CN112172332A - 标签印刷机和切割机组件 - Google Patents

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Abstract

一种系统和用于用该系统在印刷图像以及随后切割印刷的图像期间稳定衬底的方法。系统包括印刷机组件和切割组件，用于在印刷介质上印刷图像，然后从印刷介质上切割图像。印刷机组件和切割组件定位于系统中，使得介质在进一步前进通过系统之前被印刷和切割。系统具有卷材进给系统，卷材进给系统具有多对杆，用于在印刷和切割过程期间向卷材提供不同大小的压紧力，以便将介质保持在基本上平坦和静止的位置，以用于印刷和切割。

Description

标签印刷机和切割机组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年07月03日提交的序列号为62/870,402的美国临时申请的优先权和权益，该申请的内容整体并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于将标签印刷到连续的卷材上并且一旦印刷就将这些标签从卷材上分离的系统。系统包括印刷头部和切割头部，使得卷材在每个头部下方穿过，用于印刷并且之后从卷材上绕着多个标签的外缘切割。
背景技术
已在包括US6,616,360的各种专利中描述了把绘图仪切割机(plotter cutter)组件并入印刷机系统的系统，US6,616,360针对的是通过公共驱动器来适应标签介质的端部切割和绘图仪切割的切割组件，在US6,742,858中描述了用于分别控制印刷头部和切割组件的控制器，在US6,664,995中描述了绘图仪切割的深度控制。
在将印刷过程和切割过程结合在系统内的系统中，使得在卷材进一步前进以用于随后的印刷和切割之前，介质被印刷，然后印刷的图像被切割。当移动介质卷材经过系统时，由于在印刷和切割之间不同方向的力作用于介质，会出现问题。例如，刀具切割机能够将介质拖到系统的一侧或另一侧，取决于切割期间刀具移动的方向。这些不同的力能够导致介质偏向原始介质路径的一侧。
发明内容
本公开的一方面涉及包括印刷机组件和切割组件的系统，用于在印刷介质上印刷图像，然后从印刷介质上切割图像。印刷机组件和切割组件被定位在系统中，使得介质在进一步前进穿过系统之前被印刷和切割。系统具有卷材进给系统，卷材进给系统具有多对杆，用于在印刷和切割过程期间向卷材提供不同大小的压紧力，以便将介质保持在基本上平坦的位置以用于印刷以及切割。
壳体支撑印刷组件或印刷头部和切割组件，切割组件是绘图仪切割机或刀具切割组件。第一对介质压紧杆和第二对介质压紧杆独立地与衬底接合，使得第一对压紧杆在图像印刷期间与介质接合时提供第一压紧力，并且在第二对压紧杆与介质接合以保持介质并切割印刷的图像时，第二对压紧杆提供大于第一压紧力的第二压紧力。
当第一对杆与介质接合时，第二对被升高以与介质脱离接合。当第一对杆被升高到介质上方时，第二对移动到与介质接合。
第一对压紧杆和第二对压紧杆中的每个杆都支撑在框架上且定位在驱动辊上方，其中第一对杆在框架长度上定位于第二对杆的第一杆和第二杆之间的空间内。
驱动辊包括与第二对杆中的每个杆对齐的滚花表面和与第一对杆中的每个杆对齐的粗砂表面。
在此处所述的一个或更多个实施例中，印刷介质包括背胶衬底，使得组件构造为从印刷介质上印刷和切割多个标签。
本公开的另一方面涉及在图像印刷和将图像从衬底上切割期间稳定衬底的方法。方法包括：穿过支撑印刷组件和主切割组件的壳体进给衬底，并且使衬底经过驱动辊上方和印刷组件下方。印刷进一步包括：定位第一对压紧杆以与衬底接触，以及当衬底在第一对压紧杆中的每个杆与驱动辊之间保持在适当位置时，在衬底上印刷至少一个第一图像。切割包括移动第一对压紧杆以与衬底脱离接触并且定位第二对压紧杆以与衬底接触，以及当衬底在第二对压紧杆中的每个杆与驱动辊的表面之间保持在适当位置时，用主切割组件绕着至少一个第一图像切割外缘。
方法能够重复以用于连续的衬底卷和用于印刷多个图像，例如标签，因为衬底能够穿过系统前进，第一对压紧杆移动回来以与衬底接触，而移动第二对压紧杆以与衬底脱离接触，并且在衬底上印刷至少一个第二图像。然后，进一步切割包括移动第一对压紧杆以与衬底脱离接触，并且将第二对压紧杆移动回来以与衬底接触；以及用主切割组件绕着至少一个第二图像切割外缘。
切割组件包括具有刀具组件的绘图仪切割机和辅助切割组件，次级切割组件包括构造为跨过卷材切割的横切割机或其它切割组件。
第一对压紧杆和第二对压紧杆的定位和移动是通过可旋转的凸轮来进行的，可旋转的凸轮构造为升高第一对压紧杆以脱离与衬底的接合，同时降低第二对压紧杆以与衬底接合，并且构造为同时降低第一对压紧杆以与衬底接合，同时升高第二对压紧杆以脱离与衬底的接合。
第一对压紧杆对衬底提供第一压紧力，第二压紧杆对衬底提供第二压紧力，并且第二压紧力大于第一压紧力。
附图说明：
图1是组合印刷和切割系统的正面透视图。
图2是组合印刷和切割系统的俯视图。
图3是组合印刷和切割系统的侧视图。
图4是移除盖的组合印刷和切割系统的正面透视图，露出系统的内部工作部件。
图5是组合印刷和切割系统沿图2中的A-A线的横截面右侧视图。
图6是移除盖的系统沿图3中的B-B线的横截面俯视图。
图7是移除盖的横截面左侧视图。
图8是位于打印位置的压紧杆的详细横截面视图。
图9是位于切割位置的压紧杆的详细横截面视图。
图10是驱动辊和压紧杆的详细视图。
具体实施方式
本文描述的系统包括一种组件，用于在印刷介质上印刷多个图像，并随后绕着每个印刷的图像切割外缘，以从介质卷材移除或分离每个印刷的图像。介质卷材被进给到系统中，并且一个或更多个第一图像被印刷头部印刷在介质上，印刷头部构造为用于跨过卷材的宽度以往复的方向移动。切割头部也设置和构造为用于跨过卷材的宽度以往复的方向移动，用于之后从介质切割或分离一个或更多个第一图像。然后，卷材可以进一步前进到系统内并穿过系统，用于一个或更多个第二图像的印刷和切割，诸如此类。系统进一步包括精加工切割机，用于跨过介质的宽度(跨过卷材)切割，或以其他方式形成介质薄片或小介质卷，其中，薄片或小卷可以支撑一个或更多个图像，并且这些薄片或小卷更容易从系统移除。然后，切割的图像能够从介质上被物理地移除，并且残余介质被丢弃或回收。
印刷头部和切割头部可以支撑在相同的台架上，用于头部的线性移动，或支撑在相邻的台架上，使得印刷头部和切割头部在基本相同的处理窗口上移动，其中，图像在系统中的相同或基本相同的位置印刷和切割，在印刷头部和切割头部的行进路径下方的位置也称为处理窗口，处理窗口延伸跨过卷材。然后，在印刷和/或切割期间，为了印刷图像和切割具有规则或不规则外缘的图像，介质穿过处理窗口前进和/或缩回。
由于在印刷或切割过程中，系统中的卷材的移动与印刷头部和/或切割头部的移动相对应，因此介质通常被引导穿过系统以维持印刷和切割期间的对齐。这允许预先编程的切割路径与印刷的图像的外缘相匹配，确保图像从介质正确地切割出来。这里描述的系统进一步有利地并入了两对压紧杆，分别用于在印刷和切割过程期间在处理窗口中交替地“压紧”或保持介质。与介质接合的成对的压紧杆然后将介质向下保持在印刷或切割位置，以防止介质的左右移动或漂移，并维持介质的张力，使介质在每次各自的操作中都是平整的。压紧杆与介质下方的驱动辊配合，用于移动介质穿过处理窗口。
本文描述的过程可以是连续的，使得供给介质卷穿过系统进给，一个或更多个第一图像被印刷并且然后通过切割与供给介质卷基本上分离，然后重新开始印刷以印刷一个或更多个第二图像，然后一个或更多个第二图像也经由切割与供给卷基本上分离。当关于绕着印刷的图像的切割外缘使用时，术语“基本上分离”的意思是印刷的图像被“切割”，从而与介质分离，但是基本上分离的图像仍然由介质卷材承载穿过印刷机并且没有与介质完全分离，直到印刷且切割的图像从残余介质中被提起或被推出以用于收集或堆叠等。切割且印刷的图像的完全分离可以手动地或自动地发生，可以在壳体外侧进行或者通过并入装置的机械提升或推动过程进行。当材料穿过组件前进时，可以重复该过程，直到预选数量的图像被印刷并从供给卷上切割。
本文描述的系统是图中大体示出的组合印刷机和绘图仪切割机10。组合印刷机和绘图仪10是用于在移动卷材上印刷图像并从移动卷材分离或切割这些图像的系统。系统10包括印刷组件20和切割组件30。系统可以进一步包括平板切纸机或精加工切割机40，用于横切介质18，以提供从卷材切割的薄片和小卷，无论这些薄片是否包含印刷和切割的图像。
如图1-7所示，组合印刷机和切割机10设置在具有盖14的壳体12中。介质18的供给卷被支撑在壳体上的卷材卷导向器(roll web guide)16上。另外，壳体12在其内支撑印刷机和切割机10的可操作部件。设置马达13用于为印刷组件20和切割组件30的操作供能。然而，印刷组件20和切割组件30是独立地可操作的，用于独立移动。在所示的实施例中，印刷组件20是在下导向轴21和上导向轴31上可移动的印刷头部。切割组件30也在下导轴21和上导轴31上可移动。这些导向轴可以彼此靠近或接近地定位，其中一个轴在另一个轴上方，使得印刷头部和切割头部在系统的基本上相同区域中跨过介质的宽度移动。
用于介质18的供给卷的卷材卷导向器16构造为允许介质18的卷旋转以把介质18进给到壳体12中，用于印刷图像的印刷和/或切割。在一个实施例中，系统10是标签印刷机和切割机。包括驱动辊50的一系列辊有助于控制介质18进入和穿过壳体12的移动，用于印刷和切割。也就是说，介质18以卷材方向穿过壳体12并且穿过处理窗口被进给，使得介质18在印刷组件20和切割组件30下方经过。
印刷组件20包括一个或更多个印刷喷嘴22，用于将墨水沉积在介质18上。切割组件30相应地包括一个或更多个切割刀具32，用于绕着印刷的图像切割外缘。电磁铁33也定位于切割组件30壳体上。电磁铁33用于选择性地将印刷组件20附接至切割组件30。在所示的实施例中，切割组件30由附接到马达13的传动带51驱动。在所示的实施例中，切割组件30是绘图仪切割机。
系统10进一步包括第一对压紧杆24，也称为印刷压紧杆或内压紧杆。第二对压紧杆34也称为切割压紧杆或外压紧杆。当与成对的压紧杆24、34相关地使用时，术语内和外是相对的。内压紧杆24彼此间隔开，但被定位于间隔开外侧压紧杆34的空间内。成对的压紧杆24、34靠近处理窗口定位，以在介质18被印刷或切割时保持介质18。每对压紧杆24、34在印刷或切割期间选择性地接触介质18以压紧或引导介质。每个压紧杆具有至少一个托辊，以与介质驱动辊50形成夹压点。在所示的实施例中，第一对压紧杆的每个杆具有两个托辊24a，第二对压紧杆的每个杆有一个托辊34a。
参照图8，内压紧杆24处于“下”位置，使得当印刷组件20正操作以在介质18上印刷一个或更多个图像时，内压紧杆24与介质18接触。因此，外压紧杆34处于“上”位置，使得外压紧杆34不与介质18接触。图8示出了杆24、34的第一操作位置，印刷位置。
参照图9，外压紧杆34处于“下”位置，使得当切割组件30正操作以从介质18切割一个或更多个印刷的图像时，外压紧杆34与介质18接触。因此，内压紧杆24处于“上”位置，使得内压紧杆24不与介质18接触。
马达54可操作地连接至一个或更多个压紧杆凸轮56和轴58，使得凸轮轴58旋转以升高和/或降低对应的成对的压紧杆24、34。压紧杆24、34利用各自的压紧杆弹簧28、38进行弹簧操作，以改变对应的成对的杆24、34的位置。当内压紧杆弹簧28处于下位置并接触介质18时，内压紧杆弹簧28向内压紧杆24提供第一压紧力。外压紧杆弹簧38向外压紧杆34提供第二压紧力。成对的压紧杆24、34之间的力可以基本上相同或不同。在所示的实施例中，外压紧杆34具有比内压紧杆24更大的压紧力。
现有技术的标签印刷机设置有跨过装置的整个介质宽度间隔的介质压紧杆，并提供足够的力，以允许介质在印刷操作期间向前移动而没有明显的滑动，但也允许轻微的滑动，以纠正介质路径上的偏斜，如果介质开始偏离路线并碰撞到在印刷机内的固定的介质边缘导向器。这种偏斜校正主要发生在介质进给操作期间，以免影响印刷质量。
介质压紧杆24、34和凸轮56用于在诸如印刷或绘图的某些操作期间提升选定的杆24或34。凸轮包括内凸轮56a和外凸轮56b，其中内压紧杆24具有凸轮56a，当杆24处于下位置且与介质接触时，凸轮56a不与内部杆24接合。然后，外侧凸轮56b与外杆34接合，以将压紧杆34从介质上提起，如图8所示。在图9中，内部凸轮56a向上提升内杆24，使得杆不接触介质，同时外侧凸轮56b不与外杆34接合，以允许杆34向下移动并压紧介质18。
压紧杆24和34是多力杆，使得内压紧杆24具有与外压紧杆34不同的压紧力。在印刷期间，两个内侧杆24处于下位置以压紧介质18，一旦印刷完成，凸轮轴58旋转180°，致使两个内侧杆24向上提起，并且同时允许成对的外压紧杆34移动到下位置。两个外侧杆34比内侧杆24具有高得多的压紧力，因为增加的压紧力有利于从介质中切割图像并在切割期间把介质保持在适当位置。
可以提供传感器59，用于凸轮轴58的旋转，以切换杆24、34的操作位置。
凸轮轴58延伸跨过壳体12的宽度，跨过介质18的宽度和处理窗口。框架15支撑其上的杆24(i)、24(ii)和34(i)、34(ii)中的每一个，这些杆使用凸轮轴58被升高或降低。杆24、34相对于处理窗口定位，以分别在印刷或切割时保持介质18。系统10中的杆24、34的布置解决了使用切割组件30时穿过印刷机的介质送入和跟踪介质的问题。现有技术的系统需要更宽的介质，绕进给辊的S型缠绕，具有主动介质跟踪控制，或具有用于印刷和切割的单独的驱动系统，以保持介质在基本平坦和足够绷紧的状态下移动穿过系统，并很好地跟踪。然而，通过本文描述的压紧杆，本文公开的系统10允许降低设备的成本和尺寸，同时消除了对用于印刷和切割的更宽的介质、S型缠绕、主动介质跟踪控制和单独的驱动系统的需要。
当绘图仪从连续的介质18切割标签形状时，来自刀片的额外阻力将使介质易于偏向一侧或另一侧，这取决于刀具的切割位置和其移动的方向。为了克服这种偏斜，向外侧压紧杆提供更多的力。如果在印刷过程中在内侧杆或印刷压紧杆上使用额外的力，则介质在碰撞到固定的介质导向器时将无法滑动和自我校正，而是会继续撞入固定的边缘导向器，直到介质自身翻滚到足以引起介质堵塞为止。为了解决这些对立的需求，装置10允许在印刷时使用具有较轻(标准)的力的印刷机压紧杆，在切割时在外侧使用具有较大的力的压紧杆。这允许介质在印刷模式下修正其路径，并允许杆在绘图模式下紧紧抓住介质以防滑动。绘图切割沿介质卷材的长度的总长度将受到介质在印刷模式期间有多精确地对齐的限制。在该装置10中，绘图长度可以达到约30英尺，而具有良好操作，满足绝大多数标签市场的需求。
对于印刷和切割，介质18从卷材卷导向器16进给到壳体12中，并且当介质进入处理窗口时，可以穿过可调节的介质导向器52。介质18也通过驱动辊50移动穿过装置，其中，介质在驱动辊50上经过。
驱动辊50与纸进给马达72连接，控制介质穿过印刷机的前进。当印刷组件20和绘图仪切割机组件30跨过介质18宽度以往复的方向移动时，介质可以以往复的方向(例如，沿着卷材方向向前和向后)穿过装置以辅助绕着印刷的图像的外缘的印刷和切割。
平板切纸机40用于将薄片与壳体12分离或以其他方式修整离开的印刷和切割的介质18。这是可选的切割机，该切割机也可以用于从供给卷将残余的材料分离成或以其他方式将介质18切割成具有更短长度的薄片，以便能够更容易地进行介质的堆叠、移除或其他用途。由平板切纸机40切割的薄片可以在薄片上具有一个或更多个分离的或切割的目标图像，这些图像可以手动地从切割的薄片或介质中移除，残余的介质可以重复使用、再循环或丢弃。
主控制板70被设置用于电气连接，以能够进行印刷和切割操作，并且控制板可以是印刷电路板70。
喷墨介质印刷机中的印刷辊表面通常是粗砂辊。该表面在介质印刷杆和绘图杆下充分工作，但为了在绘图(切割)过程期间实现甚至更高水平的精确跟踪，系统10的实施例可以进一步包括精细滚花部段，精细滚花部段可以在于绘图杆下方对齐的区域中被添加至印刷辊50。因此，滚花部段之间的区域仍然是粗砂表面。滚花部段比粗砂表面提供了更大的摩擦系数，以允许在切割期间通过外杆的增大的抓握力。
例如，滚花部段62定位于印刷辊50的相对端上，并且每个滚花部段62都与外压紧杆34中的一个对齐，而内压紧杆24定位于印刷辊50的粗砂部60上。绘图仪刀架也可以临近印刷辊50定位，绘图仪切割机耐磨条66可以定位在印刷辊50的前面。
尽管已经参考优选的实施例描述本公开，但本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

Claims (19)

1.一种用于印刷和切割印刷介质的组件，包括：
壳体；
印刷组件；
切割组件；和
第一对介质压紧杆和第二对介质压紧杆，第一对介质压紧杆和第二对介质压紧杆是可操作的以交替地与印刷介质接合，其中，第一对压紧杆在与印刷介质接合时提供第一压紧力，用于在印刷过程期间保持印刷介质，第二对压紧杆在与印刷介质接合时提供大于第一压紧力的第二压紧力，用于在切割过程期间保持印刷介质。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，第一对压紧杆在印刷过程期间与印刷介质接合，而第二对压紧杆在印刷过程期间不与印刷介质接合。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，第二对压紧杆在切割过程期间与印刷介质接合，而第一对压紧杆在切割过程期间不与印刷介质接合。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，第一对压紧杆和第二对压紧杆中的每个杆都定位于驱动辊上方，第一对杆定位于第二对杆的第一个杆和第二个杆之间的空间内。
5.根据权利要求1所述的组件，其中，第一对压紧杆和第二对压紧杆中的每个杆由凸轮轴操作并且定位在驱动辊上方，第一对杆在凸轮轴的长度上定位于第二对杆的第一杆和第二杆之间的空间内。
6.根据权利要求1所述的组件，进一步包括驱动辊，驱动辊包括与第二对杆中的每个杆对齐的滚花表面和与第一对杆中的每个杆对齐的粗砂表面。
7.根据权利要求1所述的组件，其中，印刷介质设置为连续的印刷介质卷材，印刷介质卷材穿过壳体进给以用于印刷和切割，并且其中，组件进一步包括用于从印刷介质卷材上分离薄片或小卷的平板切纸机。
8.根据权利要求1所述的组件，进一步包括压紧杆弹簧，用于第一对压紧杆和第二对压紧杆中的每一个的操作，并且用于向杆提供力，以将印刷介质接合在驱动辊和压紧杆之间。
9.根据权利要求1所述的组件，其中，印刷介质包括背胶衬底，用于印刷和切割多个标签。
10.一种在将图像印刷到衬底上以及将印刷的图像从衬底上切割期间稳定衬底的方法，包括：
穿过支撑印刷组件和切割组件的壳体进给衬底，并且使衬底经过驱动辊上方和印刷组件下方；
定位第一对压紧杆以与衬底接触；
当衬底在第一对压紧杆中的每个杆与驱动辊之间保持在适当位置时，在衬底上印刷至少一个第一图像；
移动第一对压紧杆以与衬底脱离接触并且定位第二对压紧杆以与衬底接触；
当衬底在第二对压紧杆中的每个杆与驱动辊之间保持在适当位置时，用切割组件绕着至少一个第一图像切割外缘。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
使衬底前进穿过壳体；
将第一对压紧杆移动回来以与衬底接触，并且移动第二对压紧杆以与衬底脱离接触；
在衬底上印刷至少一个第二图像；
移动第一对压紧杆以与衬底脱离接触，并且将第二对压紧杆移动回来以与衬底接触；以及
用切割组件绕着至少一个第二图像切割外缘。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，切割组件是主切割组件，且方法进一步包括从供给卷提供连续的衬底供应，并穿过印刷组件和主切割组件将衬底前进至次级切割组件，并从连续的供给卷分离衬底的薄片或小卷。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，主切割组件中是具有刀具组件的绘图仪切割机，并且次级切割组件是横切切割机。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，第一对压紧杆和第二对压紧杆的定位和移动是通过可旋转的凸轮来进行，可旋转的凸轮构造为升高第一对压紧杆以脱离与衬底的接合，同时降低第二对压紧杆以与衬底接合，并且构造为同时降低第一对压紧杆以与衬底接合，同时升高第二对压紧杆以脱离与衬底的接合。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，用第一对压紧杆对衬底提供第一压紧力，然后用第二压紧杆对衬底提供第二压紧力，其中第二压紧力大于第一压紧力。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，第一压紧力和第二压紧力由第一弹簧和第二弹簧控制，用于分别向第一对压紧杆和第二对压紧杆提供压紧力。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，第一对压紧杆和第二对压紧杆中的每个杆定位于驱动辊上方，而第一对杆定位于第二对杆的第一杆和第二杆之间的空间内。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，第一对压紧杆和第二对压紧杆中的每个杆由凸轮轴操作，并定位在驱动辊上方，而第一对杆在凸轮轴的长度上定位于第二对杆的第一杆和第二杆之间的空间内。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，驱动辊包括与第二对杆中的每个杆对齐的滚花表面和与第一对杆中的每个杆对齐的粗砂表面。
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