CN109689376A - 具有改进的打印质量控制的打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打印装置，该打印装置包括进给器、打印机、控制器和打印质量传感器，所述控制器被配置为控制所述打印机的操作，所述打印质量传感器被配置为获取打印质量信息，其中所述控制器被配置为基于所述打印质量信息来调整所述打印机的操作。本发明还涉及一种打印方法，该方法包括以下步骤：在打印操作中在基材上打印；获取打印质量信息；以及基于所述打印质量信息来调整所述打印操作。

Description

具有改进的打印质量控制的打印装置

技术领域

本发明涉及一种具有改进的打印质量控制的打印装置。打印质量被解释为打印对象上的打印质量。

背景技术

传统的打印装置以各种方式使用墨水在诸如纸张的基材上打印图像。可商购的打印装置包括基于调色剂的打印装置、液体喷墨打印装置、固体油墨打印装置和染料升华打印装置。墨水的使用有几个缺点，其中之一是墨盒的容量有限。另一个缺点是，例如当打印装置长时间不使用时，液体墨水可能会干燥并堵塞打印装置的喷嘴。

已经尝试提供无墨打印装置，现有技术的无墨打印装置包括热敏打印装置，其通过选择性地加热特殊热敏纸的区域来工作。单色热敏打印装置用于收银机、ATM、汽油分配器和一些较旧的廉价传真机。

申请人的W0-Al-2014/I58019公开了一种无墨打印装置，其可以与普通纸对象一起使用，即不需要使用特殊的热敏纸。该打印装置被配置用于选择性碳化纸对象的表面的至少一部分，更具体地是选择性碳化纸张的表面，其包括用于接收纸质对象的接收装置、用于选择性地将所述纸对象的表面的一个或多个部分加热到一定水平的至少一个激光器以及用于控制所述激光器的控制装置，其中所述表面的加热部分至少部分地碳化并由此改变颜色。碳化反应一方面产生炭，其作为纸对象上的黑色颜料。此外，也通过碳化反应产生的有机挥发物在纸对象上凝结，其中它们起到炭的粘合剂的作用，并以这种方式在所述纸对象上产生颜料。

申请人的W0-Al-2014/I58019中描述的打印设备在受控测试环境中获得了良好的结果。但是，对于商业应用，还需要解决其他挑战。期望打印装置能够处理各种情况，更具体地说，处理不同的纸张类型和纸张条件。此外，即使对于实践中遇到的各种情况，打印产品的永久性也应该是高质量的。永久性指的是长时间持续的打印产品和耐磨损性。

W0-Al-2014/I58019的打印设备产生碳基炭和焦油状化合物形式的反应产物。还产生诸如烟雾和有机挥发物的副产物。副产物会在纸张对象上凝结，从而在纸张对象上产生不希望的颜色变化。此外，副产物会污染激光光学器件或与反应产物接触的表面。例如，当透明盖用于获得低氧环境时，该透明盖可能由于副产物而变脏，从而也降低了穿过所述透明盖的激光束的有效性。为了使控制器能够控制打印质量，需要一致的激光强度。最后但并非最不重要的是，希望可安全地使用打印装置，而没有任何不适，例如，由于气味甚至烟雾的发展。

US-A1-2005/104954被认为是最接近的现有技术。EP-A1-1396814、US-A1-2002/196473和US-A-5963244被公认为进一步的现有技术。

在本申请中，纸被解释为最可能含有纤维素，且当暴露于激光束时具有碳化能力的材料。例如，这可以是传统打印机中使用的传统复印纸，也可以是用于包装的纸板箱或任何含有纸张的复合纸。

本发明的一个目的是提供一种相对于现有技术改进的打印装置，且其中避免了至少一个上述问题。

根据本发明公开通过所附独立设备权利要求以及独立方法权利要求中的特征的组合来实现如上所述的这些目的和/或其他益处或创造性效果。进一步优选的实施例是从属权利要求的主题。

发明内容

本发明提出一种打印装置，包括进给器、打印机、控制器和打印质量传感器，所述控制器被配置为控制所述打印机的操纵，所述打印质量传感器被配置为获取打印质量信息，其中所述控制器被配置为基于所述打印质量信息来调整所述打印机的操作。

根据一个优选实施例，所述打印装置还包括激光器，所述激光器被配置为局部处理基材，其中所述打印质量传感器被配置为获取至少部分由所述激光器处理的基材的打印质量信息。

根据另一个优选实施例，所述基材包括纸，且所述激光器被配置为局部碳化所述纸。

根据另一个优选实施例，所述打印质量传感器被配置为在通过所述激光器对所述基材进行局部碳化期间获取打印质量信息。

根据另一个优选实施例，所述控制器被配置为当已在打印期间获得预定的打印质量时停止所述基材的碳化。

根据另一个优选实施例，所述打印质量传感器是光传感器。

根据另一个优选实施例，所述打印装置还包括光源。

根据另一个优选实施例，所述打印质量传感器是红外传感器、图像传感器和热传感器中的至少一种。

根据另一个优选实施例，所述打印质量传感器被配置为获取所述激光器撞击或已撞击所述基材的点中的打印质量信息。

根据另一个优选实施例，所述控制器还被配置为获取基材特性，并且所述控制器被配置为基于所述基材特性来调整所述打印机的操作。

根据另一个优选实施例，所述控制器被配置为基于获取的基材特性和/或获取的打印质量信息从参考数据库检索所述打印机的操作设置。

根据另一个优选实施例，所述控制器被配置为将所述打印机的操作设置和相关的打印质量信息存储在所述参考数据库中。

结合一种打印装置，所述控制器还可被配置为获取基材特性并基于所述基材特性来调整所述打印机的操作，所述打印装置包括打印质量传感器，所述打印质量传感器被配置为获取打印质量信息，其中所述控制器被配置为基于所述打印质量信息来调整所述打印机的操作。

根据另一个优选实施例，所述打印装置还包括检测器，所述检测器被配置为检测形成在所述基材中的副产物和/或反应产物的特征，并且所述控制器被配置为基于检测到的形成在所述基材中的副产物和/或反应产物的特性来调整所述打印装置的操作。

根据另一个优选实施例，所述检测器布置在副产物排出口中，优选地，所述检测器布置在所述副产物排出口的抽吸单元的下游。

根据另一个优选实施例，所述检测器布置在过滤器的下游，所述过滤器布置在所述副产物排出口中。

根据另一个优选实施例，所述打印装置还包括预热器，所述预热器被配置为将所述基材预热至所述基材开始变色的温度与小于20℃、优选小于15℃、更优选小于10℃、最优选小于5℃的温度之间的温度，其中，后一个温度低于所述基材开始变色的温度。

根据另一个优选实施例，所述激光器具有工作波长，所述打印装置包括至少一个另外的激光器，所述至少一个另外的激光器具有与所述激光器的工作波长不同的工作波长。在下面的描述中，参考附图进一步阐明了本发明的优选实施例，其中：

附图说明

图1是根据本发明的打印装置的示意图；

图2是根据图1用于打印行业的打印装置的侧视图；

图3是根据图1用于编码行业的打印装置的透视图；

图4是根据本发明的打印装置的操作流程图；

图5是根据本发明的打印装置的操作步骤的示意图；

图6是根据本发明的打印装置的质量测试单元的示意图；

图7示出了连续碳化步骤中纸品的示意图；

图8示出了对应于图7的碳化步骤的曲线图；以及图9是根据本发明的打印装置的副产物排出的示意图。

具体实施方式

图1中所示的打印装置1是无墨打印装置1，其中通过所述纸对象2的碳化来打印纸对象2。然而，值得注意的是，尽管图1示出了纸2形式的纸对象2，但纸对象2可包括任何形式或形状的纸2，尤其包括纸板2和纸板盒2。还要注意的是，本发明不限于实施例中描述的纸基材2，而是还可包括其他材料的打印，当热或光照射在表面上和/或在表面下方时，这些材料发生对比度变化。这种对比度变化使材料上的可读打印成为可能。合适的材料尤其包括：纸、纸板、基于纤维素的材料，比如木材和棉、纺织品、玻璃、金属、塑料和上述材料与其它材料的混合物，其量足以使其处理导致足够的对比度变化以实现碳化。

对于大多数材料，通过激光器22进行的处理包括碳化。

使用进给器8(例如包括进给辊10)，基材2沿进给方向12传送。尽管纸板箱形式的基材2可用滚轮轨道运输，但是也可使用不同类型的进给器8，例如，可使用传送带。

打印装置1还包括控制器14，其包括或连接至参考数据库16。用户可使用用户输入18向控制器14提供信息。

控制器14被配置为获取基材特性并被配置为基于所述基材特性来适应打印机(即激光器22)的操作。激光器22被配置为发射激光束，用于局部碳化所述基材2。

可提供预热器20，用于将基材2预加热到低于基材2的碳化温度的预定温度。将结合图4中的步骤126和128解释其优点。预热器20可以各种方式加热基材2，比如，通过辐射加热(例如，使用光源照射基材)、传导加热(例如通过将基材2放置成与热表面接触)以及对流加热(例如使用热空气)。

在预热所述基材2的可选步骤之后，使用激光器形式的辐射热源22将基材2加热到其碳化温度。激光器22发射激光束23，其可使用聚焦透镜24和多面镜26指向所述基材2的待打印部分，如申请人的W0-Al-2014/I58019中所述。

为了防止聚焦透镜24和/或多面镜26由于诸如烟雾的副产物83而被污染，可布置副产物排出口77。副产物排出口77将在图9中更详细地说明。本发明意义上的副产物应解释为不希望的反应产物。这些不希望的反应产物也可包含纸中所需的反应产物，但当它们从纸中散发时是不希望的，比如，碳颗粒、碳基挥发物、气体和其它颗粒物质。

当激光束23加热待加热的所述基材2的打印部分达到或高于基材2的碳化温度时，反应产物30形成印刷品28。反应产物包括碳基炭32和焦油状化合物34(图5)。

为了使控制器14获得关于基材2的特性和环境的相关信息，打印装置1还包括一个或多个基材特征传感器40，例如，基材厚度检测传感器42和/或基材温度传感器44。控制器14可使用一个或多个环境特征传感器46获得进一步的信息，该传感器可以是湿度和/或温度传感器。

基材2的厚度可通过测量相对于不同基材厚度的磁阻变化来测量，例如，使用福伊特LSC卡钳传感器。应该用较低的功率标记较薄的基材2，以确保可满足没有孔38的表面标记。

基材2的表面质量和材料可通过光泽度或粗糙度传感器测量，该传感器基于测量来自基材2的对于给定入射光的反射而工作，例如，福伊特LSC光泽传感器。如果基材2的表面非常粗糙，则印刷品28的质量不均匀的可能性更高，且可使用利用主动反馈控制印刷基材2的步骤(图4中的步骤158)。

可使用基于氪辐射的非接触式吸收传感器测量基材2的密度，例如，5112版VoithLSC Basis Weight Sensor。如果基材2具有低密度，则应该以较低的功率标记，以确保可满足没有孔38的表面标记。

基材2的水分含量可通过基于透射/反射的水分含量检测传感器测量，例如5123版Voith传感器。水分含量还决定了激光束23的功率和打印速度，且其将相应地进行调整。

可使用基材颜色传感器测量待印刷基材2的表面的颜色。它可以是测量入射光反射的反射传感器，例如福伊特LSC颜色传感器。基材2的颜色也将改变激光功率和其他过程控制参数以达到打印质量目标。

基于控制器14经由输入设备18从用户获得的信息以及由一个或多个基材特征传感器40和/或由一个或多个环境特征传感器46获得的进一步信息，控制器14确定预期哪些设置提供所需结果。控制器14可咨询参考数据库16。可由控制器14调节的典型设置尤其是激光功率、每点激光的停留时间、激光器的占空比、激光波长、预热温度、基材和激光之间的相对速度、脉冲重复频率、重叠距离和焦点。

“激光功率”确定从基材2上的激光器22接收多少光功率。增加或减小激光束23的功率可改变所有打印质量目标。

“每点激光的停留时间”表示激光束23对每个点所花费的时间量。结合激光束23的功率的停留时间确定基材2针对单位区域接收的能量。

“激光器的占空比”是激光器相对于激光器不活动时的一个周期的百分比。

使用的“激光波长”确定激光束23对基材2的影响。从激光束23吸收的功率量取决于基材2的吸收光谱。

“预热温度”可确保打印速度更快，因为基材处于较高的起始温度。此外，预热确保基材2可在表面上更多地标记，从而减少碳化深度。预热基材2的另一个效果是它可防止温度从室温(约20℃)突然升高到碳化温度(约220℃)。该顺序的突然温度升高将导致基材2的材料中产生热冲击波，这可能导致材料部分蒸发。这个过程称为烧蚀。已经从基材2烧蚀的材料不再可用于碳化，因此烧蚀减少了在打印过程中可以获得的暗度。使用预热，可防止烧蚀，并因此可获得更暗的打印品。

为了将烧蚀减少到最小，优选将基材2预热至比所述基材2开始变色的温度低几度的温度。对于纸基材，颜色变化通常在约180℃的温度下开始。

“基材和激光器之间的相对速度”表示激光束23扫描穿过基材2时的速度。

“脉冲重复频率”决定激光器工作的频率。

“重叠距离”定义了激光器产生的点(或线)中心或下一个相邻点(或线)之间的距离。减少重叠距离将减少碳化的深度，并增加分辨率和打印品的暗度。

最后，“聚焦”：所使用的聚焦透镜24的类型决定了打印点的大小，从而确定了打印品的分辨率。更高的分辨率将实现更高的打印质量28。

将提供质量测试单元48，其将使用图6-8进行更详细地解释，用于测试打印品28的质量，使得如果真实结果与预期结果匹配，则控制器14可获得反馈。可基于该结果来更新参考数据库16。

在所示实施例中，质量测试单元48包括光源50，例如朝向打印品28发光的LED阵列。一些光将被打印品28反射，且打印质量传感器52可以是测量反射光束53中的光强度的光传感器。基于反射光束53的光强度，控制器14能够评估碳化，如图7和图8所解释的。

使用光源50，可获得提高的精度，但是技术人员将理解，也可使用反射的环境光。由于质量测试单元48通常封装在打印装置1的壳体中，所以当打印质量传感器52是光传感器52时，可能需要光源50。然而，技术人员将理解，打印质量传感器52也可以是红外传感器，其测量碳化基材的热分布以获取打印质量信息。在那种情况下，可不存在光源50。

为了增加打印品28的永久性，可使用电磁辐射器54以使焦油状化合物c1聚合和互连。聚合和互连的焦油化合物36在图5中表示具有连接的三角形。电磁辐射器54可包括UV源56和/或电子束发生器58。

当使用压缩单元60将反应产物30压缩到基材2中时，可获得印刷品28的持久性的进一步增加。压缩单元60包括可使用压缩弹簧66预张紧的第一压缩辊62和第二压缩辊64。压缩辊62、64在反应产物30上施加压缩力68，该反应产物在所述基材2上形成打印品28。

进一步增加打印品28的永久性的最后步骤可包括使用涂抹器在反应产品30上添加涂层76的步骤，该反应产物在所述基材2上形成打印品28。涂层76优选用作反应产物30的粘合剂。打印装置1包括涂层贮存器70，导管72将涂层76从该涂层贮存器输送至涂层喷嘴74，该涂层喷嘴被配置为将涂层76喷射在反应产物30上，该反应产物在所述基材2上形成打印品28。

请注意，可在打印之前或之后使用涂抹器。如果在打印之前使用，涂抹器可在连续的打印步骤即碳化步骤中施加促进反应产物30粘合的试剂。

为了防止聚焦透镜24和/或多面镜26由于诸如烟雾的副产物83而被污染，可布置副产物排出口77(图9)。该副产物排出口77也可用于防止用户的任何不适或健康风险，例如，由于气味甚至烟雾的发展产生的风险。

图2和3分别示出了根据本发明的打印装置1的实施例，用于打印行业(图2)和编码行业(图3)。与图1中相同的附图标记用于图2和3中所示的部件。因此，这里省略了对这些部件的详细描述。

图2的打印装置1被配置为打印大量的基材2。诸如纸张的基材2从输入的纸张堆4中取出，并沿着进给方向12传送通过打印装置1。将经打印的纸张收集在纸张输出堆6中。

另一方面，图3的打印装置1是编码打印装置，其被配置为在形成基材2的纸板盒上打印打印品28。纸板盒2使用传送器13在进给方向12上传送。

为了阐明根据本发明的打印装置的操作，将使用图4的流程图描述连续的操作步骤。该操作以“进给步骤向前移动打印的基材”114开始。

有必要通知打印装置1的控制器14关于基板的特性，比如厚度、表面粗糙度、温度、湿度等。一些信息，比如所选择的基材类型，可在可选的“用户输入基材特性的步骤”116中指示。通过“基材特性传感器获取信息的步骤”118获得其他基材特性，比如所述基材的湿度水平和温度。

该操作还包括“环境传感器获取信息的步骤”120，其可同时来执行或在步骤118之后执行。一个或多个环境传感器获取有关环境的信息，比如温度和湿度水平。

基于关于基材和环境的实际特性的信息，该操作执行“控制单元从参考数据库122获取信息的步骤”。早期测试结果和预设条件的信息可存储在该参考数据库16中。

随后，通过“控制单元设置诸如激光速度、激光功率和重叠距离的特性”的步骤124继续操作。

“预热待打印的基材”126的步骤和“检查基材是否被预加热到低于基材碳化温度的预定温度的步骤128”旨在使基材2处于所需的高温。辐射加热源(即激光器22)现在只需要将基材2的温度从已经通过预热获得的高温升高到基材2的碳化温度。由于预热，打印装置1的打印速度相对于其中基材2必须从约20℃的室温加热到基材2的碳化温度的打印装置而得到改善。

预热器20优选地被配置为将基材2预热至所述基材开始变色的温度与小于20℃、优选小于15℃、更优选小于10℃、最优选小于5℃的温度之间的温度，其中后一个温度低于所述基材开始变色的温度。按此方式，烧蚀减少到最小并可获得高质量的暗印。然而，因为预热不超过基材2开始改变颜色的温度，所也可获得暗印和基材2的原始颜色之间的高对比度。

接下来，该操作基于一系列步骤来测试打印品28的质量，这些步骤包括首先是“打印测试点的步骤”130，然后是“测量和检查是否获得所需的暗度的步骤”132和“测量和检查基材是否没有孔”134的步骤。

只有当“测量和检查暗度的一致性是否合适的步骤”136提供了积极的结果时，操作继续“打印整个基材的步骤、确定并设置打印特性(比如激光功率、重叠、打印速度等)”138。

如果“测量和检查暗度的一致性是否合适的步骤”136将提供负面结果，则操作继续进行反馈控制操作。该反馈控制包括以下进一步的步骤：‘打印反馈控制点’的步骤’146、控制单元设置诸如激光速度、激光功率和重叠距离等特性的步骤148、‘打印测试点的步骤’150、‘测量和检查是否获得所需的暗度的步骤’152和‘测量和检查基材是否没有孔的步骤’154。最后，执行“测量和检查暗度的一致性是否正常”的步骤156。再次，只有当“测量和检查暗度的一致性是否合适的步骤”156提供了积极的结果时，操作继续“打印整个基材的步骤、确定并设置打印特性(比如激光功率、重叠、打印速度等)”138。

优选地，在“完成打印操作的步骤”144之前执行一个或多个“排出副产物的步骤”140(图9)和“增加永久性的步骤”142(图5)。

如果“测量和检查暗度的一致性是否合适的步骤”156将提供负面结果，则该过程继续“利用主动反馈控制打印整个基材的步骤”158。

优选地，在“完成打印操作的步骤”164之前执行一个或多个“增加持久性的步骤”160(图5)和“排出副产物的步骤”162(图9)。

值得注意的是，“增加永久性的步骤”142、160对于“正常”而言，即对于步骤138和“主动反馈控制”，即步骤158，基材2的打印都是相同的。同样，“排出副产物的步骤”140、162对于“正常”而言，即对应步骤138和“主动反馈控制”，即步骤158，基材2的打印都是相同的。

现在使用图5进一步解释“增加持久性的步骤”142、160。连续步骤优选包括预热步骤102、碳化步骤104、辐照步骤106、压缩步骤108和涂覆步骤110。

在预热步骤102中，预热器20将待打印的基材2的表面加热到低于所述基材2的碳化温度而所需的温度。预热基材2提高了打印速度，因为需要较小的温度升高来获得基材2的碳化温度。

在下一个碳化步骤104中，激光器22发射激光束23，该激光束将基材2的温度升高到其碳化温度。将开始碳化过程，并形成碳基炭32(在图5中用圆圈表示)和焦油状化合物34(在图5中用三角形表示)，作为反应产物30。这些反应产物30具有与基材2形成对比的深色，并以这种方式在基材2上形成打印品28。

在照射步骤106中，电磁辐射器54(可以是UV源56或电子束发生器58)向反应产物30发射电磁波。这使得焦油状化合物34聚合并形成彼此的连接。化学反应产生的产品增加了打印品28在基材2基质内的粘结性和粘合性。聚合和互连的焦油化合物36(在图5中用连接的三角形表示)是粘合的，因此更好地抵抗磨损，从而进一步增加了打印品28的永久性。

压缩步骤108包括压缩单元60在基材2上施加压缩力68的步骤，从而也包括压缩反应产物30的步骤。压缩将增加反应产物30的密度并使反应产物30与基材2互锁。反应产物30将用作碳基炭32的粘合剂，从而改善打印品28在所述基材2上的持久性。

优选地，形成压缩机的压缩单元60被配置为振动。振动压缩单元60产生摩擦热、压力和热量的组合，改善了打印品的持久性。

一种根据本发明的打印方法，包括以下步骤：

-用激光器22至少部分地碳化基材，从而至少形成焦油状化合物34以作为所述基材2中所述碳化的反应产物30；

-将所述反应产物30压缩到所述基材2上；以及

-基本与所述压缩步骤同时，向压在所述基材2上的所述反应产物30提供能量。通过在将反应产物30压缩到基材2上的过程中提供能量，作为反应产物30而形成的焦油状化合物34将聚合并相互连接。按此方式，打印品28的永久性得到增加。

所述向压在所述基材2上的所述反应产物30提供能量的步骤优选包括用电磁辐射照射所述反应产物。所述电磁辐射可包括紫外(UV)光或红外(IR)辐射。

所述向压在所述基材2上的所述反应产物30提供能量的步骤还包括振动所述基材2。振动所述基材2将由于基材2和压缩单元60之间的摩擦而引起摩擦热。压力和热量的组合进一步改善了打印品28的永久性。

振动频率可高于10kHz，优选高于15kHz，更优选高于20kHz。20kHz及更高的频率超过人类听觉的上限可听限度，因此具有打印装置的压缩机的操作对人类保持静音的额外益处。

压缩单元60的压缩辊62、64包括具有弹性模量的材料，所述弹性模量等于或低于所述基材2的弹性模量。如果满足该条件，则可将反应产物30压在基材2上而不对基材2进行压光。基材2通常是纸或纸板，压缩辊62、64的弹性模量优选小于3GPa。合适的材料是Teflon。

通过在压缩辊62、64的外周表面上添加涂层，可防止反应产物30粘附到压缩辊62、64。涂层可形成疏油涂层或铝板。

最后，可执行涂覆步骤110，其中涂层76布置在打印品28上。该涂层76可用作反应产物30之间的粘合剂，将它们粘合到基材2上并形成阻挡层以防止打印品28弄脏。

尽管如果碳化步骤104之后是照射106、压缩108和涂层110的所有三个步骤，但是获得了最佳结果，本领域技术人员将理解，每个独立步骤已经有助于增加打印品28的永久性。另外，有助于提高打印速度的预热步骤102是可选的。

图6示出了质量测试单元48。光源50，例如LED阵列，进行发光。从该光源50发射的光束51在打印品28上反射，且反射光束53由作为光传感器的打印质量传感器52接收。通过比较从光源50发出的光的强度和由光传感器(即打印质量传感器52)接收的光的强度，可确定由打印品28吸收的光量。基于该信息，可确定碳化步骤104的不同阶段104a-104d。

如图6所示，质量测试单元48能够在碳化步骤104期间进行测试，即，当激光器22朝向基材2发射激光束32并形成反应产物30时，定义打印品28。

根据本发明的打印方法包括以下步骤：在打印操作中在基材2上打印、获取打印质量信息，以及基于打印质量信息调整打印操作。

在优选实施例中，打印基材2的步骤包括用激光器22局部处理所述基材2，并获得至少部分地由所述激光器22处理的基材2的打印质量信息。

在另一个优选实施例中，获取打印质量信息的步骤包括在基材2的局部碳化期间获取所述打印质量信息。

所述方法优选地还包括当获得预定的打印质量时停止所述基材2的碳化的步骤。

在一个优选实施例中，打印装置具有至少一个激光器75。激光器22具有工作波长，且另外的激光器75具有与激光器22的工作波长不同的工作波长。打印装置1可具有多于一个的第一类激光器22，其中每个激光器具有第一工作波长，以及具有一个或多个另外的激光器75，其中每个激光器具有与所述一个或多个第一种类激光器22的工作波长不同的工作波长。

对于大多数类型的基材2，包括纸和纸板，所述基材2对激光能量的吸收量在所述激光器的较低工作波长下较低。因此，诸如10600nm的较高波长比11550nm波长更适合于激光标记，因为可能不需要基于反馈的质量控制。然而，具有较低工作波长的激光器更先进并通常更便宜。

在一个优选实施例中，所述打印方法包括以下步骤：

-使用由第一激光器22制成打印品28来获取打印质量信息；

-基于由所述第一激光器22产生的所述打印品28的打印质量信息来适应打印操作；

-达到理想的打印质量；以及

-在获得所需的打印质量之后用第二激光器75进行打印。

通常，第一激光器22发射比第二激光器75更高的波长。按此方式，高级激光器75可用于打印品28的主要部分，而具有较高操作波长的激光器22的优点用于有效地获取打印质量信息。

碳化步骤104包括四个阶段：第一阶段104a、第二阶段104b、第三阶段104c和第四阶段104d(图7)。

在碳化步骤104的第一阶段104a中，激光束23仍然使基材2升温至其碳化温度。

在碳化步骤104的第二阶段104b中，碳化刚刚开始，且打印品28仍然具有棕色，并仍然变得更暗，即其从棕色变为黑色。

在碳化步骤104的第三阶段104c中，反应产物30更深地进入基材2，且打印品28已经获得其最大暗度。在该第三阶段104c中，优选停止碳化。

在碳化步骤104的第四阶段104d中，激光束23烧穿基材2，留下孔38，这是不希望的。

图8显示了三个图，每个图在x轴上具有时间T。在上图中，V表示光传感器的光电二极管的电压，即打印质量传感器52。在中心图中，O表示激光器的输出。在下图中，B表示打印品28的黑度百分比。

在第一阶段104a中，基材2仍然是原始颜色，例如，白色，并反射由光源50发射的光束51的大部分光。在第二阶段104b中，打印品28变得更暗，这可在下图中的B增加中看到。因此，较少的光被反射向打印质量传感器52，即光传感器。这导致光传感器的光电二极管的电压V降低。一旦打印品28不再变暗，电压V将再次变得恒定(第三阶段104c)。V和B都表示成扁平线。

在第三阶段104c中，获得打印品128的最佳暗度。当暗度B不再增加，且电压V变得恒定时，控制器14确保激光束23停止加热基材2上的特定点。

现在使用图9进一步解释“排出副产品的步骤”140、162。碳化反应一方面产生气态或在空气中混合的反应产物30(比如炭类物质)和副产物(比如，烟雾和有机挥发物)。当冷凝回到基材2时，这些气体和空气传播的颗粒将污染基材2。如果副产物83在从基材2析出之后接触基材2，则它们会凝结并在打印品旁边产生模糊的光晕。由于存储在副产物83中的热能也可能发生朦胧的发光，因此希望它们从打印区域移除而不允许它与打印区域相互作用。优选地，在基本垂直于打印区域的平面的方向上执行去除操作，以便消除相互作用的机会。此外，气体和空气传播的颗粒物质将污染表面，比如但不限于污染激光器22的光学部件，例如聚焦透镜24。副产物排出口77包括带有吹气泵80的鼓风机78，该吹气泵被配置为将基本上清洁的气体82吹向打印品28，从而将诸如烟雾的任何副产物83从基材2上的待打印区域移开。副产物83被吸入抽吸单元84，该抽吸单元由抽吸风扇86提供动力。副产物83经由导管88从抽吸单元84朝向水洗涤器99输送。水洗涤器99用于沉淀副产物83中存在的颗粒物质。这可稍后从打印装置1进行收集和清洁。副产物83通过导管92从水洗涤器99输送到活性炭过滤器94，该活性炭过滤器用于除去副产物83中存在的有机挥发物产生的任何气味。这样，清洁无味的气体可通过出口导管96从打印装置1中排出。可添加额外的处理步骤以确保出口管道96中的气体满足使用这种打印装置1的办公室/相关环境中所需的空气质量标准。作为活性炭过滤器94的替代或补充，可应用(未示出的)静电过滤器。

应注意，当通过鼓风机78泵送额外的气体时，其除去存在于碳化附近的氧气和其他气体，并可产生低氧环境。这具有防止烟雾83形成的额外期望效果。通过使用抽吸单元84产生真空也可产生低氧环境。此外，透明盖可放置在鼓风机78和抽吸单元84的顶部，使得打印装置1的部件完全与打印区域密封隔离。

打印装置1还可包括检测器98、100，该检测器被配置为检测副产物83和/或形成在基材2中的反应产物30的特征。控制器14优选地被配置为基于检测到的副产物83和/或形成在基材2中的反应产物30的特征来调整所述打印装置1的操作。图9中所示的两个检测器98、100布置在副产物排出口77中。

第一检测器98布置在所述抽吸单元84的下游，第二检测器100布置在过滤器94的下游。

检测器98、100用于了解由烟雾、有机挥发物和其他气体组成的反应产物30和/或副产物83的组成、温度和其他相关性质。如果产生的副产物83的水平太高而过滤器94不能处理或检测到过滤器94堵塞或损坏，则控制器14可停止或优化碳化反应以产生最少量的副产物83或完全停止打印。对于后一种功能，使用布置在过滤器94下游的检测器100。

尽管它们示出了本发明的优选实施例，但是上述实施例仅旨在说明本发明而不以任何方式限制本发明的范围。因此，应该理解，在所附权利要求中提到的特征后面附有参考标记的情况下，包括这些标记仅仅是为了增强权利要求的可理解性，并且决不限制权利要求的范围。此外，特别要注意的是，技术人员可结合不同实施例的技术措施，而忽略其他实施例。因此，本发明的范围仅由以下权利要求限定。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种打印装置，包括：

-进给器；

-打印机；

-控制器，所述控制器被配置为控制所述打印机的操作；

-打印质量传感器，所述打印质量传感器被配置为获取打印质量信息；

-其中所述控制器被配置为基于所述打印质量信息来调整所述打印机的操作。

2.根据权利要求1所述的打印装置，还包括：

-激光器，所述激光器被配置为局部处理基材；

-其中所述打印质量传感器被配置为获取至少部分由所述激光器处理的基材的打印质量信息。

3.根据权利要求2所述的打印装置，其中所述基材包括纸，且所述激光器被配置为局部碳化所述纸。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的打印装置，其中所述打印质量传感器被配置为在通过所述激光器对所述基材进行局部碳化期间获取打印质量信息。

5.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述控制器被配置为当已经获得预定的打印质量时停止所述基材的碳化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述打印质量传感器是光传感器。

7.根据权利要求6所述的打印装置，还包括光源。

8.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述打印质量传感器是红外传感器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述打印质量传感器是图像传感器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述打印质量传感器是热传感器。

11.根据权利要求2-10中任一项所述的打印装置，其中所述打印质量传感器被配置为获取所述激光器撞击或已撞击所述基材的点的打印质量信息。

12.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述控制器还被配置为获取基材特性，并且所述控制器被配置为基于所述基材特性来调整所述打印机的操作。

13.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，其中所述控制器被配置为基于获取的基材特性和/或获取的打印质量信息从参考数据库检索所述打印机的操作设置。

14.根据前述权利要求13所述的打印装置，其中所述控制器被配置为将所述打印机的操作设置和相关的打印质量信息存储在所述参考数据库中。

15.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，还包括：

-检测器，所述检测器被配置为检测形成在所述基材中的副产物和/或反应产物的特性；以及

-其中所述控制器被配置为基于检测到的形成在所述基材中的副产物和/或反应产物的特性来调整所述打印装置的操作。

16.根据权利要求15所述的打印装置，其中，所述检测器布置在副产物排出口中。

17.根据权利要求16所述的打印装置，其中，所述检测器布置在所述副产物排出口的抽吸单元的下游。

18.根据权利要求16-17中任一项所述的打印装置，其中所述检测器布置在过滤器的下游，所述过滤器布置在所述副产物排出口中。

19.根据前述权利要求中任一项所述的打印装置，还包括预热器，所述预热器被配置为将所述基材预热至所述基材开始变色的温度与小于20℃、优选小于15℃、更优选小于10℃、最优选小于5℃的温度之间的温度，其中，后一个温度低于所述基材开始变色的温度。

20.根据权利要求2-19中任一项所述的打印装置，其中所述激光器具有工作波长，所述打印装置包括至少一个另外的激光器，所述至少一个另外的激光器具有与所述激光器的工作波长不同的工作波长。

21.一种打印方法，包括以下步骤：

-在打印操作中在基材上打印；

-获取打印质量信息；以及

-基于所述打印质量信息来调整所述打印操作。

22.根据权利要求21所述的打印方法，其中：

-打印基材包括用激光器局部处理所述基材；以及

-获取至少部分由所述激光器处理的所述基材的打印质量信息。

23.根据权利要求21或22的打印方法，其中所述获取打印质量信息的步骤包括在所述基材的局部碳化期间获取所述打印质量信息。

24.根据权利要求21-23中任一项的打印方法，还包括当获得预定的打印质量时停止所述基材的碳化的步骤。

25.根据权利要求21-24中任一项所述的打印方法，其中在所述基材上打印的步骤之前，将所述基材预热至所述基材开始变色的温度与小于20℃、优选小于15℃、更优选小于10℃、最优选小于5℃的温度之间的温度，其中，后一个温度低于所述基材开始变色的温度。

26.根据权利要求21-25中任一项所述的打印方法，包括以下步骤：

-使用由第一激光器制成的打印品来获取打印质量信息；

-基于由所述第一激光器制成的所述打印品的打印质量信息来调整所述打印操作；

-达到所需的打印质量；以及

-在获得所需的打印质量之后用第二激光器进行打印。

27.根据权利要求28所述的打印方法，其中所述第一激光器发射的波长大于所述第二激光器发射的波长。