷取辊8沿传送方向移动(步骤115)。它们通过受控于控制单元9的线性电机22移动，以使液滴喷射和线性电机移动的时机同步化。例如，载物台4可沿与基材2上的打印区域(由待打印的图像数据限定出)的长度相等的距离移动，以使期望的打印区域在载物台4和基材2经过打印头3的单个道次中被打印。载物台4可沿X方向移动约等于载物台长度的量。在载物台4于小滴喷射期间沿X方向移动的同时，载物台和框体23沿Y和R方向保持固定。
其次，载物台4在打印完成以及线性电机22停止(图2(C))后，释放基材2(步骤118)。在步骤118后，打印头3向上移动。其次，第二传送装置8从载物台4卷取基材2，并使基材的一个新部分前进到载物台4上(步骤121/103)。最后，线性电机22使载物台移动返回初始位置，该初始位置是步骤103中的载物台的位置。载物台返回初始位置的移动可与基材的前进同时进行。
虽然在上述实施方式中，打印区域是在载物台4经过打印头3的单个道次中被打印的，但是替代地，打印区域也可在多个道次中被打印，例如打印该打印区域的第一部分，基材2前进，然后打印该打印区域的第二部分。另外，可能有利的是使载物台4经过打印头3多个道次而不使基材2前进，例如以可控数量的道次向特定位置喷射小滴以提供灰度。
图3和4示出了在基材2上进行打印的喷墨打印机1的另一个实施方式。该喷墨打印机1类似于图1的喷墨打印机，但是具有不同的打印头3。打印头3定位在基材2的上方，并且未固定至喷墨打印机1。长度短于基材2的宽度(Y方向)的打印头3沿Y方向是可移动的。在载物台4保持基材2后，打印头3向基材上喷射液滴(图4(A)和(B))。在打印头3向基材2上喷射液滴的同时，打印头3沿Y方向移动。打印头3从打印区域的一端横扫至另一端。当打印头3到达打印区域的另一端后，基材2沿传送方向前进(图4(C))。
图5和6示出了在基材2上进行打印的喷墨打印机1的另一个实施方式。该打印机具有位于载物台4上游的第一夹送辊53a、53b和位于载物台4下游的喷射夹送辊53a、53b。在第一夹送辊53a、53b与载物台4之间具有刀具51。刀具51可操作地连结至控制单元9，以在载物台4移动前切断基材2。此外，在喷射夹送辊53a、53b的下游还具有接收切断的基材55的层叠器54。载物台4、喷射夹送辊53a、53b和线性电机22连接至框体21，以使载物台4和喷射夹送辊53a、53b均能沿传送方向被线性电机22同时驱动。其它部分与图1的相同。
当基材2的一个新部分通过第一夹送辊53a、53b从供给辊7供给到载物台4上后，刀具51根据来自控制单元9的信号切断基材2(图6(A))。其次，载物台通过载物台4的通孔抽吸空气或静电作用力保持切断的基材2A，以使基材2固定至载物台4(图6(B))。控制单元9接收来自检测器5的信号并调节载物台4的位置，以使基材2相对于打印头3就X方向、Y方向和R方向而言处于预期位置中。在打印头3向切断的基材2A上喷射液滴的同时，载物台沿传送方向移动。当打印完成后，切断的基材2A被喷射夹送辊53a、53b释放并传送至层叠器54。对比之下，供给辊7、第一夹送辊53a、53b和刀具51固定于喷墨打印机1。最后，载物台4和喷射夹送辊53a、53b返回初始位置(图6(A))，并且基材2的一个新部分被供给到载物台4上。
图7和8示出了在基材2上进行打印的喷墨打印机1的另一个实施方式。该打印机具有一组喷射夹送辊53a、53b。刀具51定位在喷射夹送辊53a、53b的下游。载物台4、供给辊7、喷射夹送辊53a、53b、刀具51和线性电机22连接至框体21，以使载物台4、供给辊7、夹送辊53a、53b和刀具51均能沿传送方向被线性电机22同时驱动。此外，在喷墨打印机1的下游还具有接收切断的基材55的层叠器54。其它部分与图1的相同。
当基材2的一个新部分被供给辊7供给到载物台4上后(图8(A))，载物台通过载物台4的通孔抽吸空气或静电作用力保持基材2，以使基材2固定于载物台4(图8(B))。控制单元9接收来自检测器5的信号并调节载物台4的位置，以使基材2相对于打印头3就X方向、Y方向和R旋转方向而言处于预期位置中。在打印头3向基材2上喷射液滴的同时，载物台4沿传送方向移动。当打印完成后(图8(C))，基材2被喷射夹送辊53a、53b释放并沿传送方向传送。其次，刀具51将基材2切成预定长度，而切断的基材2A在层叠器54上层叠(图8(D))。最后，载物台4、供给辊7、喷射夹送辊53a、53b和刀具51返回初始位置(图8(A))，并且基材2的一个新部分被供给到载物台4上。
图9和10示出了图7和8所描述喷墨打印机1的一个修改的实施方式。该打印机具有连接至框体21的层叠器54。其它部分与图7的相同。
当基材2的一个新部分被供给辊7供给到载物台4上后(图9(A))，载物台通过载物台4的通孔抽吸空气或静电作用力保持基材2，以使基材2固定于载物台4(图9(B))。控制单元9接收来自检测器5的信号并调节载物台4的位置，以使基材2相对于打印头3就X方向、Y方向和R旋转方向而言处于预期位置中。在打印头3向基材2上喷射液滴的同时，载物台4沿传送方向移动。当打印完成后(图9(C))，基材2被释放(图9(D))。接着，基材2被喷射夹送辊53a、53b根据框体21返回初始位置的移动而传送至层叠器54(图9(E))。最后，刀具51将基材2切成预定长度，而切断的基材2A在层叠器54上层叠。基材2的一个新部分被供给到载物台4上(图9(A))。
以上描述了本发明的若干实施例。然而，应该了解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可做出各种修改。例如，图3中的可移动打印头3可用于其它实施方式，例如图5、7和9。另外，载物台4的单个道次和多个道次的打印方法可应用于所有实施例。因此，其它实施例也落于权利要求的范围内。
Claims (26)
1.一种用于沉积液滴的装置，包括：
构造成向基材的一个区域上喷射液滴的头；
构造成在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴的同时保持所述基材的载物台；
构造成沿传送方向将所述基材传送到所述载物台上的第一传送装置；和
构造成沿所述传送方向将所述基材传送离开所述载物台的第二传送装置；
其中，所述载物台与所述第一传送装置或所述第二传送装置中的至少一个沿所述传送方向可一起移动。
2.如权利要求1所述的装置，还包括可操作地连结至所述头、所述载物台、所述第一传送装置和所述第二传送装置的控制单元，所述控制单元构造成使所述头在所述载物台沿所述传送方向移动的同时喷射液滴。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述头具有限定出排和列的阵列的多个喷嘴。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述头沿垂直于所述传送方向的扫描方向是可移动的。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述基材是连续的。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述载物台大于所述基材的所述区域。
7.如权利要求1所述的装置，还包括用于切断所述基材的刀具。
8.如权利要求1所述的装置，还包括用于检测位于所述基材上的基准标记的检测器。
9.如权利要求8所述的装置，还包括用于垂直于所述传送方向移动所述载物台的电机。
10.如权利要求8所述的装置，还包括用于旋转所述载物台的电机。
11.如权利要求1所述的装置，还包括接收所述基材的层叠器。
12.如权利要求11所述的装置，还包括所述层叠器和所述载物台沿所述传送方向可一起移动。
13.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一传送装置是供给辊。
14.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一传送装置是夹送辊。
15.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二传送装置是卷取辊。
16.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二传送装置是夹送辊。
17.如权利要求1所述的装置，还包括移动所述载物台与所述第一传送装置或所述第二传送装置中的至少一个的线性电机。
18.一种用于沉积液滴的方法，包括：
沿传送方向通过第一传送装置向载物台上传送基材；
将所述基材保持在所述载物台上；
在头向所述基材的一个区域喷射液滴的同时，使所述载物台与所述第一传送装置或第二传送装置中的至少一个一起沿所述传送方向移动；
通过所述载物台释放所述基材；和
沿所述传送方向通过所述第二传送装置从所述载物台传送所述基材。
19.如权利要求18所述的方法，还包括根据检测器对所述基材上的基准标记的检测来定位所述基材。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述头在向所述基材的所述区域上喷射液滴前趋近所述基材。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述载物台在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴前趋近所述头。
22.如权利要求18所述的方法，其中，所述头在向所述基材的所述区域上喷射液滴后离开所述基材。
23.如权利要求18所述的方法，其中，所述载物台在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴后离开所述头。
24.如权利要求18所述的方法，还包括在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴前切断所述基材。
25.如权利要求18所述的方法，还包括在所述头向所述基材的所述区域上喷射液滴后切断所述基材。
26.如权利要求18所述的方法，还包括沿所述传送方向移动用于接收所述基材的层叠器。
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