CN102802955A - 用于打印头的维护单元 - Google Patents
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Abstract
本发明总的涉及包括用于将打印流体沉积到基板上的一个或多个打印头(101)的打印设备,其中该设备包括用于所述一个或多个打印头的维护单元(102、103)。本发明还涉及一种用于从一个或多个打印头清洗掉粘附的打印流体的方法。本发明还涉及所述设备在接触镜片、特别是硅氧烷水凝胶接触镜片的自动化制造中的用途。
Description
技术领域
本发明总的涉及一种包括用于将打印流体沉积到基板上的一个或多个打印头的打印设备,其中该设备包括用于所述一个或多个打印头的维护单元。本发明还涉及一种用于从一个或多个打印头清洗掉粘附的打印流体的方法。本发明还涉及所述设备在接触镜片、特别是硅氧烷水凝胶接触镜片的自动化制造中的用途。
背景技术
应当大量经济生产的眼用镜片、特别是接触镜片,其优选通过所谓的模制或全模法生产。为了生产接触镜片,通常在第一步将一定量可流动镜片形成材料引入内模半体。然后通过将外模半体放置在适当位置而封闭模具。通过用UV光辐照和/或通过加热来执行镜片形成材料随后的聚合和/或交联。在镜片形成后,拆卸模具并取下镜片。在包装之前最后可在镜片上执行另外的处理步骤,例如检查、提取、水合、表面处理和消毒。
基于美观的目的,具有打印在镜片上或随后用于制造接触镜片的模具上的一种或多种着色剂的接触镜片的需求旺盛。这些彩色接触镜片可增强眼睛的自然美观程度和/或可在佩戴者的虹膜上提供独特的图案。此外,非美观图案或标记例如旋转标记、倒转标记、产品代码和/或批号可被打印在接触镜片上或随后用于制造接触镜片的模具上。所述非美观图案或标记对佩戴者、眼科医生和制造商特别有益。
已公开各种用于直接打印在接触镜片上或随后用于制造接触镜片的模具上的方法。
能根据公知的打印技术例如喷墨打印对接触镜片或模具涂敷打印流体,即墨水。
用于喷墨应用的典型墨水具有以下特征的一个或多个:低于50mPa·s、优选低于15m Pa·s、最优选低于15m Pa·s的粘度;从20mN/m至60m/Nm的表面张力;小于5μm、优选低于1μm、最优选低于0.5μm的颗粒尺寸;延时的稳定性(即,稳定至少4小时,优选至少8小时,更优选至少24小时);合适的颜色水平(肉眼可视);均匀的液滴形成和喷射稳定性;对接触镜片的良好粘附;从模具至在该模具中形成的接触镜片的良好转移。
喷墨打印的普遍问题是打印头中的喷嘴由于墨水通道中的气泡或污染物或由于墨水粘度的增加而堵塞。
WO-A-2006/116415公开一种用于工业打印设备的打印头维护站,该维护站用于防止打印头的堵塞,尤其是在打印头闲置期间防止打印头的堵塞。该维护站点包括一罩盖站,该罩盖站具有用于保持打印头湿润的插口和用于在执行打印功能之前清洗任意残留打印流体的吸墨站。
在应当大量经济地生产的接触镜片的制造中,使用快干墨水和/或UV固化墨水,如例如WO-A-2003/040242中描述的。特别是通过所述快干和/或UV固化墨水,粘附在墨水喷嘴的完全或部分固化和/或完全或部分干燥的墨水会引起喷嘴的持久堵塞。
现已发现,常规的维护站,如例如WO-A-2006/116415中描述的,不适合用于制造接触镜片、特别是制造其上设置有打印图像的硅氧烷水凝胶接触镜片的快干墨水和/或UV固化墨水。
因此,本发明的一个目的是提供一种改进的从打印头、特别是喷墨打印头清洗掉完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘墨水的设备。
本发明的又一个目的是提供一种改进的用于在打印头闲置时间段维持打印头、特别是喷墨打印头充分润湿的设备。
本发明的再又一个目的是提供一种用于制造其上设置有打印图像的接触镜片、特别是硅树脂水凝胶接触镜片的设备。
发明内容
通过根据相应独立权利要求的设备和方法来实现这些目的。根据本发明的设备和方法的进一步的实施例在相应的从属权利要求中限定。
附图说明
图1是根据本发明的维护单元的一个实施例的示意图。
图2是其中打印头位于清洗位置的根据本发明的维护单元的一个实施例的示意图。
图3以侧视图(a)、正视图(b)和底视图(c)示出喷墨打印头,以及所述喷墨打印头的喷嘴线的细节放大。
定义
快干墨水是所谓的“有效时间(open time)”小于30秒、优选小于10秒且更优选小于5秒的墨水。
UV固化墨水是可在UV光的辐照下固化的墨水,其中UV光的波长取决于用于墨水合成物中的光引发剂。例如可对包含作为光引发剂的墨水合成物使用具有300nm波长的UV光。其它适当的光引发剂是苯偶姻甲醚、二乙氧基苯乙酮、苯甲酰基氧化磷(benzoylphosphine oxide)、1-羟基环己基苯基酮和Darocure型引发剂,例如1173。
鼓一般是长形圆柱体,其具有在中心处的旋转轴线。根据本发明的鼓优选由金属(例如铝)或塑料(例如聚酰胺)制成。
覆层是附贴到鼓表面上的可压缩材料,其优选由无缝合(suture-less)、无绒的材料(lint free material)制成,最优选由密网筛编织合成组织或泡沫制成。
干覆层是完全不包括任何清洗液或者仅含有低于特定阈值的清洗液量的覆层。特别地,干覆层不包含足以在打印头的喷嘴板处溶解干燥和/或固化的墨水残余物的清洗液。
潮湿覆层是含有足量的清洗液以在喷嘴板处溶解干燥和/或固化的墨水残余物但不足以允许清洗液进入打印头的腔室的覆层。
湿润覆层是含有高于特定阈值的清洗液量的覆层。特别地,湿润覆层确实含有允许在打印头的表面板上形成清洗液的液滴和/或允许清洗液进入打印头的腔室的一定量清洗液。
辊一般是长形圆柱体,其具有在中心处的旋转轴线。优选地,辊的直径小于鼓的直径并且随着鼓的致动旋转而被动旋转。根据本发明的辊优选由金属(例如铝)或塑料(例如聚酰胺)制成。
喷嘴一般是流体(即清洗液)从其排出的突出喷管。
本发明的上下文中的清洗液可以是水(其另外可包含表面活性剂)或适当的有机溶剂。优选的清洗液是水。
用于在接触镜片或模具上打印图像以便随后形成所述接触镜片的喷墨墨水通常包含着色剂、溶剂和粘合剂聚合物。
“着色剂”意味着染料或色素,或其混合物。
“溶剂”可为水或任何合适的有机或无机溶剂。可使用任何已知的合适溶剂,只要它们可使粘合剂溶解在本发明的墨水中,并有助于着色剂的稳定性。示例性的溶剂包括但不限于水、丙酮、醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等)、二醇、酮、酯、环戊酮、环己酮、四氢呋喃、丙酮、甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、苯乙酮、二氯甲烷、二甲基亚砜、γ-丁内酯、二氯乙烷、异佛尔酮、邻二氯苯、四氢呋喃、双丙酮醇、甲基乙基酮、丙酮、2-硝基丙烷、乙二醇单乙醚、碳酸丙烯、环己醇、氯仿、三氯乙烯、1,4-二恶烷、乙酸乙酯、乙二醇一丁醚、氯苯、硝基乙烷、乙二醇单甲醚、醋酸丁酯、1-丁醇、甲基异丁基酮、硝基甲烷、甲苯、乙醇、二甘醇、苯、二乙醚、乙醇胺、四氯化碳、丙二醇、己烷、乙二醇和甲酰胺。溶剂也可以是几种有机溶剂的混合物或一种或多种水溶性或水混合有机成分,例如乙二醇、丙二醇、二甘醇、甘油、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、醚、尿素、替代尿素、羧酸和它们的盐、酯、醇、有机硫化物、有机亚砜、砜类(例如环丁砜)、醇衍生物、卡必醇、丁基卡必醇、纤维素溶剂、三丙烯乙二醇一甲基醚、醚衍生物、氨基醇、酮类、N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮、羟基醚、亚砜、内酯、聚合电解质、甲磺酰乙醇、咪唑、甜菜碱和其它水溶性或水混合材料以及它们的混合物与水的混合物。
“粘合剂聚合物”指的是可通过交联剂或在通过化学或物理手段(例如水分、加热、UV辐照等)引发后交联以将着色剂捕集或粘合在例如接触镜片形成材料上或其中。优选地,粘合剂聚合物可溶于溶剂或用于所述墨水配方中的溶剂的混合物中。
优选地,所述喷墨墨水稳定至少4小时,更优选至少8小时,最优选该墨水稳定至少24小时。如本文参考喷墨墨水所用的“稳定”是指在规定的时间段不发生液相分离和/或色素沉淀和/或粘度增加。
具体实施方式
图1和2是用于将打印流体沉积到基板上的一个或多个打印头101的维护单元的一个实施例的示意图,其中该维护单元包括:其上带有覆层103的鼓102;由管道105供给的喷嘴104,该喷嘴设置成向覆层提供清洗液;以及辊106,该辊设置成压靠在鼓上的覆层上以从覆层榨出过剩的清洗液。
在图1中,所述一个或多个打印头101例如在打印位置或别处与维护单元间隔开,而在图2中,所述一个或多个打印头101与鼓102上的覆层103相接触,即位于清洗位置。在所述清洗位置,所述一个或多个打印头101设置成使所述(或每个)打印头板完全接触覆层103。
图1和2中的维护单元的各个构件设置成使辊106沿鼓102的移动方向设置在喷嘴104与一个或多个打印头101之间。辊106设置成在位于鼓下半部的位置压靠在鼓102上的覆层103上,即,辊的轴线最多与鼓的轴线107(在图1和2中轴线107用“+”表示)在同一高度上或在轴线107下方,以便允许通过辊106从覆层榨出清洗液,以使清洗液从覆层和/或辊滴落而进入槽108。喷嘴104设置成使得其在位于鼓下半部的位置将清洗液喷射到鼓102上的覆层103上,即,清洗液的射流最多在与鼓的轴线相同高度或其下方撞击覆层,以便允许未被覆层保持的过剩清洗液从覆层滴入槽108。如图1和2所示,维护单元还包括槽108,该槽也设置成使得未被覆层保持的通过喷嘴提供的清洗液以及通过辊106从覆层榨出的清洗液从覆层和/或辊滴落进入槽108。
在以上实施例中,鼓102优选以60至120rpm的速度主动旋转。辊106优选与鼓102上的覆层103接触,并相应以相同的速度被动旋转,即,被覆层103与压靠在覆层103上的辊之间的摩擦驱动。转速极限取决于覆层的液体保持能力、所提供的清洗液的量和清洗液在辊上的“粘附”。提供给覆层的液体越多且覆层可保持的液体越多,辊必须再次从覆层榨出的过剩液体就越多。为了允许适当对覆层进行压榨,要求过剩液体可从覆层和/或辊滴落。如果过剩液体的量过高和/或液体在辊上的粘附力过高,则辊将通过其旋转沿着其表面将液体传回覆层,必须避免这一点。否则已首先被辊压榨变潮湿的覆层将在覆层擦拭打印头之前被再次润湿。所述效应首先可通过谨慎选择辊材料(即仅允许少量液体粘附到辊表面上)来避免,其次可通过辊的尺寸(即辊的较大直径,这允许在相同的转速较长时间的滴落)来避免。本领域的技术人员应了解如何使这两个参数最优。
可设想又一实施例,其包括成一行、即沿着鼓的旋转方向的多于一个(例如两个)辊。在所述实施例中,第一辊将仅对来自覆层的第一液体量加压(用较小的力)并且第二辊将对来自覆层的剩余液体量加压(用较高的力),以最终达到希望的湿度。
可设想又一实施例,其包括成一行、即沿着鼓的旋转方向的多于一个(例如两个)液体喷嘴。在所述实施例中,第一喷嘴将向覆层提供第一液体量并且第二喷嘴将向覆层提供第二液体量。
在本发明的一个实施例中,鼓102具有从20至200mm、优选从50至150mm、最优选140mm的长度,和从20至100mm、优选从40至80mm、最优选64mm的直径。该转速优选为从60至120rpm,其与在64mm的直径的从0.19m/s至0.38m/s的转速相对应。
在本发明的一个实施例中,覆层103为附贴在鼓102的表面上的无缝合、无绒的材料,优选厚度为从1mm至3mm、最优选约2mm的密网筛编织合成组织。
在本发明的另一个实施例中,覆层103是附贴在鼓102的表面上的无缝合、无绒的材料,优选厚度为从3至6mm、最优选约5mm的泡沫。该泡沫优选为堆积密度为约60的开孔聚氨酯(PUR)泡沫。
当打印头在清洗位置与覆层103相接触时,希望打印头101的喷嘴板陷入覆层103中不超过辊106被压入覆层103(的深度),优选在使用密网筛合成组织的情况下不超过1mm且在使用泡沫的情况下不超过2.5mm。
在本发明的一个实施例中,辊106具有从20至200mm、优选从50至150mm、最优选140mm的长度,和从10至50mm、优选从20至40mm、最优选25mm的直径。辊106优选随鼓102被动旋转。鼓102的表面与辊106之间的距离优选为从0.5至5mm,更优选从1至2mm,以允许从覆层榨出清洗液。在一个更优选的实施例中,鼓102和辊106的表面之间的距离与打印头101的喷嘴板陷入覆层103的深度相对应,即,在使用密网筛合成组织的情况下不超过1mm,而在使用泡沫的情况下不超过2.5mm。更优选地,辊压缩覆层略超过打印头的喷嘴板陷入覆层的深度。
用于包括泡沫例如堆积密度为约60的开孔聚氨酯(PUR)泡沫的本发明的一个实施例中的干燥覆层的优选临界状态是其含有低于150μl/cm3的清洗液,例如约115μl/cm3。包括泡沫例如堆积密度为约60的开孔聚氨酯(PUR)泡沫的本发明的一个实施例中的潮湿覆层的优选临界状态是从150至210μl/cm3,优选从160至200μl/cm3,且最优选约180μl/cm3。包括泡沫例如堆积密度为约60的开孔聚氨酯(PUR)泡沫的本发明的一个实施例中的湿润覆层的优选临界状态是其包含超过210μl/cm3,例如约260μl/cm3。
在以上实施例中,喷嘴104优选为90°平扇形喷嘴,其适合将清洗液排出至鼓的表面。在本发明的一个优选实施例中,喷嘴104与鼓102之间的距离对于长度为140mm的鼓为约70mm,以用清洗液覆盖鼓的整个长度。施加至喷嘴的压力优选为从1至2bar。
在图3(a)中,在侧视图中示出打印头101,其中B是打印板表面的深度,其在一个实施例中例如可为28mm。在图3(b)中,在正视图中示出打印头101,其中W是打印板表面的宽度,其在一个实施例中例如可为102mm。在图3(c)中,在底视图中示出打印头101,其中L为喷嘴线109的长度,其在一个实施例中例如可为71mm。在图3(c)的细节扩大中,示出了5个喷嘴110,其中D为两个喷嘴之间的距离,其在一个实施例中例如可为279mm。在所述实施例中,喷嘴线109包括256个喷嘴110,各喷嘴的直径为50μm。
打印头101可水平或竖直地逼近所述鼓。优选地,所述打印头101水平地逼近所述鼓,这可为打印头的喷嘴板提供附加清洗效果,这是因为打印头的运动为在覆层上擦拭喷嘴板。为了水平地逼近打印头,要求槽108的侧壁(图2)低于鼓102的在清洗位置接触打印头101的最上部(其上有覆层103)。优选地,鼓表面以在槽108的侧壁的最大高度处的高度接触打印头,即,鼓上的覆层在槽108的侧壁高度上方暴露。
在一方面,本发明涉及一种用于一个或多个打印头101的维护单元,其中该维护单元包括:其上带有覆层103的鼓102;由管道105供应的喷嘴104,该喷嘴设置成向覆层提供清洗液;辊106,该辊设置成压靠在鼓102上的覆层103上,以从覆层103榨出过剩的清洗液;其中各个构件设置成这样,即,辊106沿鼓的移动方向设置在喷嘴104与一个或多个打印头101之间。
优选地,在以上维护单元中,辊106设置成在位于鼓下半部的位置压靠在鼓102上的覆层103上。
优选地,在以上维护单元中,喷嘴104设置成在位于鼓下半部的位置将清洗液喷射到鼓102上的覆层103上。
优选地,在以上维护单元中,辊106设置成以足以从覆层榨出过剩清洗液的力压靠在覆层103上,使得在将覆层压靠在一个或多个打印头101上之后不会在一个或多个打印头的表面板上形成清洗液的液滴和/或清洗液不会在一个或多个打印头的腔室中被加压。
优选地,在以上维护单元中,通过喷嘴104提供的液体是水。优选地,在以上维护单元中,鼓102和/或辊106由金属或塑料制成。优选地,在以上维护单元中,覆层103由选自由密网筛编织合成组织和泡沫组成的群组的无缝合、无绒的材料制成。
优选地,在以上维护单元中,鼓102的表面与辊106之间的距离与打印头101陷入覆层103内的深度相对应。
优选地,在以上维护单元中,覆层103是无缝合、无绒的泡沫,并且在维护单元的操作中,辊106后面的覆层是含有从150至210μl/cm3的清洗液的潮湿覆层。
在本发明的另一方面,本发明涉及一种从一个或多个打印头101清洗掉粘附墨水、特别是完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘附墨水的方法,其中该方法包括以下步骤:
(a)用清洗液润湿鼓102上的覆层103;
(b)从覆层103榨出过剩的清洗液以使覆层潮湿;和
(c)用鼓102上的潮湿覆层103擦拭一个或多个打印头101的表面板,以去除完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘附墨水。
优选地,在以上方法中,擦拭一个或多个打印头101的表面板的步骤(c)包括将一个或多个打印头101压靠在鼓102上的潮湿覆层103上。
优选地,在以上方法中,从覆层103榨出过剩的清洗液的步骤(b)包括在位于鼓下半部的位置将辊106压靠在鼓102上的覆层103上。
优选地,在以上方法中,用清洗液润湿鼓102上的覆层103的步骤(a)包括在位于鼓下半部的位置通过喷嘴104向覆层103供给清洗液。
优选地,在以上方法中,使鼓102以从60至120rpm的速度旋转,并且辊106相应被动旋转。
本发明的又一个方面涉及如上所述的维护单元和/或如上所述用于从一个或多个打印头101清洗掉完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘附墨水的方法在接触镜片、特别是硅氧烷水凝胶接触镜片的自动化制造中的用途。
Claims (15)
1.一种用于一个或多个打印头(101)的维护单元,其中,所述维护单元包括:
其上带有覆层(103)的鼓(102);
由管道(105)供给的喷嘴(104),所述喷嘴设置成向所述覆层提供清洗液;
辊(106),所述辊设置成压靠在所述鼓(102)上的覆层(103)上,以从所述覆层(103)榨出过剩的清洗液;
其中各个构件设置成使得所述辊(106)沿所述鼓的运动方向设置在所述喷嘴(104)与所述一个或多个打印头(101)之间。
2.根据权利要求1所述的维护单元,其特征在于,所述辊(106)设置成在位于所述鼓下半部的位置压靠在所述鼓(102)上的覆层(103)上。
3.根据权利要求1或2所述的维护单元,其特征在于,所述喷嘴(104)设置成在位于所述鼓下半部的位置将清洗液喷射到所述鼓(102)上的覆层(103)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的维护单元,其特征在于,所述辊(106)设置成以足以从所述覆层榨出过剩的清洗液的力压靠在所述覆层(103)上,使得在将所述覆层压靠在所述一个或多个打印头(101)上之后,不会在所述一个或多个打印头的表面板上形成清洗液的液滴和/或清洗液不会在所述一个或多个打印头的腔室中被加压。
5.根据前述权利要求中任一项所述的维护单元,其特征在于,通过所述喷嘴(104)提供的清洗液是水。
6.根据前述权利要求中任一项所述的维护单元,其特征在于,所述鼓(102)和/或所述辊(106)由金属或塑料制成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的维护单元,其特征在于,所述覆层(103)由选自由密网筛编织合成组织和泡沫组成的群组的无缝合、无绒的材料制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的维护单元,其特征在于,所述鼓(102)的表面与所述辊(106)之间的距离与所述打印头(101)陷入所述覆层(103)的深度相对应。
9.根据前述权利要求中任一项所述的维护单元,其特征在于,所述覆层(103)是无缝合、无绒的泡沫,并且其中在所述维护单元的操作中,所述辊(106)后面的覆层是含有从150至210μl/cm3的清洗液的潮湿覆层。
10.一种用于从一个或多个打印头(101)清洗掉粘附墨水、特别是完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘附墨水的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(a)用清洗液润湿鼓(102)上的覆层(103);
(b)从所述覆层(103)榨出过剩的清洗液以使所述覆层潮湿;和
(c)用所述鼓(102)上的潮湿覆层(103)擦拭所述一个或多个打印头(101)的表面板,以去除完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘附墨水。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,擦拭所述一个或多个打印头(101)的表面板的步骤(c)包括将所述一个或多个打印头(101)压靠在所述鼓(102)上的潮湿覆层(103)上。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,从所述覆层(103)榨出过剩的清洗液的步骤(b)包括在位于所述鼓下半部的位置将辊(106)压靠在所述鼓(102)上的覆层(103)上。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,用清洗液润湿所述鼓(102)上的覆层(103)的步骤(a)包括在位于所述鼓下半部的位置通过喷嘴(104)向所述覆层(103)供给清洗液。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,使所述鼓(102)以从60至120rpm的速度旋转,并且所述辊(106)相应被动旋转。
15.根据权利要求1至9中任一项的维护单元和/或根据权利要求10至14中任一项所述的用于从一个或多个打印头(10)清洗掉完全或部分固化和/或完全或部分干燥的粘附墨水的方法在接触镜片、特别是硅氧烷水凝胶接触镜片的自动化制造中的用途。
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