CN110087889A - 具有真空系统的喷墨印刷机 - Google Patents

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Abstract

提供了一种喷墨印刷机，其包含位于真空台之上的透气性介质支撑层(100)；其中所述真空台包含多个连接到真空源的腔室以在透气性介质支撑层(100)上形成多个真空区；并且其中所述多个腔室中的每个腔室(200)由透气性介质支撑层(100)中的透气性部分封闭以形成所述多个真空区中的一个真空区；且其中所述多个腔室中的每个腔室(200)包含：a)由壁组(220)形成的空间(230)；和b)包含空气通道组的底层(250)；并且其中由壁组(220)形成的区域的最小包围框的宽度与长度的比率在1:1和2:5之间。

Description

具有真空系统的喷墨印刷机
技术领域
本发明涉及一种喷墨印刷机，其包括真空系统以当在印刷介质上印刷时将印刷介质压紧在平坦表面上。
背景技术
具有真空系统(如用于在印刷头下面输送印刷介质的真空带)的喷墨印刷机是众所周知的。目前，这样的喷墨印刷机适合于采用小尺寸基材到大得多的基材的标识和展示市场，或适合于同时印刷多个基材的工业市场；和特殊的印刷介质，如用于玻璃、层压地板、地毯、纺织品的制造方法，包括喷墨印刷方法。这种喷墨印刷机的一个实例为AgfaGraphicsTM :Jeti Tauro。
包括用于压紧印刷介质的真空系统的现有技术喷墨印刷机的问题之一在于难以处理、输送和在所有类型的印刷介质上印刷。通用性相当低，这些喷墨印刷机只能处理和/或输送一部分印刷介质类型。已知几种扩大具有真空系统的喷墨印刷机的通用性的方法，例如通过提供从介质支撑层到真空系统的真空泵的优化的空气通道设计。例如，WO201607122 (AGFA GRAPHICS)在段落[0135]中公开了一种真空系统，其中所公开真空系统的作为透气性介质支撑层的多孔传送带中的多个孔被优化到一定的直径。透气性介质支撑层中的这种孔也称为空气通道。
印刷介质的尺寸变得越来越大，因此要压紧这种印刷介质：
- 需要更大的介质支撑层；和
- 连接到真空系统的一个或多个真空泵需要更高的功率；和/或
- 需要更多连接到真空系统的真空泵。
用于大型印刷介质的喷墨印刷机已存在多年，如INCA™ Onset S40或AgfaGraphics™ :M-PRESS TIGER，它们都能够处理用于标识和展示印刷作业的非常大的印刷介质。另一个实例为用于印刷家具面板、门、层压物的HYMMEN™ JPT-L，用于在最大幅宽高至3.40m的织物幅材上印刷的REGGIANI MACHINE™ ReNOIR，或用于幅面高至2.070mm ×3.600mm的家具生产的DIEFFENBACHER™ Colorizer。
另外，一些印刷介质类型，尤其是当它们具有大尺寸时，将难以贴靠真空系统的透气性介质支撑层压紧。这可能导致印刷介质的卷曲、皱折而严重影响印刷质量。在现有技术中，喷墨印刷机尝试通过应用连接到真空系统的一个或多个更强的真空泵在介质支撑层上施加更高的真空动力来解决这个问题。这样的难以处理的印刷介质的一个实例为刚性多层印刷介质，这是由于该印刷介质类型的内部张力，其具有相当高的内部张力而这可能导致印刷和/或干燥油墨时印刷介质的突然翘曲。因此，需要一种喷墨印刷机，其通过具有可压紧这样的印刷介质的真空系统来可靠地避免与干燥器和/或印刷头的碰撞。对真空系统应用更强的真空泵并不总是理想的解决方案，例如其可能导致印刷介质因吸力而变形。另外，对真空系统应用更强的真空泵使得喷墨印刷机的制造成本远远更高并提高喷墨印刷机的能量消耗。措辞“更强的真空泵”指的是具有更高的真空设定点故在真空台处吸力更大的真空泵。
然而，不仅需要更大的介质支撑层，而且由于经济原因，喷墨印刷机的更高生产率也是非常重要的。已知几种在大的介质支撑层上同时处理多个印刷介质的方法。例如，EP2508347 (THIEME GMBH & CO. KG)公开了一种通过在为介质支撑层的压板上检测它们来处理多个印刷介质的方法，做法是检测所述多个印刷介质的位置。必须贴靠透气性介质支撑层压紧的多个印刷介质的总面积可能要求如上所述的更强真空泵，但也会在透气性介质支撑层中未堵塞的孔处导致真空动力的更大损失，这些未堵塞的孔为未被所述多个印刷介质之一覆盖的孔。
真空动力的损失也发生在其上需要压紧小印刷介质(300)的大透气性介质支撑层上，因为该透气性介质支撑层中的若干孔变为未使用的孔，故为未堵塞的孔，也称非闷孔。
为了最小化或防止这种真空动力的损失，已知的方法是在透气性介质支撑层的未使用的孔上施加胶带，或较低效的是在透气性介质支撑层上施加更强的真空动力。对于印刷机操作者来说，胶带法是耗时的生产方法，每当在透气性介质支撑层上提供另一尺寸的印刷介质时都必须重复它。强大的真空动力要求更高的能量消耗或可在透气性介质支撑层上施加更高真空动力的更昂贵真空泵。
堵塞透气性介质支撑层的未使用的孔以防止真空动力损失的另一已知方法是在真空系统中应用具有分开的真空室的系统，可控制这些分开的真空室以在透气性介质支撑层上的真空区中施加或不施加真空动力。在喷墨印刷机的真空系统中此类方法的实例在US20110292145 (XEROX CORPORATION)中或EP2868604 (AGFA GRAPHICS)中公开，其中可移动的壁控制透气性介质支撑层上真空区的尺寸。
WO2015136137 (LATORRE JESUS FRANCISCO BARBERAN)针对在透气性介质支撑层中未使用的孔处损失真空动力的问题公开了一种真空系统，该真空系统具有致动系统，通过打开或不打开孔来控制连接到透气性介质支撑层的孔的拉拔器(drawer)。这使得喷墨印刷机昂贵，尤其是真空台对于制造喷墨印刷机而言昂贵，并且通过包括额外的电机来驱动轴传动也需要额外的能量消耗。
在透气性介质支撑层上未使用的孔处发生的另一个问题是，这些孔处的真空动力严重影响印刷时从印刷头到印刷介质的油墨轨迹，尤其是当在透气性介质支撑层上施加了高的真空动力以例如防止印刷介质的卷曲时。通常，油墨轨迹或多或少是直的，从印刷头垂直去往印刷介质，但在吸力作用下，该轨迹可能偏离，故因印刷介质上错误的墨滴定位而导致印刷质量差。
另一方法是通过在真空台每一孔内应用隔膜来关闭未使用的孔。这些隔膜可例如由阀单独控制以得到开孔、半开孔或闭孔，从而可控制真空的损失。这种系统的可靠性不确定并且制造成本太高。
还已知这些未使用的孔会通过吸入动力接收墨雾、纸尘、介质纤维和/或墨屑如固化的油墨。这些会污染未使用的孔和空气通道内侧及真空系统的真空室。在现有技术中，将空气过滤器和/或聚结过滤器连接于真空泵连接器以从真空泵连接器中的污染物分离液体和空气，但污染物仍保留在空气通道中，这将难以清洁，例如通过用牙签或其他尖矛耗时地重新戳穿透气性介质支撑层中的孔来清洁。
为了解决具有可处理大印刷介质和小印刷介质/多个小印刷介质的真空系统的喷墨印刷机的问题及透气性介质支撑层的未使用的空气通道处真空动力的可能损失，需要一种不会造成喷墨印刷机的更高制造成本和经印刷的印刷介质的更高生产成本的解决方案。如果真空系统内侧的污染也最小化并且透气性介质支撑层上的吸入动力不严重影响从印刷头到印刷介质的油墨轨迹以及处理印刷介质的通用性得到扩展，那么该解决方案应非常有效。
发明概述
为了克服上述问题，已用如权利要求1所述的喷墨印刷机实现了本发明的优选实施方案。
本发明为一种喷墨印刷机，其包含位于真空台之上的透气性介质支撑层(100)。透气性介质支撑层(100)提供支撑以承载印刷介质，印刷介质也称受墨体，其将由喷墨印刷机印刷。透气性介质支撑层(100)下面的真空台提供额外的支撑以承载印刷介质。
透气性介质支撑层(100)优选是平坦的，更优选具有小于300μm的平坦度。支撑层顶部的平坦度对于在支撑于支撑层上的受墨体上取得良好的印刷质量是至关重要的，因为其将影响投射距离，即从印刷头到受墨体喷射液滴的距离。透气性介质支撑层(100)顶部上的区域(不包括孔洞和凹进)相对于由透气性介质支撑层(100)顶部上的三个区域(不包括孔洞和凹进)限定的平面的最大高度距离限定透气性介质支撑层(100)的平坦度。由透气性介质支撑层(100)顶部上的这些区域(不包括孔洞和凹进)支撑的柔性受墨体应具有与透气性介质支撑层(100)相同的平坦度。为了测量透气性介质支撑层(100)的平坦度，现有技术中有若干可用的平坦度测量工具，例如US6497047 (FUJIKOSHI KIKAI KOGYO KK)中公开的测量工具。透气性介质支撑层(100)的平坦度也可通过表面轮廓仪测量，如KLA-Tencor™系列台式触针和光学表面轮廓仪。
喷墨印刷机可以是平板喷墨印刷机，优选大幅面平板喷墨印刷机，其中透气性介质支撑层(100)为平坦的刚性层，其中所述平板由透气性介质支撑层(100)和真空台形成。印刷介质(300)定位在平板上并由真空动力压紧以便印刷，例如压紧在Jeti Mira™的平板上，Jeti Mira™由Agfa Graphics™制造，是典型的平板喷墨印刷机。
或者，喷墨印刷机可包括多孔传送带作为透气性介质支撑层(100)，其上承载和输送印刷介质(300)，并由真空动力压紧以便印刷。多孔传送带下面布置的是真空台。这样的多孔传送带也称为真空带。这样的喷墨印刷机的一个实例为由Agfa Graphics™制造的Jeti Tauro™。
为了在透气性介质支撑层(100)上的孔(也称空气通道)处形成真空，存在有效连接到真空台的真空源或泵(也称真空泵)。在操作中，空气在来自真空源的负压下通过真空台内的空气通道网络从这些孔抽出，真空源优选为向支撑在透气性介质支撑层(100)上的印刷介质(300)施加吸力的泵。这些空气通道(也称孔洞)与透气性介质支撑层(100)平行的横截面可以是圆形、椭圆形、正方形或矩形形状的。
本发明在真空台中包括多个腔室，这些腔室连接到一个或多个真空源，如真空泵，以在透气性介质支撑层(100)如多孔传送带上形成多个真空区。介质支撑层的透气性是由层中的空气通道引起的，这些空气通道连接到所提到的喷墨印刷机中的真空系统的真空泵。所述多个腔室取决于真空台的面积和每个腔室(200)的面积。所述多个真空区中的一个真空区可与所述多个真空区中的另一个真空区重叠，但它们都由所述多个腔室中的另一个腔室(200)产生。
这些腔室包含在真空台的顶层中，因此所述多个腔室中的每个腔室(200)由透气性介质支撑层(100)的一个透气性部分封闭。该透气性部分覆盖腔室(200)的顶部。该透气性部分通过多个空气通道在受墨体侧上形成所述多个真空区中的一个真空区。
本发明中的腔室(200)包含：
a) 由壁组(220)形成的空间(230)；和
b) 包含空气通道组的底层(250)。
底层(250)可具有一个或多个空气通道，这个/这些空气通道连接到真空源，如真空泵。因此，透气性部分的多个空气通道(105)经由空间(230)连接并然后经由空气通道组(255)连接到真空源，如真空泵。“多个空气通道”在这里是透气性部分的空气通道，“空气通道组”在这里是底层的空气通道。
发现如本发明通过包含这样的多个腔室的真空台，印刷介质(300)的边缘将被更好地压紧，故将防止印刷介质(300)边缘处的卷曲。印刷介质(300)边缘处的卷曲可能在印刷时触碰印刷头，这是应该避免的。
透气性部分由壁组(220)支撑，故其以透气性覆盖物或透气性盖封闭腔室(200)。
包含在底层(250)中的空气通道组(255)有时还称为腔孔组或腔空气通道组。
壁组(220)优选为直立壁、竖立壁或朝向底层(250)成45度和135度之间的角度，更优选朝向底层(250)成70度和100度之间的角度，最优选朝向底层(250)成85度和95度之间的角度。
这些壁组(220)形成具有任何形状的区域，该区域优选是大致多边形的，更优选是大致凸多边形的，最优选是大致规则凸多边形的，或壁组(220)形成具有多边形形状的区域。或者，壁组(220)形成具有大致圆形或大致椭圆形形状或椭圆形形状的区域。壁可具有小波纹或小突起；所以不是平坦的壁，但形状大致为：多边形或凸多边形或规则凸多边形、圆形或椭圆形。
为了取得具有最小真空损失的最佳真空系统，发现该形状必须紧凑并且不能是细长的，故在一个优选的实施方案中，由壁组(220)形成的区域的最小包围框的宽度与高度的比率在1:1和2:5之间，更优选在1:1和1:2之间。因此显然且必须理解为该区域与真空台基本上平行、优选平行。最小包围框的宽度小于或等于最小包围框的高度。如果应在三维空间中定义，则术语“宽度”和“高度”在这里应在与输送表面平行的二维平面中理解：为了取得具有最小真空损失的最佳真空系统，发现该形状必须紧凑并且不是细长的，故在一个优选的实施方案中，由壁组(220)形成的区域的最小包围框的宽度与长度的比率在1:1和2:5之间，更优选在1:1和1:2之间。
发现如果使用细长形状，则在细长腔孔的前部和后部处的真空动力将较为不足，故需要更多的真空动力，例如通过应用更强的真空源，如上所述，出于经济原因，这是应该避免的。还发现，紧凑的形状将使印刷介质(300)的边缘处更好地压紧在透气性介质支撑层上。在几何上，2维中点集(S)或某个区域的最小(minimum)或最小(smallest)包围或封闭框为所有所述点或所述某个区域都位于其内的最小度量(区域)的框。
在本发明中，透气性部分与壁组(220)接触并在腔室上形成顶层作为腔室(200)的覆盖物。
在一个优选的实施方案中，空间(230)的体积在1mm3和8000000mm3之间，更优选在1mm3和2000000mm3之间。为了取得具有最小真空损失的最佳真空系统和其中在透气性介质支撑层(100)是针对大尺寸印刷介质制造的时不需要大的真空泵的真空系统，这种优选的体积限制与感兴趣的紧凑的形状(意味着不是细长的)一起采用。腔室(200)的深度优选在0.001mm和200mm之间，更优选在0.01mm和100mm之间，最优选在0.1mm和10mm之间。
真空台的宽度和/或高度优选为1.0米至10米。宽度和/或高度越大，则喷墨印刷机可支撑越大的印刷介质(300)，这是经济有益的。这将给出大的面积，故通常需要本发明所不需要的较强真空动力。真空台的面积优选在1m2和100m2之间。
在一个优选的实施方案中，封闭所述多个腔室中的一个腔室(200)的每个透气性部分包含多个空气通道，这些空气通道制造为使得所述多个空气通道(105)的面积之和等于或大于腔室(200)中包含的底层的空气通道组(255)的面积之和。
空气通道的面积为由平行于其被包括的层和/或垂直于空气通道中的空气流动方向的横截面形成的面积。例如，如果空气通道的内壁向内弯曲，则在流体动力学科学中已知，平行于其被包括的层和/或垂直于空气通道中的空气流动方向的横截面的面积(给出了最小面积)通常称为“空气通道的面积”。
已知空气通道的面积限定通过空气通道的流动，但在本发明中存在空气通道如孔口或孔的级联：
a) 透气性部分中的空气通道；和
b) 腔室(200)的底层(250)中的空气通道。
尤其是这种空气通道如孔口或孔的级联使得本发明成为上述问题的解决方案。
为了使流动在腔室(200)上均匀地分布，必须在允许流动到腔室、因此未使用的孔的透气性部分的空气通道上堵塞流动。因此，发现所述多个空气通道(105)的面积之和必须等于或大于腔室(200)中包含的底层的空气通道组(255)的面积之和。未使用的孔指的是透气性介质表面层上的印刷介质(300)未覆盖它。
底层(250)的空气通道组(255)可以是一个或多个空气通道，如孔或孔口。底层(250)侧的空气通道(如孔或孔口)的面积优选在0.25mm2和100mm2之间，更优选在1mm2和64mm2之间，最优选在1.44mm2和49mm2之间。
透气性部分的所述多个空气通道(105)不止一个空气通道，如孔或孔口。需要在透气性部分中有多个空气通道(105)以在透气性部分处获得更宽的吸入区域，并且优选地，位置均匀地分布在透气性部分中，从而印刷介质(300)可被附着在透气性部分上的“任何地方”而不是一个特定的吸入区域。这些空气通道的形状、这些空气通道的面积和透气性部分的面积限定空气通道的最大数量。
透气性部分侧处的空气通道(105)如孔或孔口的面积优选在0.25mm2和100mm2之间，更优选在1mm2和36mm2之间，最优选在1.44mm2和16mm2之间。如果该面积太大，则印刷介质(300)可能在吸力作用下变形，尤其是易皱、易碎、对热敏感或对边缘卷曲敏感的承印体，此变形将在印刷结果中变得可见而严重影响印刷质量。
通过孔口的流量可用下式(I-a)来描述：
其中，a =常数，d =孔口直径，ΔP为孔口上的压降，Q为通过孔口的流量。本发明中的孔口是窄的并具有短的长度。
该式也可如下描述为(I-b)：
发现并推定具有不同直径的级联孔口上的流量可由下面的推定式(II)得出：
其中，a =常数，d1至dn为级联孔口的直径，n =级联中孔口的数量，ΔP为级联孔口上的压降且Q为通过级联孔口的流量。
通过层如透气性部分中的开放孔口的流量可使用衍生自并基于伯努利定律用如下推定式(III)得到的等效虚拟孔来计算：
其中，D =等效虚拟孔的直径，n =层中开放孔口的数量。
该式III是如何从层如本发明中的底层(250)或透气性部分中的空气通道组(N)计算等效直径的实例。在该式III中，每个圆孔的直径是相同的，故根据伯努利定律得到了式III)。现有技术中已知，对于多个非圆形空气通道，也可计算层的空气通道组的等效直径，即使它们不均匀或形状不同或大小不一样。
当腔室中包含的底层的空气通道组(255)的面积之和小于所有空气通道如连接腔室中包含的空气通道组与真空源如真空泵的导管的面积之和时，该优选实施方案甚至是更优选的。
此外，说明书中应表明，应用式I-a、I-b、II、III解释了本发明通过具有级联孔口的本发明而成为透气性部分中未使用的空气通道处的真空损失的解决方案。
如实施例中所公开，发现如果透气性部分中包含的所述多个空气通道(105)都是具有相等圆形面积的孔并且在透气性部分下面的腔室(200)的底层(250)中有一个具有圆形面积的空气通道，则透气性部分中的孔的直径与底层(250)中的孔的直径之间的比率优选在0.50 (= ±1:2)和0.166 (= ±1:6)之间，更优选在0.33 (= ±1:3)和0.2 =(±1:5)之间，最优选在0.275 (= ±11:40)和0.225 =(±9:40)之间。
在一个优选的实施方案中，无论是否与先前的优选实施方案组合，
- 透气性部分中包含的所述多个空气通道(105)中的每个空气通道的等效直径与
- 底层的空气通道组(255)的等效直径
之间的比率在0.50 (= ±1:2)和0.166 (= ±1:6)之间，更优选在0.33 (= ±1:3)和0.2 =(±1:5)之间，最优选在0.275 (= ±11:40)和0.225 =(±9:40)之间。
附图简述
图1为根据实施例1的表1的值的曲线图。
图2为根据实施例2的表2的值的曲线图。
图3为根据实施例3的表3的值的曲线图。
图4为根据实施例4的表4的值的曲线图。
图5为根据实施例5的表5的值的曲线图。
图6为一个优选实施方案的腔室(200)的横截面图，其中空气从透气性介质支撑层(100)的透气性部分中的多个空气通道(105)经由腔室(200)中的空间(230)、经由腔室(200)的底层(250)中的空气通道组(255)流动到真空源(不可见)。图中的箭头指示气流。腔室(200)由壁组(220)和底层(250)形成。
图7为通过试验2.1获得的测量数据的曲线图。
图8为通过试验2.2获得的测量数据的曲线图。
图9为类似于试验2.1和试验2.2中公开透气性介质支撑层(100)的一部分的顶视图的图，其中在多个菱形形状腔室(200)下面由点线标识的代表这些腔室(200)中的每个的壁组。不可见的透气性介质支撑层(100)被分成多个真空区，其中每个真空区在腔室上方的透气性部分中具有25个空气通道。腔室中的底部包含一个空气通道但不可见。印刷介质(300)支撑在透气性介质支撑层(100)上。
实施方案描述
在一个优选的实施方案中，腔室(200)的壁组(200)中的一个壁是成角度的。a) 透气性介质支撑层(100)的介质输送方向与壁组(220)中的一个壁之间的角度；或b) 印刷头运动方向与一个壁之间的角度在5度和85度之间，更优选在9度和81度之间，最优选在15度和75度之间。
大多数印刷介质(300)的形状是矩形的以实现印刷介质的全部区域的良好压紧，故如本优选实施方案中的成角度的壁将提供更好的压紧结果；尤其是在矩形形状印刷介质的边缘处。如果真空台中包含的多个腔室如此制造，则情况尤其如此，最优选的是，真空台中包含的所有腔室都如此制造。
如果由壁组(220)形成的区域的形状为菱形、方块、矩形(旋转)、平行四边形、梯形、正方形(旋转)、五边形、六边形或规则凸多边形；或者大致菱形、大致方块、大致矩形(旋转)、大致平行四边形、大致梯形、大致正方形(旋转)、大致五边形、大致六边形或大致规则凸多边形，则甚至更优选前一优选实施方案。
在另一个优选的实施方案中，无论是否与前述实施方案组合，除仅腔室(200)中的壁外，本发明的多个腔室中的一个腔室(200)或所有腔室可包含透气性顶板以进一步支撑透气性部分。这是为了防止透气性部分在腔室中下沉，尤其是当腔室(200)具有相当大的体积和大的面积时，例如当透气性介质支撑层(100)如真空带是柔性的或不够硬时。作为腔室上方的透气性部分的透气性介质支撑层(100)的一部分在腔室(200)中的下沉可能使由该介质支撑层支撑的印刷介质变形，这导致差的印刷质量。优选地，腔室(200)中的该顶板由壁组(220)支撑。
在一个优选的实施方案中，无论是否与前述实施方案组合，真空台中包含的一个腔室(200)或所有腔室包含过滤器，如空气过滤器。为了取得工作实施方案，过滤器当然是透气的。优选地，过滤器将腔室(200)内由真空源引起的气流优选均匀地朝向腔室(200)的边缘、更优选朝向腔室(200)的壁分布。最优选地，过滤器将气流朝向腔室的角落分布，例如当由壁组形成的区域是大致多边形形状时。发现朝向腔室(200)的边缘或腔室(200)的壁或腔室(200)的角落的这种过滤器对于贴靠透气性介质支撑层(100)压紧印刷介质有更好的影响，这很可能是因为更好的空气动力学。过滤器可能赋予腔室(200)内小的气流阻力。
壁组(220)朝向腔室(200)的底层(250)的壁的边缘优选是圆形的以在腔室中具有更好的气流，这很可能是因为更好的空气动力学。
来自先前的优选实施方案的过滤器也可过滤由真空源引起的气流中的空气，故空气中的污染物如墨屑或灰尘将在该过滤器内部分离，过滤器如膜、滤纸、筛或空气过滤器。为了取得工作实施方案，过滤器当然是透气的。
为了便于制造(例如，通过研磨或铣削制造)具有多个腔室的真空台，真空台、腔室、壁组(220)和/或底层(250)优选包含热塑性聚合物树脂和/或金属，更优选为工程塑料组合物或包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)和/或聚芳基醚酮(PAEK)。关于制造真空台的更多信息在WO2016/071122 (AGFA GRAPHICS)中有公开。
真空台可包含彼此叠置的多个层，这些层由胶水或其他措施彼此连接，其中例如：
- 一个层形成壁组(220)；和/或
- 一个层形成腔室中的顶板；和/或
- 一个层形成腔室(200)中的底层(250)。
每个层优选包含热塑性聚合物树脂和/或金属，更优选为工程塑料组合物、钢或包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)和/或聚芳基醚酮(PAEK)。顶板可能赋予腔室内小的气流阻力。
如果透气性介质支撑层(100)为真空带，则优选壁组(220)的每个壁在与透气性介质支撑层(100)的接触区处是圆形的以保证真空带的更长寿命。移动时真空带在壁组(220)处的摩擦可能缩短该寿命。
在本发明中，从透气性介质支撑层(100)直至真空源如真空泵，存在空气通道如孔口或孔的级联。可通过在彼此之上构建腔室来扩大该级联。在一个优选的实施方案中，无论是否与先前的优选实施方案组合，喷墨印刷机包含另一个腔室(200)，所述另一个腔室(200)包含：
- 包含在真空台中的另一个腔；和
- 包含在真空台中的另一个底层(250)，其包含另一空气通道组；并且
其中腔室(200)的底层(250)封闭所述另一个腔室(200)以在所述另一个腔上形成顶层。另一个腔由另壁组(220)形成。
与在一个先前的优选实施方案中类似，腔室(200)的底层中的空气通道组(255)的面积之和优选等于或大于上面的另一个腔室的底层中的另一空气通道组(255)的面积之和，更优选地，另一个腔室(200)的底层中的另一空气通道组(255)的面积之和小于连接另一个腔室(200)的底层中的另一空气通道组(255)与真空源如真空泵的所有空气通道的面积之和。
在一个优选的实施方案中，另一个底层(250)包含热塑性聚合物树脂或金属，更优选为工程塑料组合物、铝或包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)和/或聚芳基醚酮(PAEK)。
真空台可包含彼此叠置的多个层，这些层由胶水或其他措施彼此连接，其中例如：
- 一个层形成壁组(220)；和/或
- 一个层形成腔室中的顶板；和/或
- 一个层形成腔室中的底层(250)；和/或
- 一个层形成另壁组(220)；和/或
- 一个层形成另一个腔室中的顶板；和/或
- 一个层形成另一个腔室(200)中的底层(250)。
这样的层包含热塑性聚合物树脂或金属，更优选为工程塑料组合物、铝或包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)和/或聚芳基醚酮(PAEK)。
喷墨印刷装置
喷墨印刷装置，如喷墨印刷机，是使用印刷头或具有一个或多个印刷头的印刷头组件的标记装置，其以液滴或气化的液体在喷墨接收体(也称印刷介质)上喷射液体。通过喷墨印刷装置的喷射在喷墨接收体上标记的图案优选为图像。图案可以是非彩色的或彩色的。
喷墨印刷机优选为宽幅喷墨印刷机。通常接受宽幅喷墨印刷机是印刷宽度超过17英寸的任何喷墨印刷机。印刷宽度超过100英寸的喷墨印刷机通常称为超宽印刷机或大幅面印刷机。宽幅印刷机主要用于印刷横幅、海报、纺织品和一般的标牌，并且在一些情况下可能比小批量方法如丝网印刷更经济。宽幅印刷机通常使用喷墨接收体卷而不是单张的喷墨接收体，但现在也存在在印刷台上加载喷墨接收体的宽幅印刷机。宽幅印刷机优选包含带式步进传送系统。
喷墨印刷机中的印刷台可在印刷头下移动或者龙门架可使印刷头在印刷台上方移动。这些所谓的平台数字印刷机最通常用于平面喷墨接收体、脊状喷墨接收体和柔性喷墨接收体片材的印刷。它们可引入红外线干燥器或紫外线干燥器以防止印刷品在生产时彼此粘连。宽幅印刷机、更特别地平台数字印刷机的一个实例在EP1881903 (AGFA GRAPHICSNV)中公开。
喷墨印刷机可执行单程印刷方法。在单程印刷方法中，喷墨印刷头通常保持固定而喷墨接收体在所述一个或多个喷墨印刷头下输送一次。在单程印刷方法中，该方法可通过使用页宽喷墨印刷头或覆盖喷墨接收体的整个宽度的多个交错喷墨印刷头来进行。EP2633998 (AGFA GRAPHICS NV)中公开了单程印刷方法的一个实例。这样的喷墨印刷机也称为单程喷墨印刷机。
喷墨印刷机可首先标记转印带，该转印带在第二步中将标记转印到喷墨接收体。喷墨印刷机优选执行这样的印刷方法，其包括引导喷墨油墨的液滴到中间转印构件如转印带上以形成油墨图像，该油墨在水性载体中包含有机聚合物树脂和着色剂，转印构件具有疏水的外表面使得油墨图像中的每个墨滴在撞击中间转印构件时铺展形成墨膜。在喷墨油墨图像被中间转印构件输送的同时，通过从油墨图像蒸发水性载体来干燥喷墨油墨而留下树脂和着色剂的残留膜。该残留膜然后被转印到喷墨接收体。喷墨油墨和中间转印构件的表面的化学组成选择为使得每个液滴的外皮中的分子和中间转印构件的表面上的分子之间的分子间吸引力抵消由每个液滴产生的墨膜在水性载体的表面张力作用下成珠而不使每个液滴通过润湿中间转印构件的表面而铺展的倾向。
喷墨印刷机可标记宽范围的喷墨接收体(也称印刷介质)，如折叠纸箱、丙烯酸型板、蜂窝板、瓦楞板、泡沫、中密度纤维板、实心板、刚性纸板、槽芯板、塑料、铝复合材料、泡沫板、瓦楞塑料、地毯、纺织品、薄铝、纸、橡胶、粘合剂、乙烯基类、饰面、覆清漆坯板、木材、柔性版、金属基板、玻璃纤维、塑料箔、透明箔、粘合PVC片材、浸渍纸等。喷墨接收体可包含喷墨接受层。喷墨接收体可以是纸基材或浸渍纸基材或热固性树脂浸渍纸基材。
优选地，喷墨印刷机包含一个或多个喷射UV可固化油墨以标记喷墨接收体的印刷头和作为干燥器系统以在标记之后固化油墨的UV源(=紫外线源)。可通过部分固化或“钉扎固化(pin curing)”处理来控制UV可固化喷墨油墨在喷墨接收体上的铺展，其中墨滴被“钉扎”，即固定化，其后不发生进一步的铺展。例如，WO 2004/002746 (INCA)公开了一种使用可固化油墨以多程印刷喷墨接收体的区域的喷墨印刷方法，该方法包括在该区域上沉积第一程油墨；部分固化第一程中沉积的油墨；在该区域上沉积第二程油墨；和完全固化该区域上的油墨。
UV源的一种优选配置为汞蒸气灯。在含有例如充入的汞的石英玻璃管内施加能量，则汞被气化和电离。由于气化和电离，对汞原子、离子和自由电子全部自由开放的高能量导致许多汞原子和离子处于激发态。当它们回到其基态时，会发射辐射。通过控制灯中存在的压力，可在某种程度上精确控制发射的辐射的波长，目标当然是确保发射的大量辐射落在光谱的紫外部分中，并且在对UV可固化油墨的固化有效的波长下。另一种优选的UV源为UV-发光二极管，也称UV-LED。
喷墨印刷机可包含IR源(=红外源)以通过红外辐射使油墨凝固。IR源优选NIR源(=近红外源)如NIR灯。IR源可包括响应时间非常短的碳红外发射器。
上述优选实施方案中的IR源或UV源在透气性介质支撑层(100)上产生固化区以将喷射的油墨固定在喷墨接收体上。
喷墨印刷机可包含电晕放电设备以在喷墨接收体通过喷墨印刷机的印刷头之前处理喷墨接收体，因为一些喷墨接收体具有化学惰性和/或无孔的顶表面，从而导致低的表面能，这可能导致差的印刷质量。
喷墨印刷机优选为工业喷墨印刷机，如纺织品喷墨印刷机、瓦楞纤维板喷墨印刷机、装饰喷墨印刷机、3D喷墨印刷机。
计算机直接制版系统
可使用本实施方案的喷墨印刷机来产生用于计算机直接制版(CTP)系统的印刷版，其中将专有液体喷射到金属基底上以从数字记录产生成像的印版。这些印版不需要加工或后烘焙处理，而可在喷墨成像完成后立即使用。另一个优点在于具有喷墨印刷机的制版机比计算机直接制版(CTP)系统中通常使用的激光或热设备便宜。优选地，可通过喷墨印刷机的实施方案喷射的物体为平版印刷版。EP1179422 B (AGFA GRAPHICS NV)中公开了由喷墨印刷机制造的这种平版印刷版的实例。
由于这种喷墨接收体贴靠透气性介质支撑层(100)的不受控制的粘附，故在透气性介质支撑层(100)上处理印刷版是困难的。喷墨接收体上的热可能在喷墨接收体上引起曲率效应，该喷墨接收体不能压紧在当前的透气性介质支撑层(100)上，故喷墨接收体可能撞到喷墨印刷机的印刷头。如果在喷墨印刷机中没有实施额外的引导措施来压紧印刷版，则这将引入额外的制造成本。例如，在热印刷区域和/或热固化区域(如果有的话)中，这种印刷版贴靠透气性介质支撑层(100)的粘附会较少。但在本发明中，即便在喷墨印刷机的这些热印刷区域和/或固化区域(如果有的话)中，也将保证喷墨接收体连接、压紧和平铺于透气性介质支撑层(100)上。
纺织品喷墨印刷机
优选地，喷墨印刷机为执行纺织品喷墨印刷方法的纺织品喷墨印刷机。由于在输送时和/或例如在热印刷区域和/或热固化区域中加热纺织品的表面时该喷墨接收体容易皱折，故由于喷墨接收体贴靠透气性介质支撑层(100)的粘附不受控制，所以在透气性介质支撑层(100)上处理这种喷墨接收体是困难的。这种皱折效应使得喷墨接收体不能压紧和平铺在当前的透气性介质支撑层(100)上，故喷墨接收体可能触碰喷墨印刷机的印刷头。另外，如果纺织品在印刷时不平整，则皱折的纺织品例如会因差的印刷质量而销售不可接受。如果在喷墨印刷机中没有实施额外的引导措施来压紧和平铺纺织品，则这将引入额外的制造成本。例如，在热印刷区域和/或热固化区域(如果有的话)中，纺织品的皱折效应可能变得更大。然而，在本发明中，即便在喷墨印刷机的这些热印刷区域和/或固化区域(如果有的话)中，也将保证该喷墨接收体连接、压紧和平铺于透气性介质支撑层(100)上。本发明还具有印刷后在纺织品中不存在凹痕图案的印记的优点。纺织品优选通过电晕放电设备进行电晕处理来预处理，因为一些纺织品具有化学惰性和无孔的表面，从而导致低的表面能。另外，一些纺织品也存在收缩问题，本发明通过纺织品在透气性介质支撑层(100)上的良好整体联接而避免该问题。这对于纺织品喷墨印刷机来说是一个非常大的优势。目前使用粘性传送带来避免纺织品上的这种收缩问题，但因此传送带必须定期施加胶水，而本发明不需要这样。
纺织品喷墨印刷机中的纺织品为织造或非织造纺织品。纺织品优选选自棉纺织品、丝绸纺织品、亚麻纺织品、黄麻纺织品、大麻纺织品、莫代尔纺织品、竹纤维纺织品、菠萝纤维纺织品、玄武岩纤维纺织品、苎麻纺织品、基于聚酯的纺织品、基于丙烯酸类的纺织品、玻璃纤维纺织品、芳族聚酰胺纤维纺织品、聚氨酯纺织品、高密度聚乙烯纺织品及其混合物。
纺织品可以是透明的、半透明的或不透明的。
本发明的一大优点在于印刷可在宽范围的纺织品上进行。合适的纺织品可由许多材料制成。这些材料来自四个主要来源：动物(例如，羊毛、丝绸)、植物(例如，棉、亚麻、黄麻)、矿物(例如，石棉、玻璃纤维)和合成材料(例如，尼龙、聚酯、丙烯酸类)。取决于材料的类型，其可以是针织纺织品、机织纺织品或非织造纺织品。
纺织品优选选自棉纺织品、丝绸纺织品、亚麻纺织品、黄麻纺织品、大麻纺织品、莫代尔纺织品、竹纤维纺织品、菠萝纤维纺织品、玄武岩纤维纺织品、苎麻纺织品、基于聚酯的纺织品、基于丙烯酸类的纺织品、玻璃纤维纺织品、芳族聚酰胺纤维纺织品、聚氨酯纺织品(例如，Spandex或Lycra™)、高密度聚乙烯纺织品(Tyvek™)及其混合物。
合适的聚酯纺织品包括聚对苯二甲酸乙二醇酯纺织品、阳离子可染色聚酯纺织品、乙酸酯纺织品、二乙酸酯纺织品、三乙酸酯纺织品、聚乳酸纺织品等。
这些纺织品的应用包括汽车纺织品、帆布、横幅、旗帜、室内装饰、服装、泳装、运动服、领带、围巾、帽子、地垫、门垫、地毯、床垫、床垫罩、衬里、粗麻布、室内装饰品、地毯、窗帘、帷幔、床单、枕套、阻燃和防护织物等。在一个优选的实施方案中，本发明包括在这些应用之一的制造中。聚酯纤维单独地或与纤维如棉共混地用于所有类型的服装中。芳族聚酰胺纤维(例如，Twaron)被用于阻燃服装、防切割物和盔甲中。丙烯酸类为用来模仿羊毛的纤维。
在本发明中，发现喷射的油墨或液体更容易渗透在纺织品的纤维中，这可能是由于真空台中包含的腔内的气流分布。
皮革喷墨印刷机
优选地，喷墨印刷机为执行皮革喷墨印刷方法的皮革喷墨印刷机。由于在输送时和/或例如在热印刷区域和/或热固化区域中加热皮革的表面时该喷墨接收体容易皱折，故由于这种喷墨接收体贴靠透气性介质支撑层(100)上的粘附不受控制，所以在透气性介质支撑层(100)上处理这种喷墨接收体是困难的。喷墨接收体上、尤其是边缘处的这种皱折效应不能使喷墨接收体被压紧和平铺在当前的透气性介质支撑层(100)上，故喷墨接收体可能触碰喷墨印刷机的印刷头。另外，如果皮革在印刷时不平整，则皱折的皮革会例如因差的印刷质量而销售不可接受。如果在喷墨印刷机中没有实施额外的引导措施来压紧和平铺皮革，则这将引入额外的制造成本。例如，在热印刷区域和/或热固化区域(如果有的话)中，皮革的皱折效应可能变得更大。然而，在本发明中，即便在喷墨印刷机的这些热印刷区域和/或固化区域(如果有的话)中，也将保证该喷墨接收体连接、压紧和平铺于透气性介质支撑层(100)上。本发明还具有印刷后在皮革中不存在凹痕图案的印记的优点。皮革优选通过电晕放电设备进行电晕处理来预处理，因为一些皮革如人造皮革具有化学惰性和无孔的表面，从而导致低的表面能。另外，一些皮革也存在收缩问题，本发明通过皮革在透气性介质支撑层(100)上的良好整体联接而避免该问题。这对于皮革喷墨印刷机来说是一个非常大的优势。人造皮革是一种意图在多个领域如室内装潢、服装和织物以及其他用途(需要皮革样饰面但实际材料成本过高、不适合或出于道德原因无法使用的场合)中替代皮革的织物。
人造皮革以许多名称出售，包括“人造革(leatherette)”、“仿皮(faux leather)”和“假皮革(pleather)”。合适的人造皮革包括多孔仿皮、corfam、koskin和人造革(leatherette)。合适的商业品牌包括来自BioThane Coated Webbing的Biothane™、来自Birkenstock的Birkibuc™和Birko-Flor™、来自Kleerdex的Kydex™、来自Lorica Sud的Lorica™和来自DuPont™的Fabrikoid™。
瓦楞纤维板喷墨印刷机
优选地，喷墨印刷机为执行瓦楞纤维板喷墨印刷方法的瓦楞纤维板喷墨印刷机。这种喷墨印刷机的喷墨接收体通常为瓦楞纤维板。瓦楞纤维板是一种基于纸的材料，由凹槽瓦楞芯纸和一个或两个平挂面纸板组成。瓦楞芯纸和挂面纸板优选由牛皮纸硬纸板制成和/或优选瓦楞纤维板的厚度介于3mm和15mm之间。瓦楞纤维板有时称为瓦楞卡纸板；但卡纸板可能是任何基于重纸浆的板。
由于这种喷墨接收体贴靠透气性介质支撑层(100)的粘附不受控制，故在透气性介质支撑层(100)上处理该喷墨接收体是困难的。喷墨接收体的底层和顶层中的湿度差异可能在喷墨接收体上引起曲率效应，喷墨接收体不能被压紧在当前的透气性介质支撑层上，故喷墨接收体可能撞到喷墨印刷机的印刷头。如果在喷墨印刷机中没有实施额外的引导措施来压紧瓦楞纤维板，则这将引入额外的制造成本。例如，在热印刷区域和/或热固化区域(如果有的话)中，瓦楞纤维板的底层和顶层中的湿度差异可能变得更大。然而，在本发明中，即便在喷墨印刷机的这些热印刷区域和/或固化区域(如果有的话)中，也将保证该喷墨接收体连接、压紧于透气性介质支撑层(100)上。
塑料箔喷墨印刷机
优选地，喷墨印刷机为执行塑料箔喷墨印刷方法的塑料箔喷墨印刷机。这种喷墨印刷机的喷墨接收体通常是塑料箔，如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚偏二氯乙烯(PVdC)。塑料箔的厚度优选在30和200μm之间，更优选在50和100μm之间，最优选在60和80μm之间。在一个优选的实施方案中，塑料箔适于制造塑料袋。
由于在输送时和/或例如在热印刷区域和/或热固化区域中加热塑料箔的表面时该喷墨接收体容易皱折，故由于这种喷墨接收体贴靠透气性介质支撑层(100)的粘附不受控制，所以在透气性介质支撑层(100)上处理这种喷墨接收体是困难的。这种皱折效应使得喷墨接收体不能压紧和平铺在当前的透气性介质支撑层(100)上，故喷墨接收体可能触碰喷墨印刷机的印刷头。另外，如果塑料箔在印刷时不平整，则皱折的塑料箔例如会因差的印刷质量而销售不可接受。如果在喷墨印刷机中没有实施额外的引导措施来压紧和平铺塑料箔，则这将引入额外的制造成本。例如，在热印刷区域和/或热固化区域(如果有的话)中，塑料箔的皱折效应可能变得更大。然而，在本发明中，即便在喷墨印刷机的这些热印刷区域和/或固化区域(如果有的话)中，也将保证该喷墨接收体连接、压紧和平铺于透气性介质支撑层(100)上。本发明还具有印刷后在塑料箔中不存在凹痕图案的印记的优点。塑料箔优选通过电晕放电设备进行电晕处理来预处理，因为大多数塑料如聚乙烯和聚丙烯具有化学惰性和无孔的表面，从而导致低的表面能。
电晕放电设备
电晕放电设备由高频功率发生器、高压变压器、固定电极和处理机底辊组成。标准公用电动力被转换成更高频率的动力，其然后被供应到处理机站。处理机站通过陶瓷或金属电极在气隙上将此动力施加到材料表面上。
在本发明中，电晕处理可应用于无底漆的喷墨接收体，但也可应用于有底漆的喷墨接收体。
真空台
真空台是这样的台子，其中当喷墨接收体支撑在透气性介质支撑层(100)上时，喷墨接收体通过真空压力连接到印刷台。真空台也称为多孔印刷台。喷墨接收体和真空台之间可有真空带，此时，真空带缠绕在真空台周围。
优选地，真空台通过透气性介质支撑层(100)处的真空室提供压差以在印刷台的底表面处形成真空区。
真空台的宽度和/或高度优选为1.0米至10米。宽度和/或高度越大，则真空台可支撑的喷墨接收体越大，这是经济有益的。
透气性介质支撑层(100)处的孔洞可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形形状的，与该支撑物平行。
优选地，实施方案的真空台在所述多个腔室的底层下面包含蜂窝结构板。作为空气通道的一部分，蜂窝结构板中的蜂窝芯通过来自真空源的气流在真空台的支撑表面上产生更好的均匀真空分布。蜂窝芯优选为正弦曲线或六边形形状。
如果真空台中包含蜂窝结构板，则应确定蜂窝芯的尺寸和数量并频繁地定位以便为真空台提供足够的真空压力。两个相邻蜂窝芯之间的尺寸可不同。
印刷台的透气性介质支撑层(100)应构造为防止喷墨接收体或真空带(如果适用)的损坏。例如，该支撑层处的孔洞可具有圆形边缘。印刷台的该支撑层可配置为具有低摩擦规格。
真空台优选平行于与喷墨印刷系统连接的地面以避免印刷图案未对准。
透气性介质支撑层(100)上真空区中的真空压力可通过将承载/支撑喷墨接收体的真空带夹在其间来联接喷墨接收体与真空台。联接优选在印刷时完成以压紧喷墨接收体来避免不良对准和颜色套准问题。当真空带在传送方向上移动并承载喷墨接收体时，透气性介质支撑层(100)上真空区中的真空压力可向真空带施加足够的法向力。该真空压力也可防止真空带或真空带上的喷墨接收体的任何颤动和/或振动。可在印刷时调整真空区中的真空压力。
例如由于灰尘或油墨泄漏，透气性介质支撑层(100)或其一部分可带有涂层以具有易清洁性能。涂层优选是防尘和/或拒墨和/或疏水的涂层。优选地，透气性介质支撑层(100)或其一部分用拒墨疏水法通过产生润滑和排斥表面来处理，这将减少摩擦。
真空室
真空室为刚性封装体，其由许多材料构造；优选地，其可包含金属。材料的选择基于强度、压力和渗透性。真空室的材料可包括不锈钢、铝、软钢、黄铜、高密度陶瓷、玻璃或丙烯酸类。
真空源，如真空泵，在真空室内提供真空压力并通过真空源连接器如管连接到真空源输入如真空室中的孔洞。在真空源连接器之间，可提供真空控制器如阀或龙头以控制其中孔洞所位于的子真空室中的真空。
为了防止污染物如纸尘、喷墨接收体纤维、油墨、油墨残留物和/或墨屑如固化油墨经由印刷台的空气通道组和/或传送带的真空带空气通道组造成污染，可向真空泵连接器连接真空泵的内部措施、过滤器如空气过滤器和/或聚结过滤器。优选地，向真空泵连接器连接聚结过滤器作为过滤器以从真空泵连接器中的污染物分离液体和空气。
真空源优选为径向真空泵，其将实现脉动非常小的高输送风量，因此在透气性介质支撑层(100)上的真空区处保证了具有低脉动和/或恒定真空的均匀吸力。通过在该真空泵中集成变频器，可使体积流量适应真空设定点的要求。
真空带
优选地，真空带，也称多孔传送带，其为透气性介质支撑层(100)的一个实例，具有两个或更多个材料层，其中下层提供线性强度和形状，也称骨架(carcass)，上层称为覆盖物或支撑侧。骨架优选为织造织物幅材，更优选聚酯、尼龙、玻璃织物或棉的织造织物幅材。覆盖物的材料优选为各种橡胶，更优选塑料化合物，最优选热塑性聚合物树脂。当牵引力必不可少时，覆盖物也可使用其他特殊材料如有机硅或树胶橡胶。US 20090098585A1 (FORBOSIEBLING GMBH)中公开了用于一般的带式输送机系统的多层传送带的一个实例，其中覆盖物具有凝胶涂层。
优选地，真空带包含玻璃织物或骨架为玻璃织物，更优选地，作为骨架的玻璃织物在顶部具有包含热塑性聚合物树脂的涂层，最优选地，玻璃织物在顶部具有包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、聚氨酯(PU)和/或聚芳基醚酮(PAEK)的涂层。涂层还可包含脂族聚酰胺、聚酰胺11 (PA11)、聚酰胺12 (PA 12)、UHM-HDPE、HM-HDPE、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PS)、聚(对苯醚) (PPOTM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)。
优选地，真空带为环形真空带。EP 1669635 B (FORBO SIEBLING GMBH)中公开了制造用于一般的带式输送机系统的环形多层真空带的实施例和图。
真空带还可具有粘性覆盖物，当喷墨接收体从起始位置被带到最终位置时，粘性覆盖物将喷墨接收体保持在真空带上。所述真空带也称为粘性真空带。使用粘性真空带的有利效果允许喷墨接收体在粘性真空带上的精确定位。另一个有利效果是，当喷墨接收体从起始位置被带到最终位置时，喷墨接收体不会被拉伸和/或变形。覆盖物上的粘合剂优选用红外线干燥器活化以使真空带具有粘性。覆盖物上的粘合剂更优选为可移除的压敏粘合剂。粘性带与包含一组各自形成气杯的凹坑的真空带的组合推动了喷墨印刷机、尤其是纺织品喷墨印刷机的真空带技术。
粘性真空带的另一优选方式为包含合成的刚毛的真空带，当在喷墨接收体上印刷时，所述刚毛使喷墨接收体保持稳定，例如不可变形。当在喷墨接收体上印刷时使喷墨接收体保持稳定是必要的，例如以避免喷墨接收体上的印刷图案中的未对准或颜色偏移。合成的刚毛是壁虎脚趾上的刚毛的仿制品。
例如由于灰尘或油墨泄漏，真空带的顶表面或真空带的一部分如其空气通道可带有涂层以便易于清洁。涂层优选是防尘和/或拒墨和/或疏水的涂层。优选地，真空带的顶表面或真空带的一部分用拒墨疏水法通过产生润滑和排斥表面来处理，这将减少摩擦。
真空带中的中性纤维层优选构造在距底表面2mm和0.1mm之间、更优选1mm和0.3mm之间的距离处。具有中性纤维的该层对于在真空带上具有有着最小侧向力的直线传送方向和/或最小化真空带的节线的波动以实现高印刷精度输送是非常重要的。
真空带的顶表面包含优选的硬质氨基甲酸酯，其优选厚度(从顶表面到底表面测量)在0.2和2.5mm之间。真空带的总厚度(从顶表面到底表面测量)优选在1.2和7mm之间。顶表面优选具有高的耐溶剂性，故喷墨印刷机可用于工业印刷和/或制造环境中。
印刷头
印刷头是通过喷嘴在喷墨接收体上喷射液体的措施。喷嘴可包含在附接到印刷头的喷嘴板中。印刷头优选具有多个喷嘴，这些喷嘴可包含在喷嘴板中。包含在印刷头中的液体通道组对应于印刷头的喷嘴，这意味着该组液体通道中的液体可在喷射方法中离开相应的喷嘴。液体优选为油墨，更优选为UV可固化喷墨油墨或水基喷墨油墨，如水基树脂喷墨油墨。用来通过印刷头喷射的液体也称为可喷射液体。使用UV可固化喷墨油墨的高粘度喷射方法称为高粘度UV可固化喷射方法。使用水基喷墨油墨的高粘度喷射方法称为高粘度水基喷射方法。
向喷墨印刷机中结合印刷头的途径是本领域技术人员熟知的。
印刷头可以是任何类型的印刷头，如阀喷射印刷头、压电印刷头、热印刷头、连续印刷头类型、静电按需滴墨印刷头类型或声学按需滴墨印刷头类型、或页宽印刷头阵列(也称页宽喷墨阵列)。
印刷头包含一组主入口以从一组外部液体进给单元向印刷头提供液体。优选地，印刷头包含一组主出口以完成液体通过印刷头的再循环。再循环可在液滴形成措施之前进行，但更优选的是，再循环在印刷头本身中进行，所谓的通流印刷头。液体在通流印刷头中的连续流动将去除气泡和来自印刷头的液体通道的附聚颗粒，从而避免阻止液体喷射的喷嘴堵塞。连续流动将防止沉淀并确保一致的喷射温度和喷射粘度。它还有助于堵塞喷嘴的自动恢复，从而最大限度地减少液体和接收体的浪费。
本发明的印刷头优选适合于喷射具有8mPa.s至3000mPa.s的喷射粘度的液体。优选的印刷头适合于喷射具有20mPa.s至200mPa.s的喷射粘度的液体；更优选适合于喷射具有50mPa·s至150mPa·s的喷射粘度的液体。
阀喷射印刷头
用于本发明的一种优选印刷头为所谓的阀喷射印刷头。优选的阀喷射印刷头的喷嘴直径在45和600μm之间。包含多个微阀的阀喷射印刷头允许15至150dpi的分辨率，这对于具有高生产率而不包括图像质量来说是优选的。阀喷射印刷头也称为微阀的线圈包或微阀的分配模块。向喷墨印刷机中结合阀喷射印刷头的途径是本领域技术人员熟知的。例如，US2012105522 (MATTHEWS RESOURCES INC)公开了一种阀喷射印刷机，其包括螺线管线圈和具有磁敏感柄的柱塞杆。合适的市售阀喷射印刷头有来自Zimmer的chromoJET™ 200、400和800，来自VideoJet的Printos™ P16和来自Fritz Gyger™的微阀SMLD 300的线圈包。阀喷射印刷头的喷嘴板常称为面板并优选由不锈钢制成。
阀喷射印刷头的液滴形成措施通过电磁致动控制阀喷射印刷头中的每个微阀来关闭或打开微阀以使得介质流动通过液体通道。阀喷射印刷头优选具有高至3000Hz的最大分配频率。
带式步进传送系统
喷墨印刷机的实施方案包含缠绕真空台的真空带，其中真空带通过以优选连续距离运动(也称离散步进增量)从起始位置向最终位置移动而承载喷墨接收体。这也称为带式步进传送系统。
带式步进传送系统可由电动步进电机驱动以对带轮产生扭矩，因此通过真空带在动力带轮上的摩擦，真空带和喷墨接收体沿传送方向移动。电动步进电机的使用使得负载的输送更可控，例如改变传送的速度和以连续距离运动移动真空带上的负载。EP 1235690A (ENCAD INC)中描述了用于宽幅印刷机的介质输送的具有步进电机的带式步进传送带系统的实例。
为了知道在带式步进传送系统中的连续距离运动的距离，该传送系统由电动步进电机驱动以对带轮产生扭矩，故通过真空带在动力带轮上的摩擦，真空带和喷墨接收体沿传送方向在真空带上的基材上移动，因此可与其他控制器如喷墨印刷机的渲染器或喷墨头的控制器通信，编码器包含在与真空带相连的带轮中之一上。
但优选地，编码器通过测量装置直接在真空带上测量真空带的线性进给，该测量装置包含可附接到真空带的位置传感器和固定的参考措施，其中检测位置传感器相对于固定参考措施的相对位置。位置传感器优选包含光学传感器，其可在优选包含在固定的参考措施处的距离标尺如编码器条带上翻译位置传感器与固定的参考措施之间的距离。优选地，测量装置包含夹持器以将位置传感器夹持到传送带。测量装置可包含引导措施，位置传感器相对于固定的参考措施通过该引导措施引导 - 优选线性的。通过在沿传送方向移动真空带的同时将位置传感器附接到真空带，可测量位置传感器与固定的参考措施之间的距离。在离散步进增量之间，位置传感器可释放真空带并可返回到固定的参考措施处。
压电印刷头
用于本发明的另一种优选的印刷头为压电印刷头。压电印刷头，也称压电喷墨印刷头，基于的是当向其施加电压时包含在印刷头中的压电陶瓷换能器的运动。电压的施加将改变压电陶瓷换能器的形状以在液体通道中产生空隙，该空隙然后被液体填充。当再次移除电压时，陶瓷膨胀至其原始形状，从而从液体通道喷射出液滴。
压电印刷头的液滴形成措施控制一组压电陶瓷换能器以施加电压来改变压电陶瓷换能器的形状。液滴形成措施可以是挤压模式致动器、弯曲模式致动器、推动模式致动器、剪切模式致动器或其他类型的压电致动器。
合适的市售压电印刷头有来自TOSHIBA TEC™的TOSHIBA TEC™ CK1和CK1L及来自XAAR™的XAAR™ 2001。
压电印刷头中的液体通道也称压力室。
在液体通道和压电印刷头的主入口之间连接有歧管以贮存液体来供给液体通道组。
压电印刷头优选通流压电印刷头。在一个优选的实施方案中，通流压电印刷头中的液体再循环在一组液体通道和喷嘴的入口之间流动，其中该组液体通道对应于喷嘴。
在一个优选的实施方案中，在压电印刷头中，单个喷射液滴的最小液滴尺寸为0.1pL至300pL，在一个更优选的实施方案中，最小液滴尺寸为1pL至30pL，在一个最优选的实施方案中，最小液滴尺寸为1.5pL至15pL。通过使用灰度喷墨头技术，多个单个液滴可形成更大的液滴尺寸。
在一个优选的实施方案中，压电印刷头具有3米每秒至15米每秒的滴速，在一个更优选的实施方案中，滴速为5米每秒至10米每秒，在一个最优选的实施方案中，滴速为6米每秒至8米每秒。
在一个优选的实施方案中，压电印刷头具有25DPI至2400DPI的原始印刷分辨率，在一个更优选的实施方案中，压电印刷头具有50DPI至2400DPI的原始印刷分辨率，在一个最优选的实施方案中，压电印刷头具有150DPI至3600DPI的原始印刷分辨率。
在具有压电印刷头的一个优选实施方案中，喷射粘度为8mPa.s至200mPa.s，更优选为25mPa.s至100mPa.s，最优选为30mPa.s至70mPa.s。
在具有压电印刷头的一个优选实施方案中，喷射温度为10℃至100℃，更优选为20℃至60℃，最优选为30℃至50℃。
压电印刷头中喷嘴排的喷嘴间隔距离优选为10μm至200μm；更优选为10μm至85μm；最优选为10μm至45μm。
喷墨油墨
在一个优选的实施方案中，印刷头中的液体为水性可固化喷墨油墨，在一个最优选的实施方案中，喷墨油墨为UV可固化喷墨油墨。
一种优选的水性可固化喷墨油墨包含水性介质和带有可聚合化合物的聚合物纳米颗粒。可聚合化合物优选选自单体、低聚物、可聚合光引发剂和可聚合共引发剂。
喷墨油墨可以是无色喷墨油墨并可用作例如底漆以改善粘附性或用作清漆以获得所需的光泽。然而，优选地，喷墨油墨包含至少一种着色剂，更优选有色颜料。喷墨油墨可以是青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色、橙色或专色喷墨油墨，优选企业专色喷墨油墨如Coca-Cola™的红色喷墨油墨和VISA™或KLM™的蓝色喷墨油墨。在一个优选的实施方案中，喷墨油墨包含金属颗粒或包含无机颗粒，如白色喷墨油墨。
在一个优选的实施方案中，喷墨油墨含有一种或多种选自炭黑、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I颜料黄150、C.I颜料黄151、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄74、C.I颜料红254、C.I.颜料红176、C.I.颜料红122及其混晶的颜料。
喷射粘度和喷射温度
通过测量液体在喷射温度下的粘度来测量喷射粘度。
喷射粘度可用各种类型的粘度计测量，如用Brookfield DV-II+粘度计在喷射温度和12转/分钟(RPM)下使用CPE 40转子测量，其对应于90s-1的剪切速率，或用具有传感器C60/1 Ti的HAAKE Rotovisco 1流变仪在1000s-1的剪切速率下测量。
在一个优选的实施方案中，喷射粘度为10mPa.s至200mPa.s，更优选25mPa.s至100mPa.s，最优选30mPa.s至70mPa.s。
喷射温度可用各种类型的温度计测量。
喷射液体的喷射温度在喷射的同时在印刷头中的喷嘴出口处测量，或者其可通过在喷射通过喷嘴的同时测量液体通道或喷嘴中的液体的温度来测量。
在一个优选的实施方案中，喷射温度为10℃至100℃，更优选20℃至60℃，最优选30℃至50℃。
工作原理
式I-a和I-b中的常数“a”在标准的欧洲气候条件下确定为等于1.2 (表中的行A)。常数“a”取决于若干条件，如空气温度和空气湿度。网站http://www.tlv.com/global/TI/calculator/air-flow-rate-through-orifice.html还有关于排放系数、流量系数和孔口中(空气)流动效率的文章、书籍公开了计算该常数“a”的方法。
真空源，这里为真空泵，具有40毫巴的真空设定点(表中的行B，如式I-a、I-b中的ΔP)，以下实施例中的所有孔口、孔都是圆形的且在本发明的透气性部分中具有相同的尺寸，并在透气性部分下面的腔室(200)的底层中具有相同的尺寸(但不同于透气性部分中的孔的尺寸)。
de = 透气性部分中的孔的直径(表中的行F)，单位mm。
do = 底层(250)中的孔的直径(表中的行C)，单位mm。
do,eq,n = 底层(250)中的等效孔的直径，单位mm，其中包含n个(表中的行D)具有do的孔，其通过式III计算(表中的行E)。
表中的行G为透气性部分中开孔(也称未使用的孔)的一定数量(m)，并且其中表中的行H为通过式III计算的这m个开孔的等效直径(do,eq,n)。
表中的行I为用此等效直径计算的圆形面积(=半径×半径×π)，单位mm2。
表中的行J为由式II计算的通过级联孔口(e =透气性部分中的孔，o =底层中的孔)的空气流量。
表中的行K为基于行K的空气流量计算值计算的底层(250)中的孔上的压降(ΔPo)，单位毫巴，用行A的常数“a”通过式I-b计算。
表中的行L为基于行K的空气流量计算值计算的透气性部分中的m个开孔上的压降(ΔPe)，单位毫巴，用行A的常数“a”通过式I-b计算。行K和行L中的值取决于真空源的真空设定点。如果该功率改变，则这两行的值也会增大。
开放的孔(因此未使用的孔和未被印刷介质覆盖的孔)越多，这些开孔上的压降将增大，而腔室(200)的底层(250)中的孔上的压降将减小。
通过使用如本发明规定的腔室，对于腔室(200)上方的透气性部分中一定数量的开孔，开孔上的压降应变为与该腔室(200)的底层(250)中的孔上的压降大致相同(参见图1、图2、图3、图4、图5)，其进一步定义为“最佳”。此外，这是本发明的目的：腔室使得透气性部分处未使用的空气通道(=开孔，未被印刷介质覆盖)处无真空动力损失或真空动力损失较少。无真空动力损失或真空动力损失较少使得可使用较小功率的真空源或使用较低的真空设定点，这对于大的透气性介质支撑层(100)来说是非常有经济效益的。
所述多个腔在透气性介质支撑层(100)上产生多个真空区，因此多个印刷介质(300)可支撑在该支撑层上。
发现
- 包含在透气性部分中的所述多个空气通道(105)中的每个空气通道的等效直径与
- 包含在腔室的底层(250)中的空气通道组(255)的等效直径
之间的比率在0.50和0.166之间、更优选在0.33 (= ±1:3)和0.2 (±1:5)之间、最优选在0.275 (= ±11:40)和0.225 (±9:40)之间，尤其是和/或优选当包含在透气性部分中的每个空气通道的等效直径是否在0.5mm和4mm之间。这给出“最佳”——在透气性部分中没有大量的空气通道，因此腔室(200)的面积可制造得小并因此可在透气性介质支撑层(100)上获得多个真空区。透气性部分中空气通道的量限定了真空源的所需真空设定点。如果该量大于真空源的真空设定点，则必须选择更大的真空设定点。真空设定点越高，真空源和能耗越贵。
- 底层(250)中的孔上的压降(ΔPO，行K)；与
- 透气性部分中的孔上的压降(ΔPe，行L)
之间的差除以真空源的真空设定点(行B)的比率([行K-行L]/行B)在一个优选的实施方案中介于-0.5和0.5之间，否则，未使用的孔处的真空损失将太大。
- 底层(250)中的孔上的压降(ΔPO，行K)；与
- 透气性部分中的孔上的压降(ΔPe，行L)
之间的差除以真空源的真空设定点(行B)的比率([行K-行L]/行B)在一个更优选的实施方案中介于-0.4和0.4之间，更优选介于0.0和0.5之间或介于0.05和0.4之间。
透气性部分中孔的总量越高，需要越大的真空设定点，这可能导致需要更昂贵的真空源。
实施例1
来自本实施例的曲线图示于图1中。在本实施例中，在腔室(200)的底层(250)中有两个直径为4mm的孔，并在该腔室(200)上方的透气性部分中有多个直径为1.5mm的孔(参见表1)。底层(250)中的孔的等效面积相对于透气性部分中的孔的比率为3.77:1。
表1 (实施例1)
实施例2
来自本实施例的曲线图示于图2中。在本实施例中，在腔室(200)的底层(250)中有一个直径为6mm的孔，并在该腔室(200)上方的透气性部分中有多个直径为1.5mm的孔(参见表2)。底层(250)中的孔的等效面积相对于透气性部分中的孔的比率为4.00:1。
表2 (实施例2)
实施例3
来自本实施例的曲线图示于图3中。在本实施例中，在腔室(200)的底层(250)中有一个直径为8mm的孔，并在该腔室(200)上方的透气性部分中有多个直径为1.5mm的孔(参见表3)。底层(250)中的孔的等效面积相对于透气性部分中的孔的比率为5.33:1。
表3 (实施例3)
实施例4
来自本实施例的曲线图示于图4中。在本实施例中，在腔室(200)的底层(250)中有一个直径为12mm的孔，并在该腔室(200)上方的透气性部分中有多个直径为2mm的孔(参见表4)。底层(250)中的孔的等效面积相对于透气性部分中的孔的比率为6.00:1。
表4 (实施例4)
实施例5
来自本实施例的曲线图示于图5中。在本实施例中，在腔室(200)的底层(250)中有一个直径为4mm的孔，并在该腔室(200)上方的透气性部分中有多个直径为2mm的孔(参见表5)。底层(250)中的孔的等效面积相对于透气性部分中的孔的比率为2:1。
表5 (实施例5)
实施例1的理论计算“最佳”为15，实施例2的为16，实施例3的为29，实施例4的为35，实施例5的为4。
为了良好地理解根据实施例2的图2，让我们考虑，透气性部分中的孔的总数为25，则开孔和闭孔的压降之间的差异小。如果透气性部分上没有支撑印刷介质(300)，则所有的孔都是开放的，压差为+/- 11毫巴。如果透气性部分中一半的孔被印刷介质覆盖，即50%的闭孔，则压差为+/- 24毫巴。如果所有的孔都被印刷介质覆盖，即100%的闭孔，则压差为40毫巴。
为了支持如上所述的理论，与实施例2类似地进行如下试验(试验2.1)：
- 腔室：形状为菱形，其中对角线为89.5mm和128mm，腔室的深度为6mm。底层中间有一个圆形空气通道，直径为6mm。
- 透气性部分：透气性部分中有25个圆形空气通道，直径均为1.5mm。透气性部分的每个空气通道都有编号。相邻空气通道之间的垂直距离为30mm，相邻空气通道之间的水平距离为15mm。透气性部分为Forbo™皮带6646-2.15E Black的一部分。
测试若干真空设定点：40毫巴(曲线图H1)、30毫巴(曲线图H2)、20毫巴(曲线图H3)和10毫巴(曲线图H4)。通过每次关闭透气性部分上的一个空气通道直至全部关闭并测量开放的剩余空气通道中的压力来测得如图7(图7)中所示的曲线图。测量点上方的数字为测量压力处的开放的剩余空气通道的数量。这样的测量通过来自Becker™的数字真空和压力计完成。非直线但几乎线性的线被解释为具有相同的封闭空气通道时开放的剩余空气通道上方的压力并不总是相同。发现如果所有空气通道都被覆盖(=关闭)，则永远不会达到真空设定点。
在40毫巴的真空设定点下进行另一试验(试验2.2)。该试验中的主腔室被类似形状的腔室包围，这些腔室称为相邻腔室，它们中的每个都由与进行的试验2.1中相同规格的透气性部分所覆盖。主腔室和相邻腔室连接到相同的真空源。所有透气性部分都属于同一皮带：Forbo™皮带6646-2.15E Black。在主腔室的某个开放的空气通道(13号)处测量压力并一个接一个关闭主腔室的空气通道，如此测得如图8(图8)中所示的曲线图。一个曲线图(G1)为当相邻腔室的所有空气通道都关闭时的测量结果，一个曲线图(G2)为当相邻腔室的所有空气通道都开放时的测量结果。该试验表明存在从一个腔到另一个腔的压力泄漏。发现如果它们都连接到相同的真空源，则存在从一个腔室到其他相邻腔的压力泄漏。这意味着由腔室引起的真空区中的吸力受到相邻腔室的压力的影响。
当然，为了更好地优化本发明，还必须考虑其他限制因素：
- 为了确保透气性部分和透气性介质支撑层(100)的一定刚度，它们中包含的空气通道的位置优选是均匀分布的。这些空气通道之间的空间(230)必须足够大以作为印刷介质(300)的支撑并能够承载印刷介质。
- 空气通道的尺寸和面积应相当小，否则，支撑在透气性部分上的印刷介质(300)可能会因吸力而变形，但也不应过小，因为小空气通道难以冲压并且也可能更快地为灰尘和墨屑所污染。
- 如先前的优选实施方案中所规定的包含在腔室中的顶板和/或过滤器的存在也会影响“最佳”，因为它们作为腔室(200)内的气流的阻力器而造成干扰。
尽管如此，腔室和空气通道级联的原理对于印刷机制造商(成本效益)和印刷机操作人员(较低的生产成本)来说是一个巨大的优势。

Claims (10)

1. 一种喷墨印刷机，其包含位于真空台之上的透气性介质支撑层(100)；
- 其中所述真空台包含多个连接到真空源的腔室以在透气性介质支撑层(100)上形成多个真空区；和
- 其中所述多个腔室中的每个腔室(200)由透气性介质支撑层(100)中的透气性部分封闭以形成所述多个真空区中的一个真空区；和
- 其中所述多个腔室中的每个腔室(200)包含：
a) 由壁组(220)形成的空间(230)；和
b) 包含空气通道组的底层(250)；和
- 其中由壁组(220)形成的区域的最小包围框的宽度与长度的比率在1:1和2:5之间；和
- 其中封闭所述多个腔室中的一个腔室(200)的每个透气性部分包含多个空气通道(105)，所述空气通道(105)的特征在于所述多个空气通道(105)的面积之和等于或大于空气通道组(255)的面积之和；和
- 其中所述空气通道组(255)的面积之和小于连接空气通道组(255)与真空源的所有空气通道的面积之和。
2. 根据权利要求1中任一项所述的喷墨印刷机，其中
- 所述多个空气通道中的每个空气通道(105)的等效直径与
- 所述空气通道组(255)的等效直径
之间的比率在0.50和0.166之间。
3. 根据权利要求1至2中任一项所述的喷墨印刷机，其中所述空间(230)的体积在1mm3和8000000mm3之间。
4. 根据权利要求3所述的喷墨印刷机，其中
- 所述透气性介质支撑层(100)的介质输送方向与壁组(220)中的一个壁之间；和/或
- 印刷头移动方向与壁组(220)中的一个壁之间
的角度在5度和85度之间。
5.根据权利要求4所述的喷墨印刷机，其中所述透气性介质支撑层(100)为真空带。
6.根据权利要求5所述的喷墨印刷机，其中所述腔室(200)包含由壁支撑的透气性顶板以支撑透气性部分。
7.根据权利要求6所述的喷墨印刷机，其中所述底层和/或所述壁组(220)为工程塑料组合物或包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)和/或聚芳基醚酮(PAEK)。
8.根据权利要求7所述的喷墨印刷机，其中所述壁组(220)在与透气性介质支撑层(100)的接触区处是圆形的。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的喷墨印刷机，其包含另一个腔室(200)，所述另一个腔室(200)包含：
- 包含在真空台中的另一个腔；和
- 包含在真空台中的另一个底层(250)，所述底层包含另一空气通道组；并且其中腔室(200)中的底层封闭所述另一个腔室(200)以形成所述另一个腔室上的顶层；和
- 其中空气通道组(255)的面积之和等于或大于所述另一空气通道组的面积之和；和
- 其中所述另一空气通道组(255)的面积之和小于连接所述另一空气通道组(255)与真空源的所有空气通道的面积之和。
10.根据权利要求1至13所述的喷墨印刷机用于在纺织品或皮革或瓦楞纤维板或塑料箔上印刷的用途。
CN201780080227.3A 2016-12-22 2017-12-04 具有真空系统的喷墨印刷机 Active CN110087889B (zh)

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