CN111722498B - 用于着色剂的辐射源 - Google Patents

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Abstract

在示例中，设备包括：第一辐射源，用于在第一波段处输出辐射；和第二辐射源，用于在与第一波段不同的第二波段处输出辐射。该设备可接收介质，在该介质上标记有第一着色剂和第二着色剂，并且可选择第一波段和第二波段，使得在第一波段处第一着色剂的能量吸收度效率高于第二着色剂的能量吸收度效率并且在第二波段处的第二着色剂的能量吸收度效率高于第一着色剂的能量吸收度效率。

Description

用于着色剂的辐射源
背景技术
在打印操作中，打印物质，比如油墨、定影剂、底漆和涂料可施加至介质。可加热承载这种物质的介质以干燥和/或固定某些物质到介质。在示例中，可使用热空气对流、红外加热器、近红外干燥器、声学干燥器、气体燃烧器、射频干燥器、微波干燥器等来供应热。
附图说明
现在将参考附图描述非限制性示例，其中：
图1显示了由不同波长的光照射的不同着色剂的吸收效率的示例；
图2是用于加热打印着色剂的设备的示例的简化示意图；
图3显示了由不同波长处的光照射的不同着色剂的吸收效率的进一步示例；
图4是用于加热打印着色剂的设备的示例的简化示意图；
图5是在介质上照射着色剂的方法的示例流程图；
图6是校准或控制用于加热打印着色剂的设备的方法的示例流程图；并且
图7显示了由不同波长的光照射的着色剂组的反射率的示例。
具体实施方式
在介质上打印的加热物质可构成打印工艺的一部分。示例介质可包括纸、卡片、金属、玻璃、乙烯基化合物、聚酯、尼龙和其他塑料。一旦打印物质(比如油墨)已经施加至介质，就可加热介质以形成最终的打印产品。例如，可加热介质以使溶剂从介质中蒸发。在一些示例中，可加热介质以使油墨固定并粘附至介质。在一些示例中，可使用加热以引起染料升华油墨的升华。
打印工艺可包括2D或3D打印工艺。3D打印工艺也可称为增材制造工艺，并且可将着色剂打印到预计要熔合的介质上。这种介质可称为构建材料，并且可例如包括塑料或金属颗粒。可使用辐射(比如，热)使这种介质熔合以形成实心物体。在这种情况下，“着色剂”可包括能够吸收辐射的任何打印剂，并且可包括通过吸收能量而有助于提高构建材料的温度的打印剂，例如使得当施加辐射时已经向其施加着色剂的构建材料可达到熔化温度，而不含这种着色剂(或已经向其施加了不同试剂)的构建材料可保持低于其熔化温度。这样，着色剂可用于在构建材料层中实现选择性熔合。
在一些示例中，已提出LED用于在介质上加热打印物质。例如，已提出这样的系统，其中紫外发光二极管(UVLED)用于照射其上打印有油墨的介质以干燥打印在介质上的油墨。用于一些打印操作中的着色剂已经显示有效地吸收UV光。因此，用窄带UV源(比如UVLED)照射包括这种着色剂的油墨，可能导致着色剂在几秒或甚至几毫秒的暴露时间内(与可能需要数十秒或几分钟的其他系统相比)达到高温。因此基于LED的打印介质的加热可用于有效地加热打印物质，比如油墨。其他LED，包括可见光和红外线范围内的那些，可在其他示例中用于加热介质上的打印物质。
在一些示例中，着色剂组可用于打印操作中，并且该组中的每个着色剂可与针对特定波长的光的吸收效率相关联。图1示出用于特定的着色剂组的示例吸收效率光谱。图1示出示例黄色Y、品红色M、海军蓝N、青色C、棕色Bn和黑色K着色剂的吸收效率。示出了两种类型的黑色K着色剂，一种由海军蓝、棕色和黄色K(NBnY)形成，一种由海军蓝、品红色和黄色K(NMY)形成。如图1中所述，在整个光谱中，着色剂在特定波长处的吸收效率可以有很大变化。
在所示出的示例中，还标记了395nm的输出辐射波长，其为可由UVLED输出的波长。在该波长处，黑色K(NMY)、黑色K(NBnY)、棕色Bn和黄色Y的吸收效率接近100％。然而，海军蓝N在395nm处的吸收效率为约75％，而在该波长处青色C的吸收效率为约55％并且品红色M的吸收效率为约30％。因此，在这样的示例中，黑色、棕色和黄色可有效地吸收395nm波长的光，并且在接收到相对低的能量剂量后可以干燥。然而，在CMYK打印操作中，为了提供足以干燥品红色的395nm光的能量剂量，对黑色和黄色着色剂使用相同的能量剂量可能导致这些着色剂由于它们对395nm光更大的吸收效率而造成过热。这可能导致着色剂的劣化和/或在一些示例中，这可能导致下层基板或介质烧焦，或在一些情况下，比如当着色剂被打印在介质(比如塑料或乙烯基化合物)上时，由于这种介质可具有相对低的熔点而熔化。
图2显示了包括第一辐射源210以在第一波段处输出辐射的设备200。设备200进一步包括第二辐射源220以输出与第一波段不同的第二波段。在一些示例中，第一波段和第二波段(或其中心波长)可分离，例如几十或甚至几百纳米。设备200用于接收其上标记有第一着色剂和第二着色剂的介质。例如，设备200可接收打印介质，比如打印纸、卡片、织物、乙烯基化合物、聚酯、尼龙、塑料等。在一些示例中，设备200可包括打印设备的一部分。选择本示例中的第一波段和第二波段使得在第一波段处第一着色剂的能量吸收效率高于第二着色剂的能量吸收效率并且在第二波段处第二着色剂的能量吸收效率高于第一着色剂的能量吸收效率。
换句话说，设备200在至少两个不同的(例如非邻接的或非连续的)波段处发射光。在一些示例中，第一辐射源和第二辐射源可包括窄带发射器，其中每个辐射源210、220的输出实际上是单个波段，例如发射不超过约15或20nm的波段带宽(其可例如为半峰全宽(FWHM)处的带宽，或可为一些其他量度的带宽)的能量。设备200确实被配置为在波段之间基本上不发射光。辐射源的特征可为发射的峰值波长。选择第一波段和第二波段以便平衡第一着色剂和第二着色剂的能量吸收：一种着色剂在其中一个波段处具有较高吸收，而另一种着色剂在另一波段处具有较高吸收。
这样，通过选择与使用中的着色剂互补的波段，可以至少减少着色剂整体的吸收效率的不平衡。如下面将进一步阐述的，通过控制由每个辐射源递送的能量剂量，在一些示例中可实现不平衡的进一步减少。可例如通过控制输出的强度和/或暴露时间来控制能量剂量。
在一些示例中，可选择波段使得由着色剂(其可为第一着色剂和第二着色剂，和/或施加至介质的着色剂组中的所有着色剂)吸收的能量在两倍内(即，当考虑每平方厘米的打印着色剂吸收的能量时，在至少两个波段上由最少吸收性着色剂吸收的能量可为在两个波段上由最多吸收性着色剂吸收的能量的至少一半)。在一些示例中，可选择波段使得由着色剂中的每一种吸收的能量，或由分别具有在两个波段上的最高总吸收度和在两个波段上的最低总吸收度的着色剂吸收的能量，在彼此的1.5倍内，或在彼此的1.2倍内。第一着色剂可为在第一波段处具有最高吸收度的着色剂组中的着色剂，并且第二着色剂可为在第二波段处具有最高吸收度的着色剂组中的着色剂。
在一些示例中，第一辐射源210和第二辐射源220可包括发光二极管(LED)，其在一些示例中可为紫外线LED、可见光LED和红外线LED中的任一种或任何组合。第一辐射源210和第二辐射源220可发射光学辐射，当在本文中使用该术语时，其表示包括从远紫外线通过可见光谱到远红外线的所有辐射。在一些示例中，第一辐射源210和第二辐射源220可被提供在辐射源的阵列内。例如，可存在LED的阵列，其中至少一个子组可在第一波段处发射辐射，并且其中另一子组可在第二波段处发射辐射。在一些示例中，辐射源210、220中的至少一个可为可调谐辐射源，而在其他示例中，辐射源210、220可具有单个、预定的操作波段。虽然在一些示例中，第一波段和第二波段可由重新调整的单个辐射源提供，但可存在超过一个辐射源以便于在可能基本上一致的重叠的时间范围内在两个波段处提供辐射，从而缩短处理时间。
虽然图2描述了具有两个辐射源的设备，但可存在超过两个的辐射源。然而，在一些示例中，由任意数量的辐射源发射的不同波段的数量可能相对低。例如，设备可仅在两个不同的窄波段或仅在三个不同的窄波段中发射辐射。在一个示例中，不同波段的数量可等于或小于要由其加热的着色剂的数量。另外，尽管图2描述了其中辐射吸收在两种着色剂间平衡的设备200，但在其他示例中，可存在超过两种的着色剂，并且设备200可配置有视情况而发射波段的辐射源以至少部分地平衡整个着色剂组的能量吸收。
图3显示用于图1的一些着色剂的吸收效率光谱。图3中标记的是由海军蓝、品红色和黄色K(NMY)形成的黄色Y、品红色M、青色C和黑色K着色剂的吸收效率。图3还标记了两个波长，第一波长W1和第二波长W2。在所示出的示例中，第一波长W1对应于465nm的波长，并且第二波长W2对应于700nm的波长。在一个示例中，第一波长W1可为由设备200的第一辐射源210输出的窄波段的中心波长，并且第二波长W2可为由设备200的第二辐射源220输出的窄波段的中心波长。
如图1和图3中所示，不同着色剂的吸收效率可在整个光谱中相差很大。然而，使用设备，比如设备200，可在单个波长/波段处以对于着色剂的非均匀吸收效率实现着色剂的更均匀加热。
在图3的示例中，考虑了包括青色C、品红色M、黄色Y和黑色K(NMY)的具体制剂的着色剂组。品红色M、黄色Y和黑色K(NMY)着色剂均包括对第一波长W1的大于90％的相对高的吸收效率。然而，青色C对第一波长W1具有相对低的吸收效率，在第一波长W1处的吸收效率为约40％。在第二波长W2处，青色C具有约70％的相对高的吸收效率，而黑色K(NMY)可具有约10％的吸收效率，并且品红色M和黄色Y均具有小于1％的吸收效率。因此，可以注意到，青色C着色剂在波长W1处具有比任何其他示例着色剂更低的吸收效率，但在波长W2处具有比任何其他示例着色剂更高的吸收效率。
仅仅使用第一波长W1或仅仅使用第二波长W2来加热着色剂可导致与如上所述的非均匀吸收相关联的问题。然而，在一些示例中，第一波长W1和第二波长W2可串联使用以照射在其上打印有着色剂的介质以在着色剂的加热时获得增加的均匀性。
在一个示例中，用第一波长W1和第二波长W2照射在其上打印有青色、品红色、黄色和黑色(CMYK)着色剂的介质可获得施加至介质的所有着色剂的基本上均匀的加热。在图3的所示示例中，品红色M、黄色Y和黑色K(NMY)着色剂包括对第一波长W1的高吸收效率，并且可在该波长处有效地吸收辐射，并且由于在短暴露时间内吸收辐射而升高温度。青色C着色剂在第一波长W1处具有较低吸收效率，并因此在第一波长W1处的辐射下，可能不会增加到与品红色M、黄色Y和黑色K着色剂相似的温度。然而，由于青色C对第二波长W2具有相对高的吸收效率，因此第二波长对着色剂的照射可导致青色的温度快速升高。在由波长W2处的辐射照射下，品红色、黄色和黑色着色剂可能不会以如此快的温度增加速率升高，因为这些着色剂具有比青色更低的对第二波长W2的吸收效率。
当考虑到例如对着色剂或其上打印着色剂的介质的潜在不利影响时，第一波长W1和第二波长W2各自可能无法对打印在介质上的这种CMYK着色剂进行足够均匀的加热。然而，串联使用第一波长W1和第二波长W2(例如，在共同的或重叠的时间范围期间)可实现打印在介质上的多种着色剂的加热均匀性的增加。用第一波长W1和第二波长W2照射打印的介质可意味着每种着色剂包括对所提供的辐射波段中的至少一个的相对高的吸收效率。每种着色剂还可包括对其他所提供的波段的相对低的吸收效率。因此，打印介质的照射可意味着每种着色剂可有效地吸收一个波段并且由于吸收而升高温度。然而，由于在该示例中每个着色剂包括对其他波段的低吸收效率，因此由该波段的照射可能不会实质性影响温度升高，因为各着色剂可无效地吸收该波段。这样，两种源对介质的照射可使介质上的所有着色剂的加热均匀性增加，而不会使任何着色剂升高到可能对着色剂或对介质造成不利影响发生(比如介质熔化)的温度。对于可具有相对低的熔化温度的某些介质材料，例如乙烯基化合物、聚酯、尼龙和塑料，这可能是一个特别关注的问题。
虽然在本示例中对于选定的波长W1和W2之间的所有颜色的吸收效率存在大差异，但在所有示例中不一定都如此。在一些示例中，吸收效率可能相对类似。然而，与选择单个波长/波段相比，选择多个波长/波段仍然可以增加所有着色剂加热的均匀性。如下面更详细地指出的，在一些示例中，通过考虑每个辐射源输出的能量剂量，可实现进一步提高整个着色剂组的加热均匀性。
图4示出设备400的另一示例，设备400用于加热通过打印机440将着色剂打印在其上的介质。设备400包括：第一辐射源410，用于在第一波段处输出辐射；和第二辐射源420，用于在与第一波段不同的第二波段处输出辐射。在一些示例中，第一辐射源410和第二辐射源420可同时或在相同的时间范围内输出辐射。在一些示例中，第一波段和第二波段不重叠且不连续，例如分开至少50nm、100nm或200nm。设备400配置成不在任何中间波长处发射光。第一辐射源410和第二辐射源420作为辐射源阵列430的一部分提供。第一辐射源410包括LED412的第一子阵列，并且第二辐射源包括LED412的第二子阵列。
在本示例中，选择第一辐射源410和第二辐射源420以输出辐射，使得打印在介质上的着色剂组中的着色剂之间的能量吸收差(在一些示例中，最大差)在预定范围内。在一些示例中，实施其中打印的着色剂以精确的均匀性吸收来自第一辐射源410和第二辐射源420的辐射的系统可能是不切实际的。这可能是由于着色剂的可用性、实际辐射源的可用性和能力和/或由于影响着色剂的精确吸收效率特性的变量。影响着色剂的吸收特性的这些变量可包括：着色剂配方、打印介质类型、打印介质材料、打印介质尺寸、打印着色剂的方法、其中可递送着色剂的载体基质(例如，载体流体)和打印介质上的着色剂的尺寸。在其他示例中，源辐射源具有其中提供精确平衡的波段可能是不可能或不实际的。
因此，在一些示例中，如果由第一辐射源410和第二辐射源420输出的辐射的吸收效率相差不超过阈值差，例如不超过约50％，则可认为两种或更多种着色剂(或由打印设备使用的着色剂组)的吸收效率是均匀的。在其他示例中，如果着色剂的效率相差不超过约40％、30％、25％、20％、15％或10％，则可认为吸收效率是均匀的。在一个示例中，选择第一波段和第二波段，使得第一着色剂对第一波段的第一吸收效率和第二着色剂对第二波段的第二吸收效率相差不超过50％。例如，可基于每单位面积(例如，每平方厘米)的能量吸收来比较这样的吸收效率。
可基于所施加的着色剂的比较样品确定能量吸收。例如，打印设备可以以0至100％覆盖率之间的任何覆盖率打印着色剂，其中100％覆盖率对应于由特定设备可施加至特定介质的打印剂的最大量。在一些示例中，可确定对于在普通介质上使用相同的覆盖水平(例如，100％覆盖率)打印的着色剂组的吸收效率，并且可确定在该介质上的每种着色剂的每单位面积吸收的能量。
例如，可通过确定转化成热的能量的量来确定每单位面积吸收的能量。在一些示例中，可在辐射暴露期间测量介质的温度以确定多少能量通过着色剂到达介质，以及着色剂吸收了多少能量。在一些示例中，第一光检测器可放置在对于辐射源而言介质的相对侧上，并且第二光检测器可位于与辐射源接近的位置。这样，在暴露期间，第一光检测器可确定多少辐射通过介质，并且第二光检测器可确定从介质反射多少辐射。然后从这两个读数中可确定介质上的着色剂的能量吸收度。
在一些示例中，可通过直接测量照射之后的着色剂的光学密度来确定着色剂的能量吸收度，例如，用于染料升华操作中的着色剂，因为这允许已发生的升华程度被确定。
在一些这样的示例中，也可观察介质并检查介质是否损坏。
在图4的示例中，第一子阵列412和第二子阵列422的LED是窄带源。在一些示例中，窄带源可对应于输出具有不超过约20nm的波段带宽(例如，FWHM光谱带宽)的辐射的源。在其他示例中，窄带源可对应于输出具有不超过约15nm的波段带宽的辐射的源。LED可以确保输出窄带辐射，该窄带辐射可用于通过吸收由LED输出的辐射而加热着色剂并被着色剂吸收。
虽然在本示例中设备400包括包含两个子阵列的LED阵列430，但在其他示例中，可以以任何阵列混合不同辐射源，或辐射源410、420可为可控的以设定其波段。在一些示例中，设备400可进一步包括控制器以控制第一辐射源410和第二辐射源420。在一些示例中，这样的控制器可以控制LED阵列430。在一些示例中，可以控制LED阵列430以快速通电和断电，从而照射在其上打印有着色剂的介质450(以虚线示出，因为这不构成设备400的一部分)。例如，可以用占空比控制LED阵列430，并且所使用的占空比可转而控制由此提供的能量剂量(例如使用“脉冲宽度调制”)。在一些示例中，可以控制着色剂暴露于辐射的长度(其可为贯穿多个循环或脉冲的总长度)。在一些示例中，可至少部分地同时或在同一时间段内递送能量剂量。
在一些示例中，可通过控制向其递送的电流量等来设定或控制从每个LED，或每个LED子阵列412、422，或每个辐射源410、420输出的功率的强度。例如可至少部分地通过控制功率输出的强度来控制能量剂量。
在一些示例中，可控制所提供的或用于照射特定着色剂组的LED的数量以至少部分地控制能量剂量。
因此，可通过控制LED的数量、每个LED的输出强度、每个LED的占空比、照射的暴露时间等中的任一种或任何组合来控制特定辐射波段的能量剂量。
在该示例中，制定LED阵列430的尺寸使得阵列430可通过在LED阵列上通电而基本上照射承载着色剂的整个介质450(例如，整个介质片)。在其他示例中，可将介质移动过LED阵列430，或可在介质上方移动LED阵列430。
在该示例中，设备400包括打印机440。打印机440可包括任何种类的打印设备。在一些示例中，打印机440可包括喷墨打印机、电子照相打印机(其可为液体电子照相打印机)、胶印打印机、柔印打印机、凹印打印机、丝网打印机等。在一个示例中，打印机440可打印着色剂，着色剂可包括染料或颜料、油墨(包括液体电子照相油墨)、调色剂等。在一个示例中，打印机440可将着色剂打印到塑料、乙烯基化合物、聚酯、尼龙等上。
在一个示例中，打印机440可包括3D打印机或增材制造设备，其可将着色剂打印到包括构建材料层的介质上。在一些示例中，构建材料可为粉末状颗粒材料，其可例如为塑料、陶瓷或金属粉末。着色剂可包括至少一种熔剂(也称为“聚结试剂”或“聚结剂”)，该熔剂可以以图案形式选择性地分配到构建材料层的部分上，该图案来自表示要生成的三维物体的切片的数据(其可例如从结构设计数据生成)。着色剂(一种或多种)可具有吸收能量的组成，使得当能量(例如，热)施加至该层时，构建材料加热、聚结和在冷却时固化，以根据图案形成三维物体切片。在示例中，这样的熔剂可包括红外光吸收剂、近红外光吸收剂、可见光吸收剂和UV光吸收剂中的任一种或任何组合。包括可见光吸收剂的打印剂的示例为染料类彩色油墨和颜料类彩色油墨。着色剂(一种或多种)可为物体提供特定颜色。
在操作中，打印机440打印在介质450上，并且可用预定的着色剂组中的任一种打印。选择分别从第一辐射源410和第二辐射源420输出的辐射的第一波段和第二波段，使得在第一波段处着色剂组中的第一着色剂的能量吸收度效率高于第二着色剂的能量吸收度效率，并且在第二波段处第二着色剂的能量吸收度效率高于第一着色剂的能量吸收度效率。更一般地，并且如上所讨论，当与选择单个辐射源相比时，从第一辐射源410和第二辐射源420输出的辐射的波段可导致由着色剂组吸收的辐射的均匀性增加，以实现着色剂的加热。
在一些示例中，预定的着色剂组可包括在不同波段处具有明显不同吸收效率的黑色着色剂。例如，黑色着色剂在不同波段处的吸收效率可变化至少50％，或至少60％，或至少70％或至少80％。这可与例如炭黑形成对比，炭黑在整个可见光光谱上可具有基本相似的吸收效率。
在特定示例中，可基于要打印的预期介质选择着色剂组。例如，虽然打印设备可能能够使用炭黑着色剂打印，但当介质为温度敏感介质比如乙烯基化合物或尼龙(即，与更坚固的基板比如纸或卡片相比，在相对低温下相对容易受到损坏)时则不行。操作打印设备的方法可包括可选择不包括炭黑的着色剂组，使得可有效采用本文使用的利用两个不同波段的加热方法，而不会另外造成可由在两个(或所有)波段处的炭黑油墨的高吸收度而导致的过热。
例如，打印设备可能能够使用CYMK颜色组进行打印，其中黑色为炭黑着色剂。然而，当要打印温度敏感介质时，方法可包括将用于打印的着色剂组限制为仅CYM着色剂(使用黑色可由这些颜色的组合产生的事实)，尽管基于炭黑的黑色可能更便宜和/或更暗。在另一示例中，打印设备可具有预配置的黑色油墨的选择，包括至少一种炭黑和至少一种其他油墨，其他油墨在不同波段处具有明显不同的吸收效率。方法可包括：选择与非温度敏感介质一起使用的炭黑油墨，在一些示例中，非温度敏感介质可使用仅一个波段源或宽带源加热；以及选择与温度敏感介质一起使用的其他黑色油墨(其不是炭黑油墨)，如本文所述，温度敏感介质可使用至少两个或更多个不同波段的辐射加热。
在一些示例中，可基于打印机440要使用的预定的着色剂组，选择由第一辐射源410和第二辐射源420输出的辐射。在一些示例中，可用不同颜色组操作打印机440。在这样的示例中，可提供不同辐射源，或可控制第一辐射源410和第二辐射源420以基于使用中的着色剂组发射不同辐射波段。换句话说，设备400可包括多个源以在多个波段处输出辐射，并且可基于预定的着色剂组选择或配置第一辐射源和第二辐射源。这可允许打印机440适应于不同着色剂组，这可与不同吸收光谱有关。
虽然当选择波段时可考虑打印的图像的内容，但并非在所有示例中都需要这样，因为跨整个着色剂组的能量吸收可充分平衡，使得无论打印什么图像，不同着色剂的能量吸收之间的不平衡都可保持在合适的范围内。
在操作中，一旦打印机440已经将着色剂打印到介质(比如介质450)上，可控制第一辐射源410和第二辐射源420以在介质450上通电并照射第一着色剂和第二着色剂。在一些示例中，设备400可包括控制器以控制第一源和第二源。在一些示例中，设备400可包括控制器以在打印时选择使用的着色剂组，例如基于要打印的介质，例如以避免使用炭黑。
在一个示例中，第一辐射源410可在第一波段处输出辐射以提供第一能量剂量。在一些示例中，第二辐射源420可在第二波段处输出辐射以提供第二能量剂量。在一些示例中，可选择第一能量剂量和第二能量剂量，使得由在第一波段和第二波段处的辐射吸收的第一着色剂和第二着色剂的加热速率可基本上是均匀的，或至少比如果辐射输出的能量剂量是相同的更均匀。在一个示例中，如果加热速率相差不超过约50％，则第一着色剂的第一加热速率可被认为与第二着色剂的第二速加热速率一致。在一些示例中，如果第一加热速率和第二加热速率相差不超过约：40％、30％、25％、20％或10％，则可认为它们是一致的。在一个示例中，可通过在一段时间内读取着色剂的温度来确定着色剂的加热速率。
在一些示例中，可选择或控制第一能量剂量和第二能量剂量，使得第一着色剂和第二着色剂中的每一种(或着色剂组中的每种着色剂)可接收在约0.5J/cm2至30J/cm2的范围内的总能量剂量。在一些示例中，第一着色剂和第二着色剂可被来自第一辐射源410和第二辐射源420的辐射照射约100ms至500ms之间的暴露时间。在一些示例中，这种暴露的数量可在约1至约6的范围内。在一些示例中，从第一辐射源410和第二辐射源420输出的辐射的功率密度可高达约30W/cm2。在一些示例中，可为特定打印操作(例如，通过控制暴露时间、暴露的数量、强度、功率密度、辐射源的数量等)选择总能量剂量。在一些示例中，可根据要向其施加着色剂的打印介质的类型和/或要施加的着色剂来选择能量剂量。
在一些示例中，介质450可进一步在其上标记有多种着色剂，并且选择第一波段和第二波段，使得多个着色剂中包括的大部分着色剂的吸收度效率在第一波段处比在第二波段处更高。
例如，特定着色剂可以以效率Abi从发射能量剂量Ei的辐射源i吸收能量。对于辐射源的数量n，其可表征为能量吸收：
所吸收的总能量＝Σi＝1至n(EiAbi)
通过选择波段来控制吸收效率，并且通过从每个能源输出的功率(或能量剂量)控制能量剂量。例如，可通过下述中的任一种或任何组合控制功率输出：控制这种辐射源的恒定功率水平输出，通过控制从辐射源输出的辐射的脉冲宽度，控制总照射时间，控制在给定波长处提供辐射的辐射源的数量等。
使用的能量剂量取决于因素诸如下述中的任一种或任何组合：施加、打印剂类型、介质类型和平衡能量吸收。
在一些示例中，可选择、配置或控制光源，使得以相同覆盖率在特定介质上打印的着色剂组上方吸收的总能量的差小于所吸收的总能量的最高值和最低值之间的两倍。在其他示例中，可视情况选择其他倍数。例如，最大差可小于1.2、1.3、1.5倍等。
考虑到上面参考图3讨论的波长W1和W2，对于由青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色组成的颜色组，其中黑色为黑色(NMY)，并且其中W1为约～465nm，并且W2为约700nm。在该示例中，将W1和W2二者的能量剂量控制为相同的。
在该情况下，品红色、黄色和黑色对W1的吸收效率为约100％，并且青色对W1的吸收效率为约40％。黑色(NMY)对W2的吸收效率为约10％，青色对W2的吸收效率为约70％。品红色和黄色对W2的吸收效率为约0。这给出了110:100:100:110的K(NMY):C:M:Y的相对平衡的吸收的能量比。在该示例中，对于在着色剂组上方吸收的总能量的最高值和最低值相差1.1倍或不超过10％。
可以注意到，在该颜色组中，选定的黑色包括在所使用的波长范围内具有变化的吸收度的着色剂，尤其是在其中一个波长处具有相对低的吸收度。这可能不是所有黑色油墨的情况，并且在一些示例中，本文中阐述的方法可与具有在照射的选定波段处不同的吸收度的着色剂(尤其黑色)一起使用。例如，可使用青色、品红色和黄色着色剂的组合打印黑色。如上所述，虽然为了节省油墨成本以及产生更深的黑色色调，包括特定的黑色油墨是常规的，但可以使用青色、品红色和黄色的组合来产生黑色。如上所述，在一些示例中，方法可包括基于要打印的介质选择可如何打印黑色，例如基于介质是否为温度敏感介质。
图5为加热已打印在介质上的着色剂的方法500的流程图。方法包括，在框510中，提供其上标记(例如，打印)有第一着色剂和第二着色剂的介质。方法进一步包括，在框520中，用第一辐射源和第二辐射源照射介质。在一些示例中，照射介质可包括用第一辐射源和第二辐射源同时(或至少在重叠时间范围内)照射介质。方法500进一步包括以第一能量剂量从第一波段中的第一辐射源输出辐射，其中第一波段中的辐射被第一着色剂以比被第二着色剂更高的效率吸收。方法500还包括以第二能量剂量从第二波段中的第二源输出辐射，其中第二波段中的辐射被第二着色剂以比被第一着色剂更高的效率吸收。
在一些示例中，方法500可包括选择第一能量剂量和第二能量剂量，使得第一着色剂和第二着色剂对第一波段中的辐射和第二波段中的辐射的吸收度可在预定的阈值范围内。
在一些示例中，方法500可包括选择第一能量剂量和第二能量剂量，使得第一着色剂和第二着色剂对第一波段中的辐射和第二波段中的辐射的吸收度引起第一着色剂和第二着色剂在介质上干燥，在一些示例中，在与彼此相似的时间范围内。在一些示例中，方法500可包括选择第一能量剂量和第二能量剂量，使得第一着色剂和第二着色剂对第一波段中的辐射和第二波段中的辐射的吸收度可引起第一着色剂和第二着色剂固定至介质。在一些示例中，第一能量剂量和第二能量剂量可以不同，并且可以被选择以便当与从第一源和第二源发射辐射相比时，增加着色剂的加热均匀性以提供基本上相同的能量剂量。
在一些示例中，方法500可包括基于介质选择用于在介质上打印的着色剂组。可例如自动识别或通过用户输入识别介质。选择可基于介质是否容易通过加热以干燥至少一种可用的着色剂而损坏。因此，考虑到可用的着色剂组，这可包括考虑在加热介质时要达到的温度。在一些示例中，方法可包括当在温度敏感介质(比如具有相对低的熔点的介质)上打印时，选择用于在不包括炭黑着色剂的介质上打印的着色剂组。方法可进一步包括使用选定的着色剂组打印介质。
图6为校准或配置用于加热打印在介质上的着色剂的设备的方法600的流程图。方法包括：对于预定的着色剂组，确定从第一窄带发射器和第二窄带发射器输出的辐射以加热着色剂。确定从第一窄带源和第二窄带源输出的辐射可包括，在框610中，确定在多个波段处的着色剂中的每一种的能量吸收度效率。在一些示例中，这可通过实验来确定。
例如，可通过确定转化成热的能量的量来确定每单位面积吸收的能量。在一些示例中，可在暴露辐射期间测量介质的温度以确定多少能量通过着色剂到介质，以及可由着色剂吸收多少能量。在一些示例中，第一光检测器可放置在对于辐射源而言的介质的相对侧上，并且第二光检测器还可位于接近辐射源的位置。这样，在暴露期间，第一光检测器可确定多少辐射通过介质，并且第二光检测器可以确定从介质反射多少辐射。然后从这两个读数中可确定介质上的着色剂的能量吸收度。在一些示例中，可通过直接测量着色剂的光学密度确定用于着色剂的能量吸收度，例如，用于染料升华操作中使用的着色剂。
在其他示例中，可预定在多个波段处的着色剂中的每一种的能量吸收度效率，并且框610可包括从查找表、算法等确定效率。
方法还包括，在框620中，选择从第一窄带发射器和第二窄带发射器输出的辐射的波长，使得在由第一窄带发射器发射的波段中具有相对低吸收度的着色剂在由第二窄带发射器发射的波段中具有相对高的吸收度。如上所述，这提供了着色剂之间的加热均匀性增加、干燥时间的均匀性增加等。方法进一步包括，在框630中，选择用于第一窄带发射器的第一输出能量剂量和用于第二窄带发射器的第二输出能量剂量，其中选择输出能量剂量以便保持着色剂之间的能量吸收不平衡在预定的范围内。在一些示例中，着色剂之间的能量吸收不平衡可最小化，考虑到第一窄带发射器和第二窄带发射器的选择(在一些示例中，其可能被限制为容易可用的和/或非成本禁止的窄带发射器)。选择输出能量剂量可例如包括选择辐射源的数量、辐射源的恒定输出能量剂量、辐射输出的脉冲宽度，或选择这种功率控制措施的组合。在一些示例中，可通过改变着色剂对从第一源和第二源输出的辐射的总暴露数量来控制总输出能量剂量。在一些示例中，从由第一窄带发射器和第二窄带发射器输出的辐射吸收的着色剂的加热速率可相差不超过预定的阈值差，例如着色剂组中的任何两种着色剂之间不超过至多50％。
图7显示了可用于示例中的着色剂组的示例。在该示例中，着色剂包括黄色、青色和品红色，与它们的测量的成比例的反射率相对。反射率与吸收度有关，因为光可被反射、透射或吸收，因此在反射率高的情况下，吸收度通常可能低。在透光度可忽略不计的情况下，反射率与吸收度成反比。在该示例中，用于干燥着色剂的选定波段可为480nm和660nm，因为当利用这些选定波段时，反射率(并因此，在该示例中，吸收度)在这些着色剂之间相对平衡。
在其中打印机包括包含炭黑着色剂(例如，CMYK着色剂组，其中K为炭黑)的着色剂组的应用中，本文阐述的方法可包括控制打印设备在用两个选定波段照射之前使用CMY着色剂(并且不是K着色剂)的组合打印黑色。例如该选择可在确定介质为温度敏感介质时进行。在其他示例中，可以在可用的黑色着色剂配方之间进行选择。
现在更详细地讨论可与本文描述的方法和设备一起使用的着色剂的一些示例。通常，着色剂可具有广泛用途的任一种，例如包括为各种基板(包括纸)设计的着色水基油墨、胶乳油墨、着色纺织油墨、LEP电子油墨和染料升华油墨。
着色剂可包括颜料，其可溶解或分散于载体流体中。这种着色剂可在喷墨打印工艺中用作油墨。
如本文所使用，“颜料”通常包括颜料着色剂、磁性颗粒、氧化铝、二氧化硅和/或其他陶瓷或有机金属，不论这些颗粒是否赋予颜色。因此，尽管本说明书主要例示了颜料着色剂的使用，但术语“颜料”可更一般地不仅用于描述颜料着色剂，而且用于其他颜料比如有机金属、铁氧体、陶瓷等。
如本文所使用，“载体流体”是指树脂、颜料颗粒、着色剂和/或其他添加剂可分散其中以形成油墨的流体。载体流体可包括各种不同试剂(比如表面活性剂、共溶剂、粘度调节剂和/或其他可能的成分)的混合物。
在一些示例中，着色剂可包括来自称为溶剂的染料或分散染料的类别的水不溶性染料。这些染料通常基本上不溶于水，并且完全或部分地溶于有机溶剂。溶剂染料的子类别被称为升华染料。这些染料在低至约200℃的温度下分解并扩散到介质中。
升华着色剂可包括“分散体”，其中微粒染料固体悬浮在优选地含有水和选定的液体或固体化学分散剂的分散剂系统内。可在本文阐述的方法和设备中采用许多不同的商业上可用的升华着色剂，这不应限于用于此目的的任何特定成分。例如，第一类的染料组合物由称为“液体颜色”的材料组组成，这些材料主要包括已经悬浮在选定的分散剂系统中的升华着色剂(以微粒形式)。这些“液体颜色”材料通常含有约50wt％至80wt％的水、约10wt％至20wt％的着色剂、约5wt％至10wt％的分散剂(固体或液体类型)和约5wt％至20wt％的保湿剂(用于抑制水蒸发)。这些预制造的随时可用的液体颜色材料的代表性非限制性示例在商业上可从许多来源获得，包括但不限于，Charlotte,N.C的BASF，其商标为BAFIXAN。可获自BASF的着色材料的示例包括下述，具有产品的商品名称后列出的组成中的着色剂的C.I.(颜色指数)名称：(1)BAFIXAN RED BF(C.I.分散红60)；(2)BAFIXAN YELLOW 3GE(C.I.分散黄54)；(3)BAFIXAN BLUE R(C.I.分散蓝326)；和(4)BAFIXAN BLACK BN(C.I.分散红60、C.I.分散黄54和C.I.分散蓝79的共混物)。本文阐述的方法和设备中也可采用包括以上列出的和其他C.I.升华染料的许多其他配方。
在本文阐述的方法和设备中可采用的含有一种或多种升华染料着色剂的另一类油墨组合物包括在油墨配制期间与选定的液体或固体分散剂、水等组合的固体染料材料(例如，以粉末形式)。具体而言，这些材料不包括如先前结合以上列出的“液体颜色”描述的“预制造”液体染料组合物。相反，它们随后在油墨生产之前立即或在油墨生产期间转化成液体分散体(具有与以上结合“液体颜色”指定的那些类似的成分和比例)。这些固体染料组合物的代表性非限制性示例包括下述，具有产品的商品名称后列出的组成中的着色剂的C.I.(颜色指数)名称：(1)C.I.分散蓝3(Keystone Aniline,Chicago,Ill.-SUBLAPRINTBLUE 70014)；(2)C.I.分散蓝14(Keystone Aniline,SUBLAPRINT BLUE 70013)；(3)C.I.分散蓝72(Tricon Colors,Elmwood,N.J.)；(4)C.I.分散蓝359(Crompton&Knowles,Charlotte,N.C.-INTRATHERM BLUE P-1305NT)；(5)C.I.分散红60(Crompton&Knowles-INTRATHERM BRILLIANT RED P1314NT)；和(6)C.I.分散黄54(Crompton&Knowles-INTRATHERM YELLOW P343NT)。同样，本公开不限于任何特定升华染料着色剂和包含其的油墨组合物，为示例目的提供以上列出的代表性产品。
在先前描述的两类染料组合物(即，“液体颜色”和固体着色剂材料)中，采用至少一种液体或固体分散剂。为此目的可使用许多不同分散剂，包括但不限于，由S.C.JohnsonCo.,Racine,Wis.以商标JONCRYL出售的丙烯酸类聚合物、由Henkel Co.of Kankakee,Ill.以商标LOMAR出售的缩合萘磺酸盐以及由Lignotech,Rothschild,Wis出售的木质素磺酸钠。如上所述，在两个实施方式中的最终液体染料产品(以完全分散体形式)可包括约50wt％至80wt％的水、约10wt％至20wt％的染料、约5wt％至10wt％的分散剂和约5wt％至20wt％的保湿剂。代表性保湿剂包括2-吡咯烷酮、1,5-戊二醇、二甘醇和2-乙基-2-羟甲基-1,3-丙二醇。然而，这些值和材料可根据所考虑的特定染料化合物和其他因素而变化。完整的油墨组合物可包含约0.1wt％至12.5wt％的含有选定的升华染料着色剂的完全分散体(例如，选定染料与分散剂材料组合)。
在示例中，着色剂(一种或多种)可包括包含染料或颜料的LEP油墨(着色LEP油墨)。染料或颜料可为与液体载体相容的任意着色剂，并且可用于电子照相打印。例如，染料或颜料可作为颜料颗粒存在，或可包括树脂和颜料。树脂和颜料可为本领域中标准使用的那些中的任一种。在一些示例中，颜料选自青色颜料、品红色颜料、黄色颜料和黑色颜料。例如，Hoechst的颜料包括永固黄DHG、永固黄GR、永固黄G、永固黄NCG-71、永固黄GG、汉沙黄RA、汉沙亮黄5GX-02、汉沙黄X、
Figure BDA0002419372090000141
YELLOW HR、
Figure BDA0002419372090000142
YELLOW FGL、汉沙亮黄10GX、永固黄G3R-01、
Figure BDA0002419372090000143
YELLOW H4G、
Figure BDA0002419372090000144
YELLOW H3G、
Figure BDA0002419372090000145
ORANGE GR、
Figure BDA0002419372090000146
SCARLET GO、永固宝石红F6B；Sun Chemical的颜料包括L74-1357Yellow、L75-1331 Yellow、L75-2337 Yellow；Heubach的颜料包括
Figure BDA0002419372090000147
YELLOW YT-858-D；Ciba-Geigy的颜料包括
Figure BDA0002419372090000148
YELLOW3G、
Figure BDA0002419372090000149
YELLOW GR、
Figure BDA00024193720900001410
YELLOW 8G、
Figure BDA00024193720900001411
YELLOW 5GT、
Figure BDA00024193720900001412
RUBINE 4BL、
Figure BDA00024193720900001413
MAGENTA、
Figure BDA00024193720900001414
SCARLET、
Figure BDA00024193720900001415
VIOLET、
Figure BDA00024193720900001416
RED、
Figure BDA00024193720900001417
VIOLET；BASF的颜料包括
Figure BDA00024193720900001418
LIGHT YELLOW、
Figure BDA00024193720900001419
ORANGE、
Figure BDA00024193720900001420
BLUE L690IF、
Figure BDA00024193720900001421
BLUE TBD 7010、
Figure BDA0002419372090000151
BLUE K 7090、
Figure BDA0002419372090000152
BLUE L710IF、
Figure BDA0002419372090000153
BLUE L 6470、
Figure BDA0002419372090000154
GREEN K 8683、
Figure BDA0002419372090000155
GREEN L9140；Mobay的颜料包括
Figure BDA0002419372090000156
MAGENTA、
Figure BDA0002419372090000157
BRILLIANT SCARLET、
Figure BDA0002419372090000158
RED6700、
Figure BDA0002419372090000159
RED 6713、
Figure BDA00024193720900001510
VIOLET；
Figure BDA00024193720900001511
NSX76、
Figure BDA00024193720900001512
L；DuPont的颜料包括
Figure BDA00024193720900001513
R-101。在颜料为白色颜料颗粒的情况下，颜料颗粒可选自由下述组成的组中：TiO2、碳酸钙、氧化锌和其混合物。在一些示例中，白色颜料颗粒可包括铝-TiO2颜料。
在LEP油墨组合物中可存在的颜料颗粒的量为树脂和颜料的总量的10wt％至80wt％，在一些示例中，为树脂和着色剂的总量的15wt％至80wt％，在一些示例中，15wt％至60wt％，在一些示例中，15wt％至50wt％，在一些示例中，15wt％至40wt％，在一些示例中，15wt％至30wt％。在一些示例中，在LEP油墨中可存在的颜料颗粒的量为树脂和着色剂或颜料的总量的至少50wt％，例如树脂和颜料的总量的至少55wt％。
LEP油墨(一种或多种)的示例包括任何商业上可得的LEP油墨(例如，Electrolnk可获自HP Indigo)。
参考根据本公开的示例的方法、装置和系统的流程图和框图描述了本公开。尽管上述流程图显示了具体执行顺序，但执行顺序可与所描绘的不同。关于一个流程图描述的框可与另一流程图的那些框组合。
虽然已经参考某些示例描述了方法、设备和相关方面，但在不背离本公开的精神的情况下，可作出各种修改、改变、省略和替换。因此，其意图是方法、设备和相关方面仅限于权利要求及其等效物的范围。应注意，上面提到的示例说明而不是限制本文所描述的内容，并且在不背离所附的权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多可选的实施。
词语“包括”不排除存在除了权利要求中列出的那些的要素，“一个”或“一种”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可实现权利要求中叙述的数个单元的功能。
任何从属权利要求的特征可与任何独立权利要求或其他从属权利要求的特征组合。

Claims (13)

1.一种用于加热打印着色剂的设备，包括：
第一辐射源，用于在第一波段处输出辐射；
第二辐射源，用于在与所述第一波段不同的第二波段处输出辐射；
其中所述设备用于接收介质，在所述介质上标记有第一着色剂和第二着色剂，
其中选择所述第一波段和所述第二波段使得在所述第一波段处所述第一着色剂的能量吸收度效率高于所述第二着色剂的能量吸收度效率，并且在所述第二波段处所述第二着色剂的能量吸收度效率高于所述第一着色剂的能量吸收度效率，并且
其中，选择从所述第一辐射源和所述第二辐射源输出的能量剂量以保持所述第一着色剂和所述第二着色剂之间的能量吸收差在阈值差内。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，选择所述第一波段和所述第二波段使得所述第一着色剂对所述第一波段的第一吸收效率和所述第二着色剂对所述第二波段的第二吸收效率相差不超过50％。
3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括LED阵列，其中所述LED阵列包括所述第一辐射源和所述第二辐射源。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一辐射源包括第一LED，并且所述第二辐射源包括第二LED。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，从所述第一辐射源输出的所述辐射和从所述第二辐射源输出的所述辐射包括光学辐射。
6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括打印机，用于将所述第一着色剂和所述第二着色剂打印到所述介质上。
7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括多个源，用于在多个波段处输出辐射；并且
其中所述第一辐射源和所述第二辐射源选自基于预定的着色剂组的所述多个源。
8.一种加热已打印在介质上的着色剂的方法，包括：
提供在其上标记有第一着色剂和第二着色剂的所述介质；
用第一辐射源和第二辐射源照射所述介质，其中照射所述介质包括：
从所述第一辐射源在第一波段输出辐射以提供第一能量剂量，其中在所述第一波段的辐射被所述第一着色剂以比被所述第二着色剂更高的效率吸收；
从所述第二辐射源在第二波段输出辐射以提供第二能量剂量，其中所述第二波段中的辐射被所述第二着色剂以比被所述第一着色剂更高的效率吸收；以及
选择所述第一能量剂量和所述第二能量剂量，使得所述第一波段和所述第二波段中的所述辐射通过所述第一着色剂和通过第二着色剂的吸收度在预定的阈值内。
9.根据权利要求8所述的方法，包括选择所述第一能量剂量和所述第二能量剂量，使得通过所述第一着色剂和所述第二着色剂在所述第一波段中的所述辐射和在所述第二波段中的辐射的吸收度导致所述第一着色剂和所述第二着色剂干燥或固定在所述介质上。
10.根据权利要求8所述的方法，包括确定要打印的介质是温度敏感介质，以及控制打印设备以用不包括炭黑着色剂的着色剂组打印所述介质。
11.根据权利要求8所述的方法，其中照射所述介质包括同时用所述第一辐射源和所述第二辐射源照射所述介质。
12.一种校准或控制用于加热打印着色剂的设备的方法，包括：
对于预定的着色剂组，确定从第一窄带发射器和第二窄带发射器输出的辐射以加热所述预定的着色剂组的着色剂，其中确定从所述第一窄带发射器和所述第二窄带发射器输出的所述辐射包括：
确定所述着色剂中的每一种在多个波段处的能量吸收度效率；
选择从所述第一窄带发射器和所述第二窄带发射器输出的所述辐射的波段，使得在由所述第一窄带发射器发射的所述波段中具有相对低的吸收度的着色剂在由所述第二窄带发射器发射的所述波段中具有相对高的吸收度；以及
选择用于所述第一窄带发射器的第一输出能量剂量和用于所述第二窄带发射器的第二输出能量剂量，其中选择所述第一输出能量剂量和所述第二输出能量剂量以便保持所述着色剂之间的能量吸收不平衡在阈值范围内。
13.根据权利要求12所述的方法，其中选择所述波段以及所述第一输出能量剂量和所述第二输出能量剂量包括选择所述波段以及所述输出能量剂量，使得来自由所述第一窄带发射器和所述第二窄带发射器输出的所述辐射的吸收的所述着色剂的加热速率相差不超过50％。
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