CN114364541A - 用于控制施加到柔性构件的张力的设备 - Google Patents

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CN114364541A CN202080063874.5A CN202080063874A CN114364541A CN 114364541 A CN114364541 A CN 114364541A CN 202080063874 A CN202080063874 A CN 202080063874A CN 114364541 A CN114364541 A CN 114364541A
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Abstract

一种数字打印系统(10)包括柔性中间转印构件(ITM)(44)和浮动辊组件(100)。所述ITM(44)被配置来从油墨供应系统接收墨滴以在所述ITM上形成图像，并且将所述图像转印到目标基板(50)。所述浮动辊组件(100)包括流体室(103)和装配在所述流体室(103)中的可旋转元件(111)，所述流体室(103)包括入口(107)，所述入口被配置来将加压流体(130)接收到所述流体室(103)中，并且所述加压流体(130)致使所述可旋转元件(111)相对于所述流体室(103)移动，并且在被所述ITM(44)旋转时向所述ITM(44)施加张力。

Description

用于控制施加到柔性构件的张力的设备
技术领域
本发明总体上涉及数字打印系统，并且具体地涉及用于向数字打印系统的柔性中间转印构件施加张力的方法和系统。
背景技术
已经开发了各种技术来引导打印系统中的柔性基板。
例如，美国专利5,246,155描述了一种用于打印机的卷筒纸引导辊组件，该卷筒纸引导辊组件利用圆柱形辊支撑主体和同心的中空辊主体。
发明内容
本文描述的本发明的实施方案提供了一种数字打印系统，该数字打印系统包括柔性中间转印构件(ITM)和浮动辊组件。ITM被配置来从油墨供应系统接收墨滴以在该ITM上形成图像，并且将图像转印到目标基板。浮动辊组件包括流体室和装配在流体室中的可旋转元件，流体室包括被配置来将加压流体接收到流体室中的入口，并且加压流体致使可旋转元件相对于流体室移动，并且在被ITM旋转时向ITM施加张力。
在一些实施方案中，该系统包括处理器，该处理器被配置来控制该可旋转元件的移动，包括：(i)在该浮动辊组件的至少第一位置和第二位置之间进行选择，(ii)在该第一位置中，至少将流体室相对于ITM移动，以及(iii)在第二位置中，至少将可旋转元件相对于流体室移动。在其他实施方案中，该系统包括流体压缩机，该流体压缩机被配置来通过入口将加压流体供应到流体室中。在又其他实施方案中，该系统包括处理器，该处理器被配置来：(a)基于施加到ITM的张力的指示来计算目标压力，该目标压力在被施加到加压流体时致使可旋转元件将张力施加到ITM，以及(b)控制流体压缩机以将处于目标压力的加压流体供应到流体室中。
在一个实施方案中，该系统包括压力传感器，该压力传感器被配置来产生指示该流体室中的加压流体的当前压力的压力信号，并且该处理器被配置来基于该压力信号来控制该流体压缩机以使当前压力与目标压力相匹配。在另一个实施方案中，加压流体包括加压空气，并且流体压缩机包括被配置来供应加压空气的空气鼓风机。在又一个实施方案中，该系统包括位置感测组件，该位置感测组件被配置来产生指示可旋转元件相对于预先确定的参考点的位置的位置信号。
在一些实施方案中，处理器被配置来基于位置信号来控制马达以至少将流体室相对于ITM移动。在其他实施方案中，基于位置信号，处理器被配置来控制流体压缩机，以通过控制加压流体的压力来至少使可旋转元件沿着流体室的轴线移动。在又其他实施方案中，可旋转元件包括辊。
在一个实施方案中，辊具有圆形横截面。在另一个实施方案中，可旋转元件包含从由(a)碳、(b)聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)和(c)全氟烷氧基烷烃(PFA)组成的材料列表中选择的至少一种材料。在又一个实施方案中，PMI被成形为硬质泡沫。
在一些实施方案中，PFA被成形为管。在其他实施方案中，系统包括马达，该马达被配置来至少将流体室相对于ITM移动，并且至少在第一位置中，处理器被配置来控制马达以至少将流体室相对于ITM移动。在其他实施方案中，系统包括开口，开口的尺寸和形状被设定成紧密地装配在可旋转元件上，并且加压流体致使可旋转元件经由开口从流体室伸出。在又其他实施方案中，系统包括密封件，密封件联接到开口并且被配置来当加压流体的压力小于或等于预定义压力时将加压流体保持在流体室内，并且当压力超过预定义压力时将加压流体的至少一部分释放出流体室。
在一个实施方案中，密封件被配置来减小该可旋转元件与该开口的壁之间的摩擦。在另一个实施方案中，密封件至少包括从由海绵和带材组成的列表中选择的元件。在又一个实施方案中，带材粘结到海绵的表面。
在一些实施方案中，海绵包括聚酯。在其他实施方案中，带材包括超高分子量(UHMW)聚乙烯。在又其他实施方案中，密封件包括具有第一区段和第二区段的板弹簧，第一区段联接到开口的壁，并且第二区段被配置来通过相对于可旋转元件移动而将加压流体的至少一部分释放出流体室。
在一个实施方案中，第二区段被配置来响应于可旋转元件的位置变化而移动。在另一个实施方案中，板弹簧包括不锈钢，并且响应于可旋转元件的位置的变化，第二区段被配置来相对于第一区段弯曲。在又一个实施方案中，第二区段包括从由海绵和带材组成的列表中选择的一个或多个元件。
在一些实施方案中，带材粘结到海绵的表面。在其他实施方案中，海绵包括聚氨酯泡沫。在又其他实施方案中，带材包括超高分子量(UHMW)聚乙烯或聚四氟乙烯(PTFE)。
在一些实施方案中，海绵联接到第二区段，并且带材联接到海绵，并且响应于可旋转元件的位置的变化，第二区段被配置来相对于可旋转元件移动，以便保持带材和可旋转元件的外表面之间的距离。在其他实施方案中，加压流体致使可旋转元件沿流体室的轴线移动，并且在ITM和可旋转元件之间的接触点处，流体室的轴线与ITM的移动轴线正交。
根据本发明的实施方案，另外提供了一种方法，其包括在数字打印系统中，该数字打印系统包括(a)柔性中间转印构件(ITM)和(b)浮动辊组件，该浮动辊组件包括流体室和装配在流体室中的可旋转元件，流体室包括用于将加压流体接收到流体室中的入口，通过将加压流体供应到流体室中并且致使可旋转元件相对于流体室移动，由可旋转元件向ITM施加张力。通过从油墨供应系统接收墨滴在ITM上形成图像，并且将图像转印到目标基板上。
根据本发明的实施方案，还提供了一种方法，其包括在数字打印系统中，该数字打印系统包括(a)柔性目标基板和(b)浮动辊组件，该浮动辊组件包括流体室和装配在流体室中的可旋转元件，流体室包括用于将加压流体接收到流体室中的入口，通过将加压流体供应到流体室中并且致使可旋转元件相对于流体室移动，由可旋转元件向柔性目标基板施加预定义张力。通过从油墨供应系统接收墨滴而在柔性目标基板上形成图像。
根据本发明的实施方案，另外提供了一种用于控制施加到柔性构件上的张力的设备，该设备包括基板和浮动辊组件。基板包括柔性构件。浮动辊组件包括流体室和装配在流体室中的可旋转元件，流体室包括被配置来将加压流体接收到流体室中的入口，加压流体致使可旋转元件相对于流体室移动，并且在被基板旋转时向基板施加张力。
通过以下结合附图对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，在附图中：
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的数字打印系统的示意性侧视图；
图2是示意性地示出根据本发明的实施方案的数字打印系统的浮动辊组件的框图；
图3是根据本发明的实施方案的数字打印系统的浮动辊组件的示意性图示说明；
图4A是根据本发明的实施方案的处于橡皮布安装位置的浮动辊组件的剖视图；
图4B是根据本发明的实施方案的处于操作位置的浮动辊组件的剖视图；以及
图5是根据本发明的实施方案的具有基于弹簧的密封件的浮动辊组件的剖视图。
具体实施方式
综述
在下文中描述的本发明的实施方案提供了一种用于向数字打印系统的柔性构件施加受控张力以保持构件绷紧的设备。在一些实施方案中，数字打印系统包括柔性中间转印构件(ITM)，在本文中也称为橡皮布，其通常由多层织物制成。ITM被配置来从图像形成站接收墨滴以便在其上形成图像，以及在压印站处将图像转印到目标基板(诸如纸张或连续卷筒纸)。重要的是保持ITM绷紧，以便防止图像形成(在ITM上)和转印(到目标基板)中的失真。原则上，可以使用机动化浮动辊向ITM施加张力。这种浮动辊必须是：(a)足够硬，以保持横跨ITM的均匀张力，而没有导致图像失真的偏转，因此这种浮动辊通常是重质的，以及(b)足够轻质的，以能够补偿在打印过程期间可能发生在ITM上的振动所引起的高频张力变化。这种折衷可能限制在任何类型的柔性构件上执行的打印过程的性能包络(envelop-of-performance)。
在一些实施方案中，该数字打印系统包括在此被称为浮动辊组件的设备，该设备包括空气室和装配在该空气室中的轻质辊。空气室包括入口和开口，该入口和开口的尺寸和形状被设定成紧密地装配在辊上。该空气浮动辊包括可控制的空气鼓风机，该空气鼓风机被配置来经由入口将加压空气供应到空气室中。加压空气对辊施加均匀的压力，并且使辊沿空气室的纵向轴线移动。因此，辊可以通过开口从空气室伸出，并且在被ITM旋转时向ITM施加张力。需注意，施加均匀力允许使用提供(a)足够高的刚度和(b)对高频振动的响应性的轻质辊。
在一些实施方案中，浮动辊组件包括控制器，该控制器被配置来接收指示待施加到ITM的目标张力的信号，并且基于该信号来控制空气鼓风机的旋转速度(典型地通过每分钟转数(RPM)来测量)，从而以可控压力供应加压空气。在此类实施方案中，控制器控制空气鼓风机以致使辊向ITM施加目标张力的压力供应加压空气。
在一些实施方案中，空气室还包括密封件，该密封件被联接到开口的壁。在一个实施方案中，该密封件与辊接触，在另一个实施方案中，浮动辊组件的设计可以在密封件与辊之间结合气隙。该密封件被配置来将空气室内的加压空气保持到指定压力。密封件还被配置来例如通过在密封件和辊之间具有前述气隙来减小或消除开口和由ITM旋转的辊之间的摩擦。
在一些实施方案中，该浮动辊组件包括压力传感器，该压力传感器被配置来产生指示空气室内的空气压力的压力信号。处理器可以使用空气压力测量值来控制施加到加压空气的压力，例如，通过向控制器发送包括前述目标张力的张力命令。另外或替代地，该浮动辊组件可以包括位置传感器，该位置传感器被配置来产生指示辊相对于预先确定的参考点(诸如空气室的开口)的位置的位置信号。处理器可以使用位置测量值来控制空气室的位置，例如，通过向控制器发送目标位置信号。
在一些实施方案中，加压空气浮动辊件组件被配置来基本上隔离ITM不受打印系统中发生的机械振动的影响。此外，通过控制空气压力，浮动辊组件被配置来保持ITM绷紧，并且当ITM经过图像形成站附近时以及当ITM进入数字打印系统的压印站时，帮助ITM以指定速度移动。
在一些情况下，ITM可具有高加速度或减速度，例如由于当ITM移动时(例如，以1.7m/s)立即停止。在这种情况下，重质的(例如，20Kg)浮动辊组件可向ITM施加过大的力，这可能对ITM造成机械损坏。在一些实施方案中，轻质辊可以具有小于500克的总重量或任何其他合适的重量，并且因此施加到ITM上的力小于由前述重质浮动辊组件施加的力的十分之一。
所公开的技术改善了数字打印图像的图像质量，例如，通过减少由颜色到颜色和图像到基板配准误差引起的图像失真。通过提高打印过程期间施加到ITM上的张力的稳定性和均匀性，获得了改进的配准。
系统描述
图1是根据本发明的实施方案的数字打印系统10的示意性侧视图。在一些实施方案中，系统10包括滚动柔性橡皮布44，该滚动柔性橡皮布可在图像形成站60、干燥站64、压印站84和橡皮布处理站52之间进行循环。在本发明的背景下和在权利要求中，术语“橡皮布”和“中间转印构件(ITM)”可互换地使用，并且是指用作中间构件的包括一个或多个层的柔性构件，所述柔性构件被配置来接收油墨图像并将油墨图像转印到目标基板，如将在下面详细描述的。
在操作模式下，图像形成站60被配置来在橡皮布44的表面的上运行部上形成数字图像42的镜像油墨图像(在本文中也称为“油墨图像”(未示出)或简称为“图像”)。随后，将油墨图像转印到位于橡皮布44的下运行部下面的目标基板(例如，纸、折叠纸盒、多层聚合物或者呈纸张或连续卷筒纸的形式的任何合适的柔性包装)。
在本发明的背景下，术语“运行部”是指橡皮布44在任何两个给定辊之间的长度或部段，在所述辊上引导橡皮布44。
在一些实施方案中，在安装期间，橡皮布44可以边到边地粘附以形成连续的橡皮布环(未示出)。在美国临时申请62/532,400中详细描述了用于安装接缝的方法和系统的实例，所述申请的公开内容以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，图像形成站60通常包括多个打印杆62，每个打印杆62(例如，使用滑块)安装在框架(未示出)上，所述框架定位在橡皮布44的上运行部的表面上方的固定高度处。在一些实施方案中，每个打印杆62包括与橡皮布44上的打印区域一样宽的打印头条带，并且包括可单独控制的打印喷嘴。
在一些实施方案中，图像形成站60可包括任何合适数量的杆62，每个杆62可包含打印流体，诸如不同颜色的水性油墨。油墨通常具有可见颜色，诸如但不限于青色、品红色、红色、绿色、蓝色、黄色、黑色和白色。在图1的实例中，图像形成站60包括七个打印杆62，但是可包括例如具有任何选择的颜色(诸如青色、品红色、黄色和黑色)的四个打印杆62。
在一些实施方案中，打印头被配置来将不同颜色的墨滴喷射到橡皮布44的表面上，以便在橡皮布44的表面上形成油墨图像(未示出)。
在一些实施方案中，不同的打印杆62沿着橡皮布44的由箭头94表示的移动轴线彼此间隔开。在此构型中，对于实现图像图案的正确放置至关重要的是杆62之间的准确间隔以及引导每个杆62的墨滴与移动橡皮布44之间的同步。
在一些实施方案中，系统10包括加热器，诸如热气或空气鼓风机66和/或红外(IR)加热器和/或适用于打印应用的其他合适类型的加热器。在图1的实例中，空气鼓风机66被定位在打印杆62之间，并且被配置来部分地干燥沉积在橡皮布44的表面上的墨滴。打印杆之间的这种热空气流可例如帮助减少打印头的表面处的冷凝和/或处理附属物(例如，分布在主墨滴周围的残余物或小液滴)和/或防止堵塞打印头的喷墨喷嘴和/或防止橡皮布44上的不同颜色墨滴不期望地彼此融合。在一些实施方案中，系统10包括干燥站64，该干燥站被配置来将热空气(或另一种气体)吹到橡皮布44的表面上。在一些实施方案中，干燥站包括空气鼓风机68或任何其他合适的干燥设备。
在干燥站64中，形成在橡皮布44上的油墨图像暴露于辐射和/或热空气，以便更彻底地干燥油墨，使大部分或全部液体载体蒸发并且仅留下加热到成为粘性油墨膜的程度的一层树脂和着色剂。
在一些实施方案中，系统10包括橡皮布模块70，该橡皮布模块包括滚动ITM，诸如橡皮布44。在一些实施方案中，橡皮布模块70包括一个或多个辊78，其中辊78中的至少一个辊包括编码器(未示出)，所述编码器被配置来记录橡皮布44的位置，以便控制橡皮布44的区段相对于相应打印杆62的位置。在一些实施方案中，辊78的编码器通常包括旋转编码器，所述旋转编码器被配置来产生指示相应辊的角位移的基于旋转的位置信号。需注意，在本发明的上下文和权利要求中，术语“指示(indicative of)”和“指示(indication)”可互换使用。
另外或替代地，橡皮布44可包括用于控制系统10的各种模块的操作的集成编码器(未示出)。集成编码器的一个实施方式在美国临时申请62/689,852中详细描述，所述申请的公开内容以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，橡皮布44引导在辊76和78以及动力张紧辊(在本文中也称为浮动辊组件74)之上。浮动辊组件74被配置来控制橡皮布44中的松弛部分的长度，并且其移动由双面箭头示意性地表示。此外，橡皮布44随老化而发生的任何拉伸都将不影响系统10的油墨图像放置性能，并且将仅仅需要通过张紧浮动辊组件74来将更多的松弛部分拉紧。
在一些实施方案中，浮动辊组件74可以是机动化的。辊76和78的构型和操作(例如)在美国专利申请公布2017/0008272中和上文提及的PCT国际公布WO 2013/132424中更详细地描述，所述公布的公开内容以引用方式全部并入本文。浮动辊组件的实施方案在下面的图2-3、图4A和图4B中详细描述。
在一些实施方案中，系统10可包括沿橡皮布44设置在一个或多个位置处的一个或多个张力传感器(未示出)。张力传感器可以集成在橡皮布44中，或者可以包括橡皮布44外部的使用任何其他合适的技术获取指示施加到橡皮布44的机械张力的信号的传感器。在一些实施方案中，系统10的处理器20和附加控制器(例如，在下面的图2和图3中示出)被配置来接收由张力传感器产生的信号，以便监测施加到橡皮布44上的张力并控制浮动辊组件74的操作。
在压印站84中，橡皮布44在压印滚筒82与压力滚筒90之间通过，压力滚筒被配置来携载可压缩的橡皮布。
在一些实施方案中，系统10包括控制台12，控制台被配置来控制系统10的多个模块，诸如橡皮布模块70、位于橡皮布模块70上方的图像形成站60、以及基板运输模块80，该基板运输模块位于橡皮布模块70下方并且包括一个或多个压印站，如下文将描述的。
在一些实施方案中，控制台12包括处理器20(通常是通用计算机)，所述处理器具有合适的前端和接口电路，以用于经由电缆57与浮动辊组件74的控制器以及与控制器54对接并且用于从其接收信号。在一些实施方案中，示意性地示出为单个装置的控制器54可包括安装在系统10上的预定义位置处的一个或多个电子模块。控制器54的电子模块中的至少一个电子模块可包括电子装置，诸如控制电路或处理器(未示出)，其被配置来控制系统10的各种模块和站。在一些实施方案中，处理器20和控制电路可在软件中编程以执行打印系统所使用的功能，并且将用于软件的数据存储在存储器22中。软件可例如通过网络以电子形式下载到处理器20和控制电路，或者其可提供在诸如光学、磁性或电子存储介质的非暂时性有形介质上。
在一些实施方案中，控制台12包括显示器34，所述显示器34被配置来显示从处理器20接收到的数据和图像，或由用户(未示出)使用输入装置40插入的输入。在一些实施方案中，控制台12可具有任何其他合适的构型，例如，在美国专利9,229,664中详细描述了控制台12和显示器34的替代构型，所述专利的公开内容以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，处理器20被配置来在显示器34上显示数字图像42，该数字图像包括图像42的一个或多个部段(未示出)和/或可以存储在存储器22中的各种类型的测试图案。
在一些实施方案中，橡皮布处理站52(在本文中也称为冷却站)被配置来通过例如冷却橡皮布和/或将处理液施加到橡皮布44的外表面和/或清洁橡皮布44的外表面来处理橡皮布。在橡皮布处理站52处，橡皮布44的温度可在橡皮布44进入图像形成站60之前降低至期望值。所述处理可通过使橡皮布44在被配置用于在橡皮布的外表面上施加冷却和/或清洁和/或处理液的一个或多个辊或叶片上通过来执行。
在一些实施方案中，除了图1中所示的橡皮布处理站52的位置之外或代替图1中所示的橡皮布处理站的位置，橡皮布处理站52可以被定位成邻近图像形成站60。在此类实施方案中，橡皮布处理站可以包括与打印杆62相邻的一个或多个杆，并且处理流体通过喷射施加到橡皮布44。
在一些实施方案中，处理器20被配置来(例如)从温度传感器(未示出)接收指示橡皮布44的表面温度的信号，以便监测橡皮布44的温度并且控制橡皮布处理站52的操作。例如，在PCT国际公布WO2013/132424和WO 2017/208152中描述了此类处理站的实例，所述公布的公开内容以引用方式全部并入本文。
另外或替代地，处理流体可以在图像形成站处喷墨之前通过喷射施加到橡皮布44。
在图1的实例中，站52安装在压印站84和图像形成站60之间，然而，站52可在压印站84和图像形成站60之间的任何其他或附加的一个或多个合适位置处邻近橡皮布44安装。如上所述，站52可附加地或替代地包括与图像形成站60相邻的杆。
在图1的实例中，压印滚筒82将油墨图像压印到目标柔性基板(诸如单个纸张50)上，该目标柔性基板由基板运输模块80经由压印滚筒82从输入叠堆86传送到输出叠堆88。
在一些实施方案中，橡皮布44的下运行部在压印站84处与压印滚筒82选择性地相互作用，以通过压力滚筒90的压力作用将图像图案压印到压缩在橡皮布44与压印滚筒82之间的目标柔性基板上。在图1中所示的单工打印机(即，在纸张50的一个侧面上打印)的情况下，需要仅一个压印站84。
在其他实施方案中，模块80可以包括两个或更多个压印滚筒以便允许一个或多个双面打印。两个压印滚筒的构型还使得能够以两倍于打印双面打印件的速度进行单面打印。另外，还可以打印混合批次的单面打印件和双面打印件。在替代实施方案中，模块80的不同构型可用于在连续卷筒纸基板上进行打印。例如，在美国专利9,914,316和9,186,884、PCT国际公布WO 2013/132424、美国专利申请公布2015/0054865和美国临时申请62/596,926中提供了双面打印系统和用于在连续卷筒纸基板上进行打印的系统的详细描述和各种构型，所述文献的公开内容以引用方式全部并入本文。
如上文简略描述，纸张50或连续卷筒纸基板(未示出)由模块80从输入叠堆86携载并穿过位于压印滚筒82和压力滚筒90之间的辊隙(未示出)。在所述辊隙内，橡皮布44携载油墨图像的表面例如通过压力滚筒90的可压缩的橡皮布(未示出)牢固地压靠着纸张50(或其他合适的基板)，使得油墨图像压印到纸张50的表面上，并且与橡皮布44的表面整齐地分开。随后，纸张50被运输到输出叠堆88。
在图1的实例中，辊78定位在橡皮布44的上运行部处，并且被配置来使橡皮布44在通过图像形成站60附近时保持绷紧。此外，特别重要的是控制橡皮布44在图像形成站60下方的速度，以便获得准确的墨滴喷射和沉积，从而通过形成站60将油墨图像放置在橡皮布44的表面上。
在一些实施方案中，压印滚筒82周期性地与橡皮布44接合和脱离接合，以将油墨图像从移动的橡皮布44转印到通过橡皮布44和压印滚筒82之间的目标基板。在一些实施方案中，系统10被配置来使用前述辊和浮动辊组件向橡皮布44施加扭矩，以便保持上运行部绷紧并且基本上隔离橡皮布44的上运行部不受下运行部中发生的机械振动的影响。
在一些实施方案中，系统10包括图像质量控制站55(在本文中也称为自动质量管理(AQM)系统)，其用作集成在系统10中的闭环检查系统。在一些实施方案中，如图1所示，站55可邻近压印滚筒82定位，或者定位在系统10中的任何其他合适的位置处。
在一些实施方案中，站55包括相机(未示出)，所述相机被配置来获取打印在纸张50上的前述油墨图像的一个或多个数字图像。在一些实施方案中，相机可包括任何合适的图像传感器(诸如接触式图像传感器(CIS)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)和扫描仪，所述扫描仪包括具有约一米的宽度或任何其他合适的宽度的狭缝。
在一些实施方案中，站55可包括分光光度计(未示出)，所述分光光度计被配置来监测打印在纸张50上的油墨的质量。
在一些实施方案中，由站55所获取的数字图像被传输到处理器(诸如处理器20或站55的任何其他处理器)，所述处理器被配置来评估相应打印图像的质量。基于评估和从控制器54接收的信号，处理器20被配置来控制系统10的模块和站的操作。在本发明的背景下和在权利要求中，术语“处理器”是指任何处理单元(诸如处理器20或连接到站55或与站集成的任何其他处理器或控制器)，所述处理单元被配置来处理从站55的相机和/或分光光度计接收的信号。需注意，本文描述的信号处理操作、控制相关的指令和其他计算操作可由单个处理器执行，或者在一个或多个相应计算机的多个处理器之间共享。
在一些实施方案中，站55被配置来检查打印图像和测试图案的质量，以便监测各种属性，诸如但不限于与纸张50的全图像配准、颜色到颜色(C2C)配准、打印几何形状、图像均匀性、颜色的轮廓和线性以及打印喷嘴的功能性。在一些实施方案中，处理器20被配置来自动检测几何失真或者前述属性中的一个或多个属性的其他错误。例如，处理器20被配置来在给定数字图像的设计版本(在本文中也称为“母版”或“源图像”)与由相机获取的给定图像的打印版本的数字图像之间进行比较。
在其他实施方案中，处理器20可以将任何合适类型的图像处理软件应用到例如测试图案，以用于检测指示前述错误的失真。在一些实施方案中，处理器20被配置来分析检测到的失真，以便对故障模块施加纠正动作，并且/或者将指令馈送到系统10的另一个模块或站，以便补偿检测到的失真。
在一些实施方案中，处理器20被配置来基于从站55的分光光度计接收的信号来检测打印颜色的轮廓和线性的偏差。
在一些实施方案中，处理器20被配置来基于由站55获取的信号来检测以下各种类型的缺陷：(i)基板(例如，橡皮布44和/或纸张50)中的缺陷，诸如刮擦、销孔和崩边；以及(ii)打印相关的缺陷，诸如不规则的色斑、附属物和亮色块。
在一些实施方案中，处理器20被配置来通过在打印的区段与原始设计(在本文中也称为母版)的相应参考区段之间进行比较来检测这些缺陷。处理器20还被配置来对缺陷进行分类，并且基于分类和预定义标准来拒绝具有不在指定预定义标准内的缺陷的纸张50。
在一些实施方案中，站55的处理器被配置来(例如)在缺陷密度高于指定阈值的情况下决定是否停止系统10的操作。站55的处理器还被配置来在系统10的模块和站中的一者或多者中发起纠正动作，如上所述。纠正动作可通过停止打印操作并解决系统10的相应模块和/或站中的问题来(在系统10继续打印过程时)实时或离线执行。在其他实施方案中，系统10的任何其他处理器或控制器(例如，处理器20或控制器54)被配置来在缺陷密度高于指定阈值的情况下开始纠正动作或停止系统10的操作。
另外或替代地，处理器20被配置来例如从站55接收信号，所述信号指示系统10的打印过程中的另外类型的缺陷和问题。基于这些信号，处理器20被配置来自动地估计图案放置准确度的水平和上文未提及的另外类型的缺陷。在其他实施方案中，也可使用用于检查在纸张50(或上文描述的任何其他基板)上打印的图案的任何其他合适的方法，例如，使用外部(例如，离线)检查系统或任何类型的测量夹具和/或扫描仪。在这些实施方案中，基于从外部检查系统接收的信息，处理器20被配置来发起任何合适的纠正动作和/或停止系统10的操作。
为了阐明本发明，系统10的构型被简化并且纯粹以举例的方式提供。例如，在美国专利9,327,496和9,186,884、PCT国际公布WO2013/132438、WO 2013/132424和WO 2017/208152、美国专利申请公布2015/0118503和2017/0008272中详细描述了上文打印系统10中描述的部件、模块和站以及另外的部件和构型，所述文献的公开内容以引用方式全部并入本文。
系统10的特定构型以举例的方式示出，以便例示由本发明的实施方案解决的某些问题，并且展示这些实施方案在增强此类系统的性能中的应用。然而，本发明的实施方案决不限于此特定种类的示例性系统，并且本文描述的原理可类似地应用于任何其他种类的打印系统。
使用基于流体的浮动辊组件向橡皮布施加张力
图2是示意性地示出根据本发明的实施方案的浮动辊组件100的框图。浮动辊组件100可以用于实现例如以上图1的浮动辊组件74。在图2的实例中，浮动辊组件100被示为处于两个不同的位置：(a)橡皮布安装位置，这里也称为第一位置或原始位置，以及(b)操作位置，这里也称为第二位置。需注意，系统10可以具有另外的位置诸如待机位置，其未在图2中示出，但是在下面描述。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括流体室，在此称为室103，该流体室具有纵向轴线，在此称为轴线115。在一些实施方案中，室103包括壳体102和入口107，该入口被配置来经由入口管132将加压流体(在本实例中为加压空气130)接收到流体室103中。在其他实施方案中，加压流体可以包括任何合适的气体，或任何合适的液体或其任何合适的组合。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括可旋转元件，在本实例中为具有圆形横截面的辊111，该可旋转元件装配在流体室103中。在其他实施方案中，可旋转元件可包括一个或多个滚珠、具有除圆形之外的任何横截面的辊或适于由橡皮布44旋转的任何其他合适的元件，如下文将描述的。
在一些实施方案中，可旋转元件(例如，辊111)由任何合适的轻质材料制成，诸如但不限于碳(例如，碳纤维)和包括聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)的硬质泡沫，商业上称为由Evonik industries(Essen,Germany)提供的
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系列产品。在一些实施方案中，可使用轻质可收缩套管将硬质泡沫成形以形成辊111，该轻质可收缩套管包括全氟烷氧基烷烃(PFA)或任何其他合适的成形为管的材料，以容纳硬质泡沫，并且保护泡沫表面免受磨损、潮湿并减少摩擦。
如将在下面详细描述的，辊111由加压空气移动，加压空气施加沿辊111的表面均匀分布的线性力。因此，辊111可包括具有低摩擦的轻质材料，使得浮动辊组件100被配置来向橡皮布44施加稳定的张力(例如，700N+/-5N)，如下文将描述的。如将在下面详细描述的，由辊111施加到橡皮布44上的张力取决于辊111的尺寸，例如长度和直径，以及由加压空气施加到辊111上的压力。
在一些实施方案中，室103包括开口105，该开口的尺寸和形状被设定成紧密地装配在辊111上。在将在下面详细描述的操作位置中，加压空气130致使辊111经由开口105从室103伸出，并且在被橡皮布44旋转时向橡皮布44施加预定义的和可控的张力。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括位置感测组件112，该位置感测组件被配置来感测并产生电信号(在此也被称为位置信号)，这些电信号指示辊111相对于任何合适的参考点诸如但不限于开口105或任何种类的运动限制器(在以下图3中示出)的位置。位置感测组件112可以包括具有光纤的基于光学的位置传感器(在下面的图3中示出)或任何其他合适类型的位置传感器。
在其他实施方案中，位置感测组件112可以安装在浮动辊组件100上适于感测辊111的位置的任何其他位置处。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括流体压缩机，在本实例中为空气鼓风机(在此也称为鼓风机104)，该流体压缩机被配置来经由入口107将加压空气130供应到室103中。在其他实施方案中，浮动辊组件100可以包括任何其他合适类型的流体压缩机，该流体压缩机被配置来向任何前述类型的流体施加压力。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括压力传感器114，该压力传感器被配置来感测室103中的加压空气130的压力，并且向处理器20发送指示所感测的压力的电信号(在此也被称为压力信号)。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括控制器106，该控制器被配置来例如从处理器20接收张力命令110。张力命令110包括指示要施加到橡皮布44上的预定义张力(在本文中也称为目标张力)的电信号。控制器106被进一步配置来经由电缆113接收由压力传感器114产生的压力信号。在一些实施方案中，控制器106可以包括具有控制回路反馈机制的比例-积分-微分(PID)控制器以及被配置来驱动鼓风机104的驱动器(未示出)。
现在参考操作位置。在一些实施方案中，辊111与橡皮布44物理接触(如下面将详细描述的)，并且加压空气130向辊111施加力。作为响应，辊111沿着双头箭头166所示的方向穿过开口105朝向橡皮布44移动。
在图2的操作位置所示的示例性实施方案中，室103被设计成使得响应于由加压空气130施加的力，辊111沿平行于轴线115的双头箭头166移动。在一个实施方案中，当与橡皮布44物理接触时，辊111向橡皮布44施加张力，这里称为“辊张力”。
在一些实施方案中，在橡皮布44和辊111之间的接触点(POC)117处，辊111沿轴线115的移动方向通常与橡皮布44的由箭头94表示的移动轴线正交。需注意，橡皮布44和辊111可以具有大于单个点(诸如POC 117)的接触表面(由下面图4B所示的包角确定)。因此，POC 117可以被定义为与辊111物理接触的橡皮布44的区段的中心，或者换句话说，包角的中心。在其他实施方案中，在POC 117处，辊111的移动方向可以相对于橡皮布44成任何其他合适的角度。
为了概念上清楚起见，简化了室103的图示形状，并且以举例的方式示出。在替代实施方案中，室103可具有任何其他合适的设计，使得响应于由加压空气130施加的力，辊111或任何其他合适类型的可旋转元件可以任何合适的线性轨迹或非线性轨迹移动。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括使用控制器106、鼓风机104和压力传感器114的对辊张力的闭环控制，在此也称为“压力回路”，如将在本文描述的。
在一些实施方案中，控制器106被配置来基于从压力传感器114接收的压力信号计算施加到橡皮布44的辊张力。控制器106被进一步配置来将辊张力与目标张力进行比较，该目标张力是在张力命令110中从处理器20接收的。基于该比较，控制器106被配置来通过控制鼓风机104的轴和叶片的旋转速度来调节辊张力。换句话说，控制器106被配置来基于目标张力确定要由加压空气130施加到辊111的目标压力。
例如，当目标张力大于辊张力时，控制器106向鼓风机104发送控制信号以增加鼓风机104的轴和叶片的旋转速度，从而增加空气压力，导致由辊111朝向橡皮布44的运动施加的辊张力增加。当辊张力与目标张力匹配时，控制器106命令鼓风机104保持旋转速度，以便保持目标张力和辊张力匹配。在该位置，辊111不沿箭头166移动，而是通过橡皮布44围绕其自身的轴线旋转，橡皮布沿由箭头94表示的前述橡皮布移动轴线移动。
在其他实施方案中，处理器20被配置来基于从压力传感器114接收的压力信号来控制鼓风机114以将室103中的加压空气130的当前压力与目标压力相匹配。
在一些实施方案中，浮动辊组件100被配置来吸收由沿橡皮布44的任何非线性运动引起的冲击，并且当橡皮布44在图像形成站60附近经过时以及当进入压印站84时保持橡皮布绷紧。
需注意，当系统10处于前述待机位置时(例如，在打印作业之间)，橡皮布44不移动，但是浮动辊组件100通常保持在操作位置，以便保持橡皮布44绷紧。
在一些情况下，需要更换橡皮布44和/或在系统10中安装新的橡皮布44。在一些实施方案中，控制器106指示鼓风机104减小加压空气130的压力，以便将辊张力减小到小于目标张力的值。响应于加压空气130的减小的压力，辊111回缩到流体室103中并且具有经由开口105从室103的显著更小的伸出部。在其他实施方案中，辊111可以完全容纳在室103内而不穿过开口105伸出。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括马达120，诸如联接到齿轮的步进马达，该齿轮具有例如80:1的比率或任何其他合适的比率。替代地，浮动辊组件100可以包括具有或不具有齿轮的任何其他合适类型的马达或运动组件。运动组件可以包括控制使能特征部，诸如但不限于编码器。
在一些实施方案中，浮动辊组件100还包括马达控制器，在此被称为控制器122，该马达控制器被配置来经由电缆109接收由位置感测组件112产生的位置信号。控制器122可以包括具有任何适当类型的控制回路反馈机制的PID控制器，以及被配置来驱动马达120的驱动器(未示出)。
在一些情况下，橡皮布44(例如，在打印过程期间)的移动可引起振动，该振动可影响在操作位置中施加到橡皮布的目标张力。例如，如上面图1中所述，压印站84周期性地在橡皮布44和压印滚筒82之间接合和脱离接合，这可有助于前述振动。
在一些实施方案中，控制器106被配置来维持将辊111定位在向橡皮布44施加期望的张力的给定位置处的压力。响应于由系统10的任何组件(除浮动辊组件100之外)施加到橡皮布44上的张力的变化，辊111相对于给定位置移动，以便补偿张力的变化。例如，响应于系统10中的振动，辊111可以以每20毫秒约0.8mm的振幅移动，以便补偿该振动。
在其他实施方案中，控制器106被配置来以40赫兹(或任何其他合适的频率)的示例性频率在预定义的间隔(例如，0.3mm-0.8mm)内振荡辊111，以便保持施加到橡皮布44的恒定张力，从而补偿橡皮布44发生的任何振动。这种振动补偿机制可以减少以相对高的频率移动室103的整个结构的需要。在此类实施方案中，控制器122还包括(或电耦合到)电路(未示出)，该电路可以用作从处理器20接收的目标位置信号128的低通(LP)滤波器。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括使用控制器122和马达120对室103的位置的闭环控制，在此也称为“位置回路”，如将在本文描述的。
现在参考橡皮布安装位置。在一些实施方案中，马达120经由臂108物理地联接到室103，并且被配置来在由双头箭头133表示的方向上移动室103。在图2的实例中，马达120被配置来以箭头133所示的弧形运动移动室103。弧形运动速度可以由控制器122使用任何合适的速度(诸如在3cm/s-5cm/s的范围内)来控制，并且取决于由臂108的长度(例如，63cm)确定的弧半径。运动速度沿着箭头133可以是恒定的，或者可以随着离橡皮布44的距离而变化。
在其他实施方案中，室103可以通过使用任何其他合适的运动轮廓(例如，线性)的任何合适的运动组件来移动。
在图2的实例中，鼓风机104和控制器106与室103、位置感测组件112和传感器114一起移动。在替代实施方案中，马达120可以仅移动室103、位置感测组件112和传感器114，而入口管132和电缆113中的至少一者足够长且柔性，以将其他零件(诸如鼓风机104和控制器106)保持在它们示意性示出的相应位置，处于橡皮布安装位置。
需注意，通过具有上述位置回路和压力回路，处理器20被配置来分别控制辊111相对于橡皮布44的粗略和精细运动。换句话说，位置回路相对于橡皮布44移动作为刚性体的室103和辊111，并且压力回路仅调节辊111相对于橡皮布44的位置。
如上所述，辊111由轻质材料制成，诸如包含在基于PFA的管中的刚性基于PMI的泡沫。在橡皮布44的高加速度或减速度的情况下，辊111的轻质可以防止对橡皮布44造成机械损坏。例如，在橡皮布44以1.7m/s的示例性速度或以适于数字打印的任何其他速度移动的紧急停止的情况下。
在一些实施方案中，辊111的轻质引起低惯性，因此，即使当橡皮布44经历高加速度或减速度时，例如当橡皮部44具有意外的立即停止时，浮动辊组件100也可以向橡皮布44施加稳定的张力。
在此类实施方案中，辊111的质量与施加到橡皮布44上的力成比例。在前述立即停止的情况下，辊111的足够大的质量(例如，几千克)可以向橡皮布44施加足够大的力，这可以引起机械损坏，诸如其变形和/或撕裂。
通常，控制器106和122中的至少一个控制器包括通用控制器，该通用控制器用软件编程以执行这里描述的功能。例如，软件可以通过网络以电子形式下载到控制器，或者附加地或替代地，可以将软件提供和/或存储在非暂时性有形介质诸如磁性、光学或电子存储器上。
为了概念上清楚起见，图2中所示的浮动辊组件100的具体框图被简化。此外，仅以举例的方式描绘该构型，以便例示由本发明的实施方案解决的某些问题，并且展示这些实施方案在增强具有ITM的此类数字打印系统的性能中的应用。然而，本发明的实施方案决不限于这种特定种类的示例性构型，并且在替代实施方案中，浮动辊组件可以包括任何附加的或替代的合适元件，以便将特定的张力施加到橡皮布44。
在替代实施方案中，处理器20可以包括或替换控制器106和122中的至少一个控制器。在此类实施方案中，处理器20被配置来：(a)接收由压力传感器114产生的压力信号，以及驱动鼓风机104以获得例如在操作位置中所述的目标压力，以及/或者(b)接收由位置感测组件112产生的位置信号，以及驱动马达120以将室103移动到上述任何合适的位置。需注意，在这些实施方案中，处理器20可以保持指示目标张力的阈值，或者可以接收指示目标张力的电信号。
图3是根据本发明的实施方案的浮动辊组件100的示意性图示说明。在一些实施方案中，浮动辊组件100包括在以上图2中详细描绘的鼓风机104、入口管132、室103、辊111和马达120。
在图3的实例中，入口管132被配置来使加压空气130在鼓风机104与室103之间以25℃的示例性温度或以任何其他合适的温度(诸如压印站84处的橡皮布44的温度)流动。温度可以例如通过测量并加热或冷却加压空气来控制，或者可以在室温下流动而不加热或冷却空气。此外，入口管132可包括刚性结构，使得鼓风机104、入口管132和室103通过马达120作为单个刚性体移动，如以上图2中所述。
现在参考插图150。在一些实施方案中，位置感测组件112和压力传感器114耦接到室103。位置感测组件112包括任何合适数量的光纤127，光纤被配置来传送来自光源(未示出)的光信号以撞击在辊111的表面上，并且随后由位置传感器(未示出)感测，如以上图2中所述。
现在参考插图125。在一些实施方案中，浮动辊组件100包括运动限制器126，该运动限制器具有围绕联接到辊111的轴(未示出)的轴承124的沟槽。运动限制器126被配置来限制辊111沿轴线129的横向移动。在图3的实例中，例如当浮动辊组件100处于橡皮布安装位置时，辊111回缩到流体室103中。
在一些实施方案中，在移动到以上图2中所示的操作位置之前，处理器20通过向控制器106发送张力命令110来激活压力回路，以便增加空气130的压力。空气130的增加的压力致使辊111沿着轴线129在由箭头131表示的方向上横向移动，直到轴承124进入运动限制器126的沟槽的边缘134中并停止在箭头131的方向上的横向移动。
在一些实施方案中，位置感测组件112向控制器106发送指示轴承124与边缘134物理接触(或紧密接近)的位置信号，并且控制器106向处理器20发送指示轴承124的位置的信号。响应于接收到来自控制器106的信号，处理器20通过向控制器122发送目标位置信号128来激活位置回路，控制器命令马达120至少将室103移动到操作位置。当辊111与橡皮布44物理接触时，辊111通常回缩到室103中，使得轴承124沿与箭头131相反的方向移动。
在一些实施方案中，位置感测组件112向控制器106发送指示辊111已经回缩的位置信号，并且作为响应，控制器106操作压力回路直到目标张力和辊张力匹配。此时，橡皮布44准备开始上述图1中描述的数字打印过程。
在替代实施方案中，位置感测组件112可以基于任何其他合适的感测技术，诸如但不限于超声、共焦波长、三角测量表面、机械探测、磁和反射功率。
浮动辊组件100的这种特定构型以举例的方式示出，以便例示由本发明的实施方案解决的某些问题，并且展示这些实施方案在增强此类系统的性能中的应用。然而，本发明的实施方案决不限于此类特定种类的示例性浮动辊组件，并且在此描述的原理可以类似地应用于其他种类的用于拉伸任何类型的介质和/或用于保持这种介质绷紧的设备。所公开的技术可应用于任何合适类型的打印系统或应用于材料转印系统的柔性输送机。
图4A是根据本发明的实施方案的处于橡皮布安装位置的浮动辊组件100的剖视图。在一些实施方案中，室103由马达120和臂108移动离开橡皮布44，使得辊111不与橡皮布44物理接触。
现在参考插图180。在一些实施方案中，室103包括入口107，入口被配置来使加压空气130以任何合适的温度(例如，25°、40°)流入室103中，如以上图2中所述。室103还包括壳体102的内壁163。
在一些实施方案中，当浮动辊组件100处于橡皮布安装位置时，鼓风机104不将加压空气130吹入室103中。因此，辊111的表面与内壁163接触，或在距内壁的距离161内接触。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括一个或多个密封元件，在此称为密封件170，该密封件在开口105处联接到内壁163，或者使用任何合适的技术设置在开口105与辊111之间。在一些实施方案中，密封件170可包括任何合适的材料，诸如但不限于由聚酯制成的海绵和粘结到海绵表面的超高分子量(UHMW)聚乙烯带材。在一些实施方案中，密封件170被配置来将加压空气130保持在室103内，以及减小或消除辊111和壳体102之间的摩擦，如将在下面的图4B中描述的。
图4B是根据本发明的实施方案的处于操作位置的室103和辊111的剖视图。如以上图2中所述，当压力回路激活时，鼓风机104增加流入室103的空气130的压力，以便在目标张力和辊张力之间匹配。
在一些实施方案中，加压空气103向辊111施加力，其由箭头162表示。需注意，使用加压空气130或任何其他合适的流体沿辊111的表面施加均匀的力。均匀的力防止辊111的翘曲或任何其他变形，并保持施加在橡皮布44上的均匀张力。在此类实施方案中，辊111(其可具有约62mm的示例性直径，或任何其他合适的直径)可具有在250克和450克之间的示例性重量，或任何其他合适的重量。
如上所述，辊111或任何可旋转元件的较小质量允许辊111的较高的相对加速度或减速度，而不会对橡皮布44造成机械损坏。此外，通过具有较小质量的辊111，浮动辊组件100可以在施加到其上的恒定压力或力下获得辊111的较高加速度。具有齿轮的机动化浮动辊可以具有约25Kg的重量，该齿轮可以与防止显著偏转的重辊保持相同的张力。因此，根据本发明的示例性重量，浮动辊组件100可以以约78倍更高的加速度加速辊111，而不引起辊111的任何偏转。
在一些实施方案中，加压空气130沿箭头166的方向移动辊111，以进一步从开口105伸出。如图4B所示，响应于空气130的增加的压力，辊111的外表面和内壁163之间的距离161增加并且大于图4A所示的橡皮布安装位置中的距离161。
在一些实施方案中，密封件170被配置来将加压空气130以预定义压力保持在室103内，该预定压力具有在约10Kpa和约15Kpa之间的示例性压力范围。在一个实施方案中，当预定义压力在该范围内相对较低时(例如，约11Kpa或12Kpa)，密封件170相应地与辊111分离，并且一些加压空气130在辊111与密封件170之间泄漏，以便防止密封件170与旋转辊111之间的摩擦，并且仍然保持室103内的加压空气130的预定义压力。在另一个实施方案中，当预定义压力相对较高(例如，约14Kpa或14.5Kpa)时，密封件170仍与辊111分离(即，具有气隙)，并且较大量的加压空气130在辊111与密封件170之间泄漏，以便保持(i)密封件170与旋转辊111之间的零摩擦，以及(ii)预定义压力。需注意，前述压力值是以举例的方式提供的，并且在其他实施方案中，可以使用任何其他合适的压力或压力范围。此外，在较高泄漏的情况下可产生的最大压力取决于鼓风机104的规格(例如，流量-压力曲线)。因此，当鼓风机104以全功率运行时，通常获得室103内的加压空气130的最大压力，并且该最大压力取决于密封件170的类型和构型。
在一些实施方案中，密封件170被进一步配置来在橡皮布44在操作位置旋转辊111时减小或消除辊111和开口105的内壁163之间的摩擦。在一个实施方案中，密封件170与辊111接触，在另一个实施方案中，浮动辊组件100的设计可以在密封件170与辊111之间结合气隙，以便减小或消除辊111与开口105的内壁163之间的摩擦。
在浮动辊组件100的构型中，施加到橡皮布44上的力是通过将辊111的长度和直径与流体室中的压力相乘来确定的。在示例性实施方案中，辊111的62mm直径和1177mm长度以及约10Kpa压力的空气130向橡皮布44施加700N的示例性规定力。施加到橡皮布44上的所得张力由辊111和橡皮布44之间的接触表面确定，该接触表面对应于预定义的包角165(例如，70°)。
如以上图2中所述，基于加压空气130或基于任何其他合适流体的浮动辊组件100被配置来吸收由沿着橡皮布44的任何非线性运动引起的冲击。在一些实施方案中，基于流体的浮动辊组件被配置来基本上隔离橡皮布44的上运行部不受橡皮布44的下运行部中发生的机械振动的影响。换句话说，浮动辊组件100被配置来抑制在系统10的操作期间产生的不期望的机械振动中的至少一些机械振动。因此，浮动辊组件100被配置来保持橡皮布44绷紧，并且当橡皮布44在图像形成站60附近经过时以及当进入压印站84时，帮助橡皮布以指定的速度移动。
此外，辊111的轻质可以防止在橡皮布44的高加速度或减速度的情况下对橡皮布44造成机械损坏，如以上图2中详细描述的。
图5是根据本发明的实施方案的具有基于弹簧的密封件(SBS)177的浮动辊组件100的剖视图。
在一些实施方案中，浮动辊组件100包括SBS 177，该SBS联接到内壁163，而不是以上图4A和图4B中所示的密封件170。在图5的实例中，SBS 177设置在壳体102的内壁163和辊111之间。
现在参考示出SBS 177的详细结构的插图182。在一些实施方案中，SBS 177包括板弹簧(LS)188，该板弹簧通常由不锈钢(SS)诸如SS 301合金或任何其他合适的材料制成，并且具有约0.2mm的厚度或任何其他合适的厚度。
在本公开内容和权利要求书的上下文中，用于任何数值或数值范围的术语“约”或“大致”指示允许零件或部件集合的合适的尺寸公差，或物理参数诸如厚度，以用于如本文所述的其预期目的。更具体地，术语“约”或“近似”可指所述值的±20％的值的范围，例如，“约90％”可指71％至99％的值的范围。
在一些实施方案中，LS 188包括区段189和190，其中区段189联接到壳体102的内壁163(在图5的一般视图中示出)上，并且区段190相对于虚线185以弯曲角α弯曲，虚线从区段189延伸并且指示由区段189和内壁163限定的平面。在本实例中，角α具有约15度的标称值，公差为约±0.5度，但是在其他实施方案中，角α可具有任何其他合适的角度，公差为任何其他合适的公差。
在一些实施方案中，SBS 177包括层184，该层被联接到LS 188的区段190并且被配置来将加压空气130保持在室103内并且减小或消除辊111与壳体102之间的摩擦。
在一些实施方案中，层184包含聚氨酯泡沫诸如
Figure BDA0003542463850000281
4701-30，在本文中也称为海绵，具有约1mm的厚度或任何其他合适的厚度。在其他实施方案中，层184可以包括由任何其他材料制成的一个或多个子层，这些材料适于将加压空气130保持在室103内且适于减小辊111与层184之间的摩擦。
在一些实施方案中，SBS 177包括带材186，该带材粘结到层184并包括UHMW聚乙烯带材或聚四氟乙烯(PTFE)，也称为TeflonTM，或适于将加压空气130保持在室103内以及用于减小辊111和壳体102之间的摩擦的任何其他材料。
在一些实施方案中，在浮动辊组件100的操作期间，响应于施加增加的加压空气130，辊111在方向191上朝向SBS 177的远侧端部198移动并且区段190沿减小角α的方向192弯曲。类似地，当减小加压空气130的压力时，辊111沿方向193朝向SBS 177的近侧端部196移动，并且区段190沿增大角α的方向194弯曲。
在一些实施方案中，当浮动辊组件100在室103内的加压空气130的预定义(即，恒定)压力下操作时，并且在系统10的操作期间，施加到橡皮布44的张力波动或改变到不同的恒定张力，辊111被配置来响应于张力的改变而在方向191或193上移动。例如，当辊111沿方向191移动时，区段190的较大部分暴露于加压空气130，使得区段190沿方向192弯曲，并且由此减小角α，并且反之亦然，当辊111响应于施加到橡皮布44的张力的变化而沿方向193移动时，使得区段190沿方向194弯曲，并且由此增大角α。需注意，基于上述机制，当辊111沿方向191或193移动时，浮动辊组件100被配置来保持：(i)室103内的加压空气130的预定义压力，以及(ii)密封件170和辊111之间的前述气隙，以便消除密封件170和旋转辊111之间的任何摩擦。
在一些实施方案中，指示辊111和SBS 177的带材186之间最接近程度的点195随着辊111的运动一起移动。需注意，当施加加压空气130时，辊111和带材186在点195处不彼此物理接触，并且通常彼此保持约0.2mm的距离，这允许在室103内保持加压空气的上述指定压力，并且防止或减小辊111和层184之间的摩擦。换句话说，响应于加压空气130的压力变化，区段190相对于辊111移动，使得带材186被定位在距辊111的外表面前述距离处(或在任何其他合适的可设定距离处)。通过防止摩擦，所公开的技术防止当辊111正在旋转时带材186和辊111中的至少一者的腐蚀。在没有加压空气130或压力小于或等于预定义压力水平的情况下，辊111通常不围绕其轴线旋转，在这种情况下，辊111和带材186可在点195处彼此物理接触。
在一些实施方案中，基于LS 188的柔性，SBS 177被配置来在宽范围的加压空气130下操作，使得辊111或带材186在施加低压时不会腐蚀，并且在空气130的增加压力下也维持指定的空气泄漏和压力。此外，所公开的技术通过使辊111和区段190相对于彼此移动而能够在不同水平的加压空气130下实现连续操作和工作条件。
上述构型和特定尺寸以及压力仅以举例的方式描绘。在替代实施方案中，浮动辊组件100和室103可具有任何其他合适的构型和尺寸，并且可使用任何其他合适的指定条件来操作。
尽管本文所述的实施方案主要涉及使用柔性ITM的数字打印，但本文所述的方法和系统也可用于其他应用，诸如用于通过将油墨直接施加到柔性目标基板(例如，通过喷射)的数字打印，用于控制施加到任何类型的柔性构件的张力，以及用于包括具有柔性介质的输送机的任何系统，例如用于机械和/或食品工业。
因此将了解，上文描述的实施方案以举例的方式引用，并且本发明不限于在上文已具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括在上文描述的各种特征的组合和子组合两者，以及本领域技术人员在阅读前述描述后会想到的并且在现有技术中未公开的其变化和修改。以引用方式并入本专利申请的文件被认为是本申请的组成部分，除了就在这些并入文件中以与本说明书中明确或隐含的定义相冲突的方式定义任何术语的方面而言，仅应考虑本说明书中的定义。

Claims (34)

1.一种数字打印系统，其包括：
柔性中间转印构件(ITM)，所述柔性中间转印构件被配置来从油墨供应系统接收墨滴以在所述柔性中间转印构件上形成图像，并且将所述图像转印到目标基板；以及
浮动辊组件，所述浮动辊组件包括流体室和装配在所述流体室中的可旋转元件，所述流体室包括被配置来将加压流体接收到所述流体室中的入口，其中所述加压流体致使所述可旋转元件相对于所述流体室移动，并且在被所述ITM旋转时向所述ITM施加张力。
2.根据权利要求1所述的系统，并且包括处理器，所述处理器被配置来控制所述可旋转元件的移动，包括：
在所述浮动辊组件的至少第一位置和第二位置之间进行选择；
在所述第一位置中，至少将所述流体室相对于所述ITM移动；以及
在所述第二位置中，至少将所述可旋转元件相对于所述流体室移动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，并且包括流体压缩机，所述流体压缩机被配置来通过所述入口将所述加压流体供应到所述流体室中。
4.根据权利要求3所述的系统，并且包括处理器，所述处理器被配置来：(a)基于施加到所述ITM的所述张力的指示来计算目标压力，所述目标压力在被施加到所述加压流体时致使所述可旋转元件将所述张力施加到所述ITM，以及(b)控制所述流体压缩机以将处于所述目标压力的所述加压流体供应到所述流体室中。
5.根据权利要求4所述的系统，并且包括压力传感器，所述压力传感器被配置来产生指示所述流体室中的所述加压流体的当前压力的压力信号，其中所述处理器被配置来基于所述压力信号来控制所述流体压缩机以使所述当前压力与所述目标压力相匹配。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述加压流体包括加压空气，并且其中所述流体压缩机包括被配置来供应所述加压空气的空气鼓风机。
7.根据权利要求4所述的系统，并且包括位置感测组件，所述位置感测组件被配置来产生指示所述可旋转元件相对于预先确定的参考点的位置的位置信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器被配置来基于所述位置信号来控制所述马达以至少将所述流体室相对于所述ITM移动。
9.根据权利要求7所述的系统，其中基于所述位置信号，所述处理器被配置来控制所述流体压缩机，以通过控制所述加压流体的压力来至少使所述可旋转元件沿着所述流体室的轴线移动。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述可旋转元件包括辊。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述辊具有圆形横截面。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述可旋转元件包含从由(a)碳、(b)聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)和(c)全氟烷氧基烷烃(PFA)组成的材料列表中选择的至少一种材料。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述PMI被成形为硬质泡沫。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述PFA被成形为管。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，并且包括马达，所述马达被配置来至少将所述流体室相对于所述ITM移动，并且其中至少在所述第一位置中，所述处理器被配置来控制所述马达以至少将所述流体室相对于所述ITM移动。
16.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，并且包括开口，所述开口的尺寸和形状被设定成紧密地装配在所述可旋转元件上，其中所述加压流体致使所述可旋转元件经由所述开口从所述流体室伸出。
17.根据权利要求16所述的系统，并且包括密封件，所述密封件联接到所述开口并且被配置来当所述加压流体的压力小于或等于预定义压力时将所述加压流体保持在所述流体室内，并且当所述压力超过所述预定义压力时将所述加压流体的至少一部分释放出所述流体室。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述密封件被配置来减小所述可旋转元件与所述开口的壁之间的摩擦。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述密封件至少包括从由海绵和带材组成的列表中选择的元件。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述带材粘结到所述海绵的表面。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述海绵包括聚酯。
22.根据权利要求19所述的系统，其中所述带材包括超高分子量(UHMW)聚乙烯。
23.根据权利要求17所述的系统，其中所述密封件包括具有第一区段和第二区段的板弹簧，其中所述第一区段联接到所述开口的壁，并且其中所述第二区段被配置来通过相对于所述可旋转元件移动而将所述加压流体的至少一部分释放出所述流体室。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述第二区段被配置来响应于所述可旋转元件的位置变化而移动。
25.根据权利要求23所述的系统，其中所述板弹簧包括不锈钢，并且其中响应于所述可旋转元件的位置的变化，所述第二区段被配置来相对于所述第一区段弯曲。
26.根据权利要求23所述的系统，其中所述第二区段包括从由海绵和带材组成的列表中选择的一个或多个元件。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述带材粘结到所述海绵的表面。
28.根据权利要求26所述的系统，其中所述海绵包括聚氨酯泡沫。
29.根据权利要求26的系统，其中所述带材包括超高分子量(UHMW)聚乙烯或聚四氟乙烯(PTFE)。
30.根据权利要求26所述的系统，其中所述海绵联接到所述第二区段，并且所述带材联接到所述海绵，并且其中响应于所述可旋转元件的位置的变化，所述第二区段被配置来相对于所述可旋转元件移动，以便保持所述带材和所述可旋转元件的外表面之间的距离。
31.根据权利要求1所述的系统，其中所述加压流体致使所述可旋转元件沿所述流体室的轴线移动，并且其中在所述ITM和所述可旋转元件之间的接触点处，所述流体室的所述轴线与所述ITM的移动轴线正交。
32.一种方法，其包括：
在数字打印系统中，所述数字打印系统包括(a)柔性中间转印构件(ITM)和(b)浮动辊组件，所述浮动辊组件包括流体室和装配在所述流体室中的可旋转元件，所述流体室包括用于将加压流体接收到所述流体室中的入口，通过将所述加压流体供应到所述流体室中并且致使所述可旋转元件相对于所述流体室移动，由所述可旋转元件向所述ITM施加张力；
通过从油墨供应系统接收墨滴在所述ITM上形成图像；以及
将所述图像转印到目标基板。
33.一种方法，其包括：
在数字打印系统中，所述数字打印系统包括(a)柔性目标基板和(b)浮动辊组件，所述浮动辊组件包括流体室和装配在所述流体室中的可旋转元件，所述流体室包括用于将加压流体接收到所述流体室中的入口，通过将所述加压流体供应到所述流体室中并且致使所述可旋转元件相对于所述流体室移动，由所述可旋转元件向所述柔性目标基板施加预定义张力；以及
通过从油墨供应系统接收墨滴在所述柔性目标基板上形成图像。
34.一种用于控制施加到柔性构件的张力的设备，所述设备包括：
基板，所述基板包括所述柔性构件；以及
浮动辊组件，所述浮动辊组件包括流体室和装配在所述流体室中的可旋转元件，所述流体室包括被配置来将加压流体接收到所述流体室中的入口，其中所述加压流体致使所述可旋转元件相对于所述流体室移动，并且在被所述基板旋转时向所述基板施加张力。
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