CN1732089B - 构建高速多色彩色套印图像和实现高速摩擦牢固的彩色套印方法 - Google Patents
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Abstract
一种高速构建多色彩色图像的方法。该方法包括提供至少两个高操作频率印刷头(10)，该高操作频率印刷头能够处理相变油墨；提供至少两种相变油墨(14)；提供一种基底(16)；激活印刷头以使至少两种油墨从中流过；以及使基底(16)以至少约1000英尺每分的速度在印刷头下经过从而在基底(16)上至少形成一幅彩色图像。本发明还包括一种在材料上用相变油墨实现高速摩擦牢固的彩色套印的方法。该方法包括提供至少一组能以至少约20kHz的频率处理相变油墨的印刷头；提供一种材料；提供一种能够在印刷头下运送或传送材料的材料运送系统；提供多种相变油墨；在印刷头下以至少1000ft/min的速度运送材料；以及从至少两个印刷头喷射油墨到材料上以形成图像。
Description
技术领域
本发明涉及网状材料或终产品上的高速喷墨印刷。
背景技术
按需成滴压电喷墨印刷装置用于将油墨涂覆到各种基底上已经有一段时间了。通常，按需成滴压电喷墨印刷装置工作，将单个油墨液滴以待印刷的预定图样喷到基底上。这种装置通常结合有在喷嘴组中的一组孔、多个控制印刷头和一个控制器。这些孔一般以竖行排布，并且常规喷墨印刷装置结合有与每个孔连通的单个印刷头。印刷头由控制器控制，该控制可由操作者键入，以根据程序化的时间表操作印刷头，从而印刷一个或一系列字符或符号。
设计每个孔，以使在其关联的印刷头每次触发期间，每个孔喷出单个油墨液滴。根据程序化的顺序喷出的液滴直奔待印刷字符或符号的基底。除其它因素以外，按需成滴喷墨印刷机所形成的印刷品的质量还要求精确控制撞击基底的墨点的尺寸。墨点尺寸反过来也受到喷嘴喷出的液滴的尺寸的影响。
过去，在由印刷头特性、孔尺寸以及油墨特性之间的关系代表的整体设计中，重要的是液滴不仅具有适宜的尺寸，并且该尺寸始终如一，否则打印的字符或符号宽度不规则。当然基底或材料也会影响所得的图像。
诚然，压电喷射印刷领域已经有很多进步，但是迄今为止，压电喷射印刷机仍受到限制，因为，它们不能进行高速彩色套印。现有设备不能用于实施高速印刷部分是由于所处理的油墨不能足够快地干燥。也就是说，先前，所用油墨不够干因而不能实现或保持配准的需要。因此，先前对高速彩色套印的尝试，如果可以获得任何图像的话，引起或导致图像质量劣化。
此外，直到最近，仍然不能获得能够高频处理油墨和其它组合物的压电喷射印刷头。印刷头设计的进展已经得到一种喷墨设备，该设备能够根据本发明高频运转。然而，仅仅高频运转的能力不能用于处理所有油墨和组合物，并且迄今还没有提供保持印刷品配准的能力，尤其在印刷机高频运转而材料在其下高速经过时。对此，一种情形是高频或高速运转，另一种完全不同的情形是高频并高速运转。
因此，需要一种方法，可将最近开发的印刷头用于提供材料的高速彩色套印。
尽管已经对常规喷墨印刷装置做了许多改进，但是目前可以获得的压电喷墨印刷装置仍然缺乏高速构建多色彩色图像的能力，更不用说在装置穿过基底的单个行程中(或基底穿过装置的单个行程)了。还需要一种在其上进行高速彩色套印的基底，并且材料能够获得比先前在这些印刷条件下获得的更高的摩擦牢度的水平。
发明内容
个人医疗制品目前采用常规接触印刷术以及或水基油墨离线印刷。现有印刷方法代表对已印刷材料的一个附加处理步骤，从而造成成本升高以及废物增加。用于典型印刷术的油墨还需要干燥步骤，这在经济高效的生产速度下已经起制约作用。带现有油墨体系的接触印刷方法在个人医疗产品转化机器的常规线速度下根本不能有效运行。如此，伴随减慢生产以使能够进行接触印刷而来的成本常常限制一次性个人医疗产品中可供应的印刷量。为此，在转化生产线上印刷个人医疗产品及类似物受到技术上的限制。
本发明提供一种装置，以可负担的方式释放可接受的图形到个人医疗产品及类似物上，同时减少总生产成本、装置、废物以及低效率。
本发明涉及一种构建高速多色彩色套印图像的方法。该方法包括(i)提供至少两个高操作频率印刷头，该高操作频率印刷头能够处理相变油墨；(ii)提供至少两种相变油墨；(iii)提供一种基底；(iv)激活印刷头以使至少两种油墨从中流过；以及(v)使基底以至少约1000英尺每分的速度在印刷头下经过；其中在基底上至少形成一幅彩色图像。在本发明方法的一种实施方式中，印刷头可以具有至少约20kHz的操作频率。希望相变油墨为热熔相变油墨。在本发明的另一种实施方式中油墨可以是蜡基油墨。
在又一种实施方式中，本发明致力于一种在材料上用相变油墨实现高速摩擦牢固的彩色套印的方法。该方法包括(i)提供至少一组能以至少约20kHz的频率处理相变油墨的印刷头；(ii)提供一种材料；(iii)提供一种能够在印刷头下运送或传送材料的材料运送系统；(iv)提供多种相变油墨；(v)以至少1000ft/min的速度在印刷头下运送材料；以及(vi)从至少两个印刷头喷射油墨到材料上以形成，至少部分形成，彩色图像。喷射油墨步骤包括油墨的配准定位。取决于操作印刷头的频率，喷射油墨步骤可以形成高达约200滴/印刷头/线性英寸的图像。在其它实施方式中，油墨仅可以形成高达约100滴/印刷头/线性英寸的图像。可以将油墨选择性涂覆到全部或部分基底上，可以以一定图样涂覆到基底上和/或涂覆到基底上以构建外部构形。在一种实施方式中，多种油墨可以包括至少两种不同颜色的油墨。在另一种实施方式中，材料上形成的图像可以是多色图像。该方法的再一种实施方式可进一步包含控制元件；其中该控制元件与至少一组印刷头连通；并且其中该控制元件控制至少一组印刷头从而将油墨喷射到配准定位的材料上。
附图说明
图1是本发明示例方法的示意图。
具体实施方式
定义
如文中所用，术语“化学品”或“化学品(们)”意在包括并涉及任何及所有可用文中所述印刷头依照本发明处理的敷剂、油墨(除了相变油墨)、组合物、制剂以及类似物(包括含有固体和/或颗粒的那些物质)。希望但非必须的是术语“化学品”指向与相变油墨相容的这类敷剂、油墨、组合物、制剂以及类似物。适宜的化学品包括但不限于药剂、油墨、蜡、油漆、乳液、软膏、护肤品、局部敷剂以及类似物或其组合。这类化学品之一作为介质用于携带或运送相变油墨是适宜的。示例性的介质包括但不限于低分子量线性聚乙烯。
如文中所用，术语“包含”，“包含ing(comprising)”以及衍生自根词“包含”的其它词意在成为开放式术语，其指定任何述及的特征、元件、整体、步骤或组分的存在，但是不排除一种或多种其它特征、元件、整体、步骤、组分或其组合的存在或者添加。
如文中所用，术语“纤维”是指所有的纺织、编织或无纺纤维网以及纸、泡沫、膜或类似物。
如文中所用，术语“卫生医疗用品”是指医用长袍、帷帘、衣物以及可用于医疗过程的设备。
如文中所用，术语“油墨”是指相变油墨。
如文中所用，术语“层”当以单数使用时具有单组元或多组元双重含义。
如文中所用，术语“熔吹纤维”是指通过将熔融热塑性材料挤出多个细小的、通常是圆形的型模毛细管成为熔融线或丝，进入高速通常是热的会聚气(例如空气)流中，该气流将熔融热塑性材料的丝拉细以减小其直径，可以至微纤维直径。此后，熔吹纤维由高速气流载送并沉积在收集面上形成随机分散的熔吹纤维网。该方法例如披露在Butin等的US3,849,241中。熔吹纤维是连续或不连续的微纤维，平均直径通常小于10微米，沉积到收集面上时通常有些粘。
如文中所用，术语“无纺织物”和“无纺纤维或网”是指一种网状物，具有独立的相互交迭的纤维、丝或线结构，但没有如编织纤维中一样可确认的方式。无纺纤维或网可由多种方法形成，例如熔吹法、涂粘法(spunbonding processes)、粘梳结网法(bonded carded wedprocesses)。无纺纤维的基重通常用每平方码材料的盎司数(osy)或每平方米的克数(gsm)来表示，可用的纤维直径通常用微米表示。(注意osy到gsm的换算，用osy乘以33.91)。
如文中所用，术语“个人卫生用品”或“个人卫生吸水品”是指尿布、训练短裤、泳衣、吸水内裤、婴儿纸巾、成人失禁用品、卫生巾、湿巾、妇女卫生用品、创伤敷料、护垫、延时释放胶带、绷带、太平间用品、兽医用品、卫生和吸收制品以及类似物。
如文中所用，术语“相变”敷剂、化学品、油墨、液体、材料或类似物是指以液态或基本液态处理，然后固化，在冷却、固化、交联等时返回初始态的物质。
如文中所用，术语“纺粘纤维”是指小直径纤维，通过从喷丝头的多个细小的通常是圆形的毛细管以具有挤出丝线直径的丝线形式将熔融热塑性材料，然后迅速将其拉细形成，例如Appel等的US4,340,563、Dorschner等的US3,692,618、Matsuki等的US3,802,817、Kinney的US3,338,992和3,341,394、Hartman的US3,502,763以及Dobo等的US3,542,615中所述。纺粘纤维在沉积到收集面上时通常不粘。纺粘纤维通常是连续的，平均直径大于7微米(得自至少10的样品)，更确切地说，在约10～20微米之间。
在说明书的其余部分可能用附加语言限定这些术语。
如文中所用，除非另有说明，单数术语通常也包括复数，复数术语通常也包括单数。
测试方法描述
摩擦牢度(也即crockfastness)在产品的目标用途中是指油墨从已印刷的基底到与该产品接触的另一个基底(如衣服)的传送阻力。将采用Sutherland Ink Rub Tester的ASTM测试方法F1571-95的一种变型来测定本发明材料的摩擦牢度。该ASTM测试方法的改变在于将两块1”×2”的橡胶垫(可从DANILEE公司获得)施加在砝码底面的两端(一端一块)，由此在垫上获得每平方英寸(psi)1磅的压力。对标准ASTM测试方法的第二个改变是不采用可从Buehler获得的小布，而是用80×80计的漂白薄纱布Crockmeter Cloth#3(可从Testfabrics，Inc.获得，在宾西法尼亚有办事处)摩擦已印刷的材料。注意ASTM是作为意在提供用于测量摩擦阻力以及打印和冲印图像的模糊趋势的方法而被确认的；然而，在该改变的测试方法中将其用于测试喷墨印刷机生成的图像。还改变该方法以使测试装置运转40圈而不是10圈。该改变的方法还包括将传送到薄纱布上的颜色与AATCC9-Step Chromatic Transference Scale(1996版)(可从AmericanAssociation of Textile Chemists and Colorists获得，在ResearchTriangle Park，南卡罗莱纳州有办事处)目视对比，从而确定1～5之间的摩擦牢度等级。等级5表示没有颜色传送到薄纱布上。
发明详述
本发明涉及一种高速构建多色彩色图像的方法。该方法包括提供至少两个高操作频率印刷头10(图1)，该高操作频率印刷头能够处理相变油墨；提供至少两种相变油墨14；提供一种基底16；激活印刷头以使至少两种油墨从中流过；以及使基底16以至少约1000英尺每分的速度在印刷头下经过；其中在基底16上至少形成一幅彩色图像。在本发明方法的一种实施方式中，印刷头可以具有至少约20kHz的操作频率。可以使用任何适宜的印刷头，只要它能在与文中所述一种或多种相变油墨相一致的频率下执行功能。希望相变油墨为热熔相变油墨。某些情形中更希望该相变油墨是蜡基油墨。
尽管通篇都涉及在印刷头下经过、传送或运送基底或材料，但相同的术语也会包括印刷头在基底上经过，或者印刷头与材料的结合运动，从而实现期望的生产速度。
如文中详细论述的，由于相变油墨无需干燥，使用相变油墨、特别是热熔油墨、更特别是蜡基油墨使得能够进行此处所期望的高速印刷。先前，印刷机中所用油墨和组合物的干燥时间限制了生产速度。相变油墨的使用避免了对额外干燥步骤和/或印刷头之间空间的需要，而这些都是先前所需的。从而，可以高速获得期望的配准以及图像质量。
按照文中所述的过程和方法生成的图像也可以是一些适宜设备的印刷头的流体控制特性的结果。即，一些印刷头为油墨所提供的脱气能力进一步使得能够进行高频喷射，因为在给印刷头的油墨供应中中断可能较少。由此已经确定处理期间相变油墨与使那些油墨脱气的能力相结合会提供增强的效果。事实上，结果也可以获得比先前公知的那些频率更高的印刷头操作频率。
在另一种实施方式中，该方法可以包括提供一个控制器或一个控制装置18(图1)，其中控制装置与印刷头连通。希望控制装置18能够以多种方式操作并能控制印刷头10，从而印刷头10共同或相互独立地起作用。可以理解任何数目的控制装置都适用于本发明，其部分依赖于每个控制装置所连通的印刷头的数目。示例性的控制装置从手动的变到计算机控制或计算机调节的控制元件(例如手动开关、行激开关、光电传感器以及软驱开关电路)。
还如图1所示，鼓20和多个托轮22作为材料运送系统的一部分。设计鼓20和托轮22与从其上经过的材料16相容，从而当经过鼓20之上或周围时，材料16处于基本无皱的形式或位置。可以调节托轮22，从而可将期望施加张力到材料上以除皱或减少褶皱，如果材料经过鼓20之上或周围时没有在其上施加一些张力，那么褶皱就会存在于材料16中。即，当材料16经过鼓20之上或周围时，托轮22可用于在材料16上创造或保持期望的张力。可以想到和理解尽管鼓20示于图1中并在此处述及，但是决无意于将本发明限于此，该术语意在指或包括但不限于待印刷的材料可从其上经过的任何和全部表面，从而当经过该表面之上或周围时，适合于在材料上印刷。此外，尽管提到多个托轮22，就本发明的范围而言，也意在包括当材料在印刷头下经过时可用于保持或调节材料上张力的所有其它适宜部件。此外，可以想到尽管印刷头与待在其上印刷的材料之间的距离或间隔会变，但是，希望进行喷墨或印刷时，材料距离印刷头约2mm～约3mm。还可以想到当鼓和托轮件或类似物用作用于运送材料的系统的一部分时，可将印刷头以期望的样式定位在印刷头的周围，以使印刷头与从鼓上经过的材料之间的间隙或间隔为期望的距离。可以想见当印刷头和材料之间的距离能够保持相对恒定时，用鼓或类似物将使得能够印刷更为始终如一的图像。
在本发明的一个实施方式中，涂到材料或基底上的油墨和/或化学品可以以各种程度渗透入其中，从而油墨和/或化学品的不同渗透程度可以形成具有不同的外部构形的材料。如可想见的，渗透程度的变化部分是由于处理油墨和/或介质(如果有的话)的温度、涂以油墨的材料和/或油墨和/或其中介质(如果有的话)的组成。因此，例如在材料易于接受渗透时，如果油墨如所期望的以至少约115℃的温度穿过一个或多个印刷头，那么可以预见渗透比较低温度时大。
在本发明的另一个实施方式中，将一种或多种油墨有选择地涂覆到所有或部分基底上。可以以重复或随意的图像或样式将油墨涂覆到基底上，也可以涂覆基底以形成流体障碍。如下将详细描述的，将以这种方式将至少两种油墨涂覆到至少部分材料或基底上，以形成彩色图像；然而，在材料的任意或全部的其它部分上，可以涂覆油墨和/或化学品以使其离散的片段重叠或连续放置，和/或在某些情形中相互连接(即形成的离散液滴融合或结合)，以形成离散的范围或区域。除了或脱离其图像应用之外，离散的片段，尤其是那些连续放置的离散片段，可以形成或创建具有例如流体障碍特性、沟槽性质等的基底区域或范围。本发明材料的另一种实施方式提供能够改善流体控制和/或表皮分离的化学品外部构形。
尽管通常期望定位之后油墨在接收材料或基底上保持适宜的位置(即不可释放)，但是也有适宜至少部分油墨可释放的情况。可选择地，存在油墨保持在适宜的位置但与相变油墨一并处理的一种或多种化学品可被释放的情况。因而，尽管在一种或多种实施方式中可能期望油墨保持在适宜的位置和/或表现出高度的摩擦牢度(crockfastness)，但是在介质或类似物中处理处理油墨时，暴露于特定环境中或发生特定作用时(例如暴露于特定温度(例如至少约体温(约23℃)，损伤等))一种或多种化学品也会从基底或者其它化学品中释放。进一步料想一种或多种化学品从基底释放可能引起或导致所有或部分产品或基底的触发劣化。即，设计所得产品，以使当一种或多种油墨和/或产物的化学品释放时，劣化开始或者被引发。
如上所建议的，本发明的方法包括提供基底的步骤，喷出的油墨和/或化学品可以在该基底上形成离散液滴或片段。尽管在至少一种本发明的实施方式中期望材料为多孔材料，更希望是聚烯烃，但是本发明的方法和过程预期使用任何适宜的多孔或无孔材料。特定材料的适宜性可能取决于，至少部分取决于所用的与之联接的油墨和/或化学品。示例性的材料包括但不限于机织织物、无纺织物、纸、泡沫、膜、薄纱、金属、塑料、玻璃、层制品，以及通常任何基底或产品的任何表面，在该表面上能够或以所述方式、或以致形成如文中所述的那些材料的方式涂覆本文所述的油墨和化学品。进一步料想材料可以包含或涵盖软包装产品、布制品、卫生保健用品和个人医疗用品、其一种或多种组分以及类似物。
四种基本颜色的组合(例如青色、绛红色、黄色和黑色)可用于构造极宽的多色谱，从而使用比过去的方法大大减少的印刷头和色库。与现有接触印刷设备相比，这种方法不仅降低了设备成本以及库存中所需保持的油墨数目，而且降低了所需转化装置的数量、所占占地面积的数量以及伴随完全变色所耗的时间。尽管已经发现上述四种颜色的组合最简单并且灵活得足以满足本文中所述的绘图需要，但是公知各种其它颜色的组合也可以胜任。示例性的组合包括那些仅有一种颜色以及那些具有多达12种颜色的颜色，其使得能给生产更宽范围的具有更强色浓度的颜料。设想可以结合使用超过12种颜色的油墨，然而，制造中所用鼓的尺寸、印刷头的数目和/或容纳不同油墨所需的色库对最终所用颜色的数目必然构成限制。
设想适用于本发明的油墨将可以以各种颜色获得，期望使用至少两种不同颜色的油墨。此外，当不同颜色的油墨和/或化学品用在以上方法和过程中时，在材料上形成的所得图样或图像可以是这样的：形成单色和多色图像。即，例如当使用黄色和蓝色油墨时，所得图样会是绿色，或者会是黄色和蓝色，或者会是绿色、黄色和蓝色。当然也会形成不同色度的各种颜色。
尽管没有特别指明，但是采用为提供彩色套印而排布的装置至少可以部分实现本发明的方法。即，应当安置至少两个印刷头以使其排放物或喷出物至少部分交迭以构造彩色图像。任何数目的印刷头方向都是可以的，并且预料可将所有适宜的构造都用于本发明。尽管彩色套印的基本要素(如Pocket Guide to Color ReproductionCommunication&Control中所述，Miles Southworth(1972))为本领域技术人员所公知，但是对本领域技术人员来说，在高生产速度、高印刷头频率下、和/或在一些本文中所述材料上的彩色套印能力还是未知的。迄今为止，在本文中所述操作条件下用相变油墨进行印刷也是未知的。
在本发明的又一实施方式中，该方法可以包括供给温度传感器，其中温度传感器测量、并且非必须地能够控制穿过所用印刷头的油墨和/或化学品的温度。在用喷墨印刷设备采用多种油墨和/或化学品时，将想到可以使用一个以上传感器。
可以想到本文中所述方法和过程将致使喷出油墨和/或化学品的离散片段，尽管离散片段的许多尺寸是构想的，但是希望离散液滴或片段具有约5皮升(或纳克)～约100皮升(picoliters)之间的体积，更希望在约20皮升～约90皮升之间，最希望在约50皮升～约80皮升之间。也希望液滴和片段具有小于约5mm的长度和宽度，更希望小于约3mm，更加希望小于约2mm并且大于约0.02mm。希望以至少20kHz、更希望以约20kHz～约40kHz之间的频率喷出离散片段。此外，可以用按照本文中提出并详细描述的方法和过程处理具有宽范围粘度的油墨和/或化学品。希望在喷出时(在升高的喷射温度下)，从印刷头喷出的油墨和/或化学品的粘度在约5～约50厘泊之间，更希望在约8～约30厘泊之间。另外，由于印刷头通常在宽范围内的驱动电压下工作，可以想到并理解控制印刷头的工作电压可为印刷头运转提供更高的频率，同时仍然保持期望的液滴尺寸或体积，从而容纳更高的材料流程或处理速度。
尽管在特定实施方式中设想并期望液滴或离散片段具有特定横截面形状、尺寸和体积，但在无需特定液滴尺寸和形状的那些实施方式中，设想将任意种类横截面形状的液滴用于本发明的材料上和材料中。取决于所选的待涂覆到所选基底上的化学品以及为应用所选的装置或方法，至少在某种程度上可以改变和控制液滴的横截面形状，所述液滴在基底表面之上或之下固化、在环境温度下返回常态、硫化、交联等。具体而言，例如通过控制如温度、速度和抛出距离，可以改变在基底表面之上或之下固化的液滴的横截面形状。由此，例如，如果油墨或化学品的温度升高，固化前它将更深地渗透入基底，从而形成更为圆顶形的沉积物，其高度比较低温度下形成的沉积物的高度低。作为增加或提高渗透的一个替代方案，温度控制也会致使油墨和基底(尤其是热塑性物质)之间更好地熔合，从而更好地粘接油墨。当然，取决于圆顶的期望功能(例如流体障碍、流体控制、表皮分离、美观等)以及该敷料是要永久还是可释放，必须谨慎选择期望的装配，包括但不限于所涂离散片段的重量、形状和组成。
认识到所有油墨和/或化学品有一个温度，在此温度下它们开始劣化。取决于所用油墨和/或化学品，发生劣化的温度将改变，处理期间通常必须小心不要超过劣化温度；然而，料想存在一种或多种这样的情形：部分劣化生成期望特性。
尽管并非是一定的，但是取决于相互选用的油墨和材料，更高程度的渗透可能引起更高程度的摩擦牢度(crockfastness)。尽管摩擦牢度不一定取决于渗透程度(因为，也可能有例如化学健或相互作用对摩擦牢度做出贡献。)，但是当油墨在材料中实现较高程度的渗透时，很可能一些或全部油墨都保持在适宜的位置。希望图像中的油墨按照上述步骤获得至少约4的摩擦牢度等级，所述图像按照本文中描述和阐述的过程和方法制成。
在再一种实施方式中，本发明还致力于一种在材料上用相变油墨实现高速摩擦牢固的(crockfast)彩色套印的方法。该方法包括(i)提供至少一组能以至少约20kHz的频率处理相变油墨的印刷头；(ii)提供一种材料；(iii)提供一种能够在印刷头下运送材料的材料运送系统；(iv)提供多种相变油墨；(v)以至少1000ft/min的速度在印刷头下运送材料；以及(vi)从至少两个印刷头喷射油墨到材料上以形成，至少部分形成，彩色图像。喷射油墨步骤包括油墨的配准定位。取决于操作印刷头的频率，喷射油墨步骤可以形成高达约200滴/印刷头/线性英寸的图像。在其它实施方式中，油墨仅可以形成高达约100滴/印刷头/线性英寸的图像。可以将油墨选择性涂覆到全部或部分基底上，可以以图样和随机方式涂覆到基底上，和/或涂覆到基底上以构建外部构形。当与其它实施方式一起时，特定外部构形可以提供或产生表皮保护的益处。油墨和/或化学品在基底上形成外部构形的应用可以提供最终产品或其组分，使用时其表现出改善的流体控制和/或表皮分离。
多种油墨应当包括至少两种不同颜色的油墨。在另一种实施方式中，材料上形成的图像可以是多色图像。该方法的再一种实施方式可进一步包含控制元件；其中该控制元件与至少一组印刷头连通；并且其中该控制元件控制至少一组印刷头从而将油墨喷射到配准定位的材料上。
可以想到，在所有其它印刷机中，压电喷射印刷机适于与本文所述的方法和过程连接使用。如此，从至少一个印刷头喷射或喷出油墨和/或化学品的步骤可以包括激发或触发至少一组印刷头中的一个或多个。此过程还可以包括提供一个控制元件或控制装置，其中控制元件与至少一组印刷头中的一个或多个连通。控制元件使得能够以这种方式控制一个或多个印刷头：允许将从其喷射或喷出的油墨和/或化学品到达待沉积的基底上，从而构造或生成图样。
控制元件也可以提供对至少一个印刷头的喷出物的实时调节。实时调节在本发明的印刷装置运转期间能够进行或者提供立即或者基本同时的控制或改变。按照本发明所用装置可以被调节的速度通常被时间限定为约等于伴随装置印刷头的激发或脉冲的最小周期的一半。即，最小脉冲或激发周期是所关注的印刷头从点火或喷出位置变化并返回到相同位置所用的最短时间，或者，换句话说，最小脉冲或激发周期是印刷头在激发或喷射间循环所需的最短时间。当继续增加适用于本发明中的印刷头操作速度时，激发或喷出频率也增加，致使脉冲周期缩短。本发明预料到所有这些研究成果。
实时控制也可以与一个或多个沿装置排布的传感器结合，所述装置用以生产产品或其组分，从而可以改变油墨和/或化学品的图样、量、位置等。如果材料的多重尺寸或形状正在被印刷装置处理，一个印刷头或一组印刷头操作期间的实时改变是有利的，从而取决于在处理的产品或组分，期望其不同的图样、制剂、方向或类似性质。精确控制这种系统提供了极大的图案灵活性，从而可用于在生产期间通过推动按钮几乎即刻改变图案，为引入新特征如各种包装或季节性图案创造机会，这对于传统印刷技术是不可能的。与先前的彩色套印技术相比，具有实时控制或“飞速转换”生产变化的能力可以带来生产力的显著提高，先前的彩色套印技术采用固定的印刷图样，例如那些制在轮转凹版印刷辊上的图样，需要随每次改变图样或产品就更换辊而来的生产停工期。
而且，采用计算机生成印刷设计或计算机操作印刷头使得设计构型和应用几乎无限。可以编写计算机程序，从而用数学需要，尤其是对基底、油墨和/或化学品的，例如毛细管尺寸、长度、压力、劣化温度等来设计产物材料。一旦构造完成，就可以按照本发明通过喷墨印刷在基底上将设计精确地制造出来。
由于图像样式能够数字生成，它们可以无限变化并立即改变。使用本文所述的相变油墨进一步增强了可能的图样的数目，该图样适合于并且能够用迄今为止还不适宜或不能获得的速度和特定材料或基底进行彩色套印。即，相变油墨的使用能够获得不同于先前用无相变油墨所能获得的基底渗透以及与材料的粘着。因而，在某些情形中可以获得迄今为止还未获得的更高的摩擦牢度等级。
本发明方法和过程的其它的实施方式使得期望油墨和/或化学品的制剂在基底的一次行程中穿过印刷头。本发明的过程和方法能够实现文中所述的印刷，而无需对材料、油墨和/或化学品进行干燥或化学的预或后处理。单步印刷无需预或后处理或干燥的能力提供了一条线生产。即，材料或基底可被松开、打印和切割。当然，多步生产也是可以的，但是通常不太期望。
虽然，本发明的过程是这样的：构想一组印刷头工作(例如具有较长的停留时间或具有多排印刷头等)，从而可以在印刷头从基底上的一次行程中或基底经印刷头的一次行程中完成印刷；但是在一些情形中，可能期望通过基底经过印刷头的多次行程来制造或获得油墨和/或化学品、以及据此的图像、样式、外部构形、流体控制性质及类似方面。如前所指出的，本发明的过程和方法通常不需要预或后处理，然而，预或后处理也不排除在本文公开的内容之外。因而，可能因各种原因而期望多次行程法，包括但不限于希望对材料、油墨和/或化学品进行预或后处理的那些情形。此外，可能希望通过使基底多次通过印刷头来制造材料，此时采用可释放的处理剂或化学品，例如共同转让给Yahiaoui等的序列号为09/938,347的美国专利申请中所公开的那些。
尽管本文中多次说到通常的印刷头，尽管任何适宜的印刷头都可以据此设想，但是适用于本发明的印刷头是Spectra的印刷头，型号Galaxy PH 256/80，一种压电驱动印刷头，可从Spectra，Inc.获得，其在Lebanon，New Hampshire有办事处。已经确定对于Galaxy PH256/80，希望在约100～约200伏特之间、更希望约110～约185伏特之间的电压下操作该印刷头，以获得本文所述的液滴质量尺寸和一贯性。上述电压范围无意于涵盖所有印刷头，而仅仅是作为上述特定Spectra型的期望范围。如此，在本文所述其它操作条件下产生液滴质量一贯性的任何和所有操作电压都是适宜的，并且都被本发明所设想。
此外，尽管压电驱动印刷头具有各种操作能力，但是这种装置通常能以至少约一英寸的1/200的方位分辨力释放直径在约50～90微米范围内的液滴。设想可以用任何改进的压电驱动印刷头或类似物来使用本发明的过程和方法，改进在于增加激发或印刷头操作频率、液滴直径范围的延伸和/或方位分辨力。
其他适宜的印刷头的例子包括但不限于非接触、按需成滴印刷头，例如那些在压电电子晶体上操作的印刷头，这种印刷头能够在约20～约40kHz的范围内操作，释放高达80ng大小的液滴。这种能力使得该印刷头每秒钟每个喷嘴能够喷出约20,000～约40,000个液滴。在这种频率范围内操作印刷头，同时提供传统的至少约1000～约2000英尺每分钟(fpm)的网速或线速，将生成在至少约1000fpm下高达约100～200滴/孔/线性英寸、并且在至少约2000fpm下高达约100滴/孔/线性英寸的输出。
作为本发明的结果，能够以经济高效的生产速度、以最少的油墨用量一条线地将所得四色彩色印刷图案释放到材料上，如用于个人卫生用品及类似物中的那些材料。这些图案通常由高达约100～约200滴每线性英寸的任一种颜色，以及采用四色组合时高达约400～约800滴每线性英寸构成。[注意：所述滴每英寸是指每线性英寸的滴数或轴向每英寸的滴数，除非有相反指示。此外，除非有相反指示，所述滴每英寸也是对每个印刷头或孔，因而也是对每种颜色]。
总之，本发明致力于一种方法，通过涂覆非接触的、按需成滴的相变油墨，以这种生产的典型生产线速度，释放多色配准图案到材料上，所述材料希望是个人卫生用品、健康卫生用品以及类似物。对于许多基底例如用于一次性产品(例如个人卫生用品及类似物)制造中的那些物质，尽管可能看到或期望看到在传统绘图介质中采用更高的点/滴每英尺(dpi)优点，但是更高的dpi没有取得同样可察觉的优势。对多孔材料尤其是这样。因此，增加dpi不一定提供明显不同的图像质量。因此，取决于选用的材料或基底，并且特别取决于用于个人卫生用品中的基底，已经确定通过降低油墨的液滴密度，可以实现以可承担的释放成本(例如资金/设备、油墨和生产成本)为一次性产品释放可接受的图案。正是采用更高频率印刷头，同时减少用于以在基底上制造图案的每英寸滴数，提供了以业内经济高效的生产速度连续运转的机会，在使用较少油墨的同时仍然提供具有可以接受的质量的图案。即，对于一些材料和最终产品，采用较低密度(例如较低质量)的图案也是可以接受的。由于较低密度的图案也令人满意，因此可获得的生产速度在产量和生产成本方面显著提高。
尽管结合其具体实施方式详细描述了本发明，但是本领域技术人员基于所掌握的本发明的要领，可以容易的构想所述实施方式的替代、变型或等同形式。本发明意在将这类改变或变型包含在所附权利要求及其等同描述的范围内。
Claims (31)
1.一种构建高速多色彩色套印图像的方法，所述方法包括：
提供至少两个高操作频率印刷头，该高操作频率印刷头能够处理相变油墨，其中印刷头具有至少20kHz的操作频率；
提供至少两种相变油墨；
提供一种基底；
激活印刷头以使至少两种油墨从中流过；以及
使基底以至少1000英尺每分的速度在印刷头下经过；
其中在基底上形成至少一个具有高达200滴/印刷头/线性英寸的套印图像。
2.权利要求1的方法，其中印刷头具有20kHz～40kHz的操作频率。
3.权利要求1的方法，其中基底是多孔的。
4.权利要求1的方法，其中基底是聚烯烃。
5.权利要求1的方法，其中油墨以至少115℃的温度穿过印刷头。
6.权利要求1的方法，其中油墨为热熔相变油墨。
7.权利要求1的方法，其中油墨是蜡基油墨。
8.权利要求1的方法，其中基底是个人卫生用品的组分。
9.权利要求8的方法，其中个人卫生用品选自尿布、训练短裤、吸水内裤、成人失禁用品、卫生巾、湿巾、妇女卫生用品、创伤敷料、绷带、太平间用品、兽医用纸巾、卫生用品和吸收制品。
10.权利要求1的方法，其中基底是卫生医疗用品的一部分。
11.权利要求1的方法，其中基底是软包装材料的一部分。
12.一种在材料上用相变油墨实现高速摩擦牢固的彩色套印的方法，该方法包括：
提供至少一组能以至少20kHz的频率处理相变油墨的印刷头；
提供一种材料；
提供一种能够在印刷头下运送或传送材料的材料运送系统；
提供多种相变油墨；
以至少1000ft/min的速度在印刷头组下运送材料；以及
从至少两个印刷头喷射油墨到材料上以形成高达200滴/印刷头/线性英寸的图像。
13.权利要求12的方法，其中材料是多孔的。
14.权利要求12的方法，其中喷射油墨步骤包括油墨的配准定位。
15.权利要求12的方法，其特征在于具有以下特征的一种或多种：
特征1)：其中所述材料是聚烯烃；
特征2)：其中油墨以至少115℃的温度穿过印刷头。
16.权利要求12的方法，其中喷射油墨步骤形成高达100滴/印刷头/线性英寸的图像。
17.权利要求12的方法，其中多种油墨包括至少两种不同颜色的油墨。
18.权利要求12的方法，其中在材料上形成的图像是多色图像。
19.权利要求12的方法，进一步包含控制元件；其中该控制元件与至少一组印刷头连通；并且其中该控制元件控制至少一组印刷头从而将油墨喷射到配准定位的材料上。
20.权利要求12的方法，进一步包括：
控制元件，用于控制印刷头的油墨喷射和调整印刷头下传送材料的速度。
21.权利要求20的方法，其中油墨的喷射依赖于印刷头下传送材料的速度。
22.权利要求12的方法，进一步包含：
控制印刷头油墨喷射的控制元件；
控制材料传送的控制元件。
23.权利要求22的方法，其中油墨的喷射依赖于材料传送系统。
24.权利要求12的方法，其中油墨为热熔相变油墨。
25.权利要求12的方法，其中油墨是蜡基油墨。
26.权利要求12的方法，其中材料是个人卫生用品的一部分。
27.权利要求26的方法，其中个人卫生用品选自尿布、训练短裤、吸水内裤、成人失禁用品、卫生巾、湿巾、妇女卫生用品、创伤敷料、绷带、太平间和兽医用纸巾、卫生用品和吸收制品。
28.权利要求12的方法，其中材料是卫生医疗用品的一部分。
29.权利要求12的方法，其中材料是软包装材料的一部分。
30.权利要求12的方法，其中提供能在印刷头下传送材料的材料传送系统的步骤包含鼓和多个托轮，从而使材料以基本无皱的方式在印刷头下经过。
31.权利要求30的方法，其中间隙位于材料与至少一个印刷头之间，并且在进行喷射步骤时，该间隙为1mm～5mm。
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