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Die Offenbarung bezieht sich auf Verfahren, eine Vorrichtung und Systeme zum Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte unter Verwendung von Backside-Reflow. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf Verfahren, eine Vorrichtung und Systeme zum Verteilen von Geltinte unter Verwendung eines temperaturgeregelten erhitzten Backside-Reflow-Elements, das eine Rückseite eines Substrats berührt, um Geltintenablagerungen auf einer Vorderseite des Substrats zu erhitzen, und einer Strahlenquelle, die eingerichtet ist, um die Geltinte zu bestrahlen, um Reflow zu verringern oder zu stoppen.
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Strahlenhärtbare Geltinten sind gegenüber herkömmlichen Flüssigtinten zumindest deswegen vorteilhaft, da sie dazu neigen, Tropfen mit geringerer Beweglichkeit als jene durch herkömmliche Tinten zu bilden. Geltinten werden in flüssiger Form auf ein Substrat aufgetragen. Die flüssigen Geltintentropfen werden bei Kontakt mit dem Substrat schnell in einen gelförmigen Zustand gequencht und verfügen über eingeschränkte Beweglichkeit.
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Herkömmliche Tinten neigen dazu, bei Kontakt mit einem Substrat bewegliche flüssige Tropfen zu bilden. An sich werden Substrate für gewöhnlich beschichtet und/oder behandelt, um beispielsweise eine Vereinigung von beweglichen flüssigen Tintentropfen zu verhindern. Ein Papiersubstrat zur Verwendung mit herkömmlichen Tinten kann mit Materialien beschichtet sein, die die Haftcharakteristika verbessern und die Oberflächenenergie steigern oder die chemische Interaktion zwischen dem Papiersubstrat und Tinten auf eine andere Weise beeinflussen. Solche Beschichtungen oder Behandlungen erfordern spezielle Vorgänge, um auf die Medien aufgetragen werden zu können, und mit deren Anwendung sind zusätzliche Kosten verbunden. Strahlenhärtbare Geltinten sind zumindest deswegen wünschenswert, da sie eine ausgezeichnete Tropfenpositionierung auf zahlreichen Substrattypen vorsehen, und zwar unabhängig davon, wie die Substrate behandelt sind. Es ist beispielsweise kostengünstiger, die gleichen Medien oder den gleichen Substrattyp bei mehreren Druckvorrichtungen zu verwenden und nicht beispielsweise ein speziell beschichtetes Papier mitführen zu müssen. Darüber hinaus kann ein Druckprozess, bei dem Digitalpressen und herkömmliche Pressen zur Anwendung kommen, unterschiedliche Medienmittel erfordern, die für jede Presse geeignet sind.
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Es wurde herausgefunden, dass bei Prozessen mit strahlenhärtbarer Geltinte Verfahren, Vorrichtung und Systeme vorteilhaft sind, mit denen eine adäquate Verteilung von gestrahlter Tinte oder gestrahlten Tintenlinien erzielt wird, um Probleme wie Bildartefakte, die beispielsweise durch störende Florhöhen verursacht werden, zu behandeln. Auch wenn herkömmliche Tinten wie Wachstinten auf einem Substrat mithilfe einer Kombination aus Hitze und Druck geebnet oder verteilt werden können, stellen Geltinten eine einzigartige Herausforderung dar. Verfahren, Vorrichtung und Systeme stellen neben anderen Vorteilen wie das Kompensieren von fehlenden Strahlen in einem Tintenstrahldruckkopf eine adäquate Linienverteilung und kostengünstige Druckprozesse bereit.
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Verfahren zum Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte können das Berühren einer Rückseite eines Substrats mit einem erhitzten Reflow-Element umfassen, wobei strahlenhärtbare Tinte auf einer Vorderseite der Substrat-Reflows aufgetragen wird. Verfahren können das Auftragen der strahlenhärtbaren Geltinte direkt auf die Vorderseite des Substrats mithilfe einer Tintenstrahlvorrichtung oder eines anderen Systems zur Tintenauftragung umfassen, beispielsweise Systeme zur Tintenauftragung, die mikroelektromechanische Maschinen umfassen.
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Bei einer Ausführungsform können Verfahren das Bestrahlen der strahlenhärtbaren Geltinte umfassen, um eine Menge der Geltinte zu polymerisieren. Bei einer Ausführungsform kann das Bestrahlen das Bestrahlen der strahlenhärtbaren Tinte in der Verteilungszone umfassen, wobei die Strahlung von einer Strahlenquelle ausgegeben wird, wobei ein Verteilen der einem Reflow unterzogenen strahlenhärtbaren Tinte verhindert wird. Das Bestrahlen kann ferner das Bestrahlen der strahlenhärtbaren Geltinte während des Reflow der Tinte umfassen. Verfahren können das Trennen des Substrats vom Reflow-Element; und das Bestrahlen der einem Reflow unterzogenen strahlenhärtbaren Geltinte, nachdem das erhitzte Kontaktelement das Substrat berührt hat, umfassen. Verfahren können das Bestrahlen der Geltinte, nachdem das Substrat vom Reflow-Element getrennt wurde, umfassen.
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Verfahren können das Inkontaktbringen der Rückseite des Substrats mit einem erhitzten Reflow-Element umfassen, wobei das Reflow-Element temperaturgeregelt ist. Bei einer Ausführungsform können Verfahren das Inkontaktbringen der Rückseite eines Substrats in einer Verteilungszone mit einem erhitzten Kontakt- oder Reflow-Element umfassen, wobei die Verteilungszone von einem Bereich des Substrats definiert wird, in dem das erhitzte Kontaktelement Wärme an das Substrat übertragt.
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Bei einer Ausführungsform können Verfahren das Einstellen der Reflow-Element-Temperatur auf eine Temperatur umfassen, die einen Reflow der Geltinte in der Verteilungszone bewirkt, wenn die Rückseite des Substrats mit dem erhitzten Reflow-Element berührt wird. Der Temperatursollwert kann vorab bestimmt werden. Beispielsweise kann die Reflow-Element-Temperatur durch Ausprobieren sowie auf Basis von Beobachtungen der Tintenlinienverteilung bestimmt werden.
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Bei einer Ausführungsform können Verfahren das Steuern der Verteilung der strahlenhärtbaren Geltinte durch Einstellen zumindest von einem von der eingestellten Kontaktelement-Temperatur, einer Strahlungskonzentration, die von der Strahlenquelle während der Bestrahlung der strahlenhärtbaren Tinte in der Verteilungszone abgegeben wird, einem Standort der UV-Quelle in Bezug auf die Verteilungszone, einem Standort der UV-Quelle in Bezug auf das Substrat und einer Verteilungszone-Verweilzeit umfassen.
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Eine Vorrichtung zum Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte, die auf einer Vorderseite eines Substrats aufgetragen ist, kann ein Reflow-Element enthalten, wobei das Reflow-Element erhitzt ist, und wobei das Reflow-Element konfiguriert ist, um eine Rückseite des Substrats zu berühren. Das Reflow-Element kann temperaturgeregelt werden und kann in Form einer drehbaren Trommel vorgesehen sein, um die das Substrat mitgeführt werden kann.
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Bei einer Ausführungsform kann die Vorrichtung einen Druckkopf enthalten, wobei der Druckkopf konfiguriert ist, um strahlenhärtbare Geltinte direkt auf die Vorderseite des Substrats aufzutragen. Der Druckkopf kann ein Tintenstrahldruckkopf sein. Der Druckkopf kann mikroelektromechanische Maschinen für eine verbesserte Tintenauftragung umfassen. Nachdem die Geltinte direkt auf das Substrat aufgetragen wurde, kann die Geltinte in einen im Wesentlichen gelförmigen Zustand übergehen. Das Substrat kann in eine Prozessrichtung von einer Tintenauftragungsposition in eine Position bewegt werden, in der Wärme auf die Tinte am Substrat übertragen wird, um einen Reflow und eine Verteilung der Tinte zu bewirken. Beispielsweise kann das erhitzte Reflow-Element auf einen Temperatursollwert geregelt werden, wobei das erhitzte Reflow-Element während der Berührung der Rückseite des Substrats Wärme übertragt, die ausreichend ist, um eine Viskosität der Tinte zu senken und einen Reflow der Tinte zu verursachen.
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Bei einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Strahlenquelle enthalten, wobei die Strahlenquelle konfiguriert ist, um die Geltinte zu bestrahlen, so dass eine Menge der Geltinte polymerisiert wird. Die Strahlenquelle kann konfiguriert werden, um die Geltinte in einer Reflow-Zone zu bestrahlen, wobei die Reflow-Zone durch einen Bereich definiert ist, in dem das Reflow-Element die Rückseite des Substrats berührt und Wärme über diese an die Geltinte überträgt, um eine Viskosität der Geltinte zu senken, wodurch sich die Tinte einem Reflow unterzieht und sich verteilt, wobei das Bestrahlen das Verteilen der einem Reflow unterzogenen Tinte verringert.
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Bei einer Ausführungsform kann die Strahlenquelle in einem Abstand zu einem Beginn einer Reflow-Zone in Bezug auf eine Druckprozessrichtung verstellbar positioniert sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung umfassen, dass die Strahlenquelle verstellbar konfiguriert ist, um eine Anzahl von Photonen pro Zeiteinheit abzugeben.
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Eine Ausführungsform von Systemen für die Verteilung von strahlenhärtbarer Geltinte kann einen Druckkopf für das Auftragen von strahlenhärtbarer Geltinte direkt auf eine Vorderseite eines Substrats; und ein Reflow-Element für die Kontakterwärmung einer Rückseite des Substrats enthalten, um eine Viskosität der Geltinte zu senken, um einen Reflow und eine Verteilung der Tinte auf der Vorderseite des Substrats zu bewirken.
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Bei einer Ausführungsform können Systeme eine Strahlenquelle zum Bestrahlen der einem Reflow unterzogenen Geltinte auf der Vorderseite des Substrats enthalten, um eine Menge der Geltinte zu polymerisieren, so dass die Fließfähigkeit der Geltinte verringert und eine weitere Verteilung der Tinte verhindert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Standort der Strahlenquelle verstellbar sein, um einen Reflow-Zeitraum der Tinte zu verändern, wobei der Standort der Strahlenquelle in Bezug auf zumindest eines von einem Abstand zwischen der Strahlenquelle und dem Substrat und einem Abstand zwischen der Strahlenquelle und dem Beginn einer Reflow-Zone in einer Prozessrichtung verstellbar ist, wobei die Reflow-Zone von einem Bereich definiert ist, in dem das Reflow-Element Wärme durch das Substrat überträgt.
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1 zeigt eine diagrammatische Seitenansicht einer Vorrichtung und eines Systems zum Verteilen von UV-Geltinte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
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2 zeigt Verfahren zum Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
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3 zeigt Verfahren zum Verteilen von UV-Geltinte durch rückseitige Kontakterwärmung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
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4 zeigt Verfahren zum gewünschten Verteilen von UV-Geltinte unter Verwendung von Reflow- und Härtungsoptimierungsprozessen gemäß einer Ausführungsform.
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Strahlenhärtbare Geltinten sind gegenüber herkömmlichen Flüssigtinten vorteilhaft, da sie eine verbesserte Tropfenpositionierung und eine größere Vielzahl an Substratoptionen ohne notwendige spezielle Substratbeschichtungen und/oder -behandlungen bereitstellen. Es wurde herausgefunden, dass es beim Drucken mit strahlenhärtbarer Tinte die Neigung zur Bildung von Bildartefakten geben kann, die beispielsweise auf störende Florhöhen zurückzuführen sind. Die Tinte kann jedoch verteilt werden, um störende Florhöhen zu verringern. Herkömmliche Verfahren zur Tintenverteilung basieren auf Wärme und Druck, wie es beispielsweise bei Wachs-Phasenwechsel-Tinten der Fall ist, strahlenhärtbare Tinten hingegen stellen eine einzigartige Herausforderung in Bezug auf das Erzielen einer adäquaten Tinten- oder Tintenlinienverteilung dar.
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Beispielsweise kann das Inkontaktbringen von strahlenhärtbarer Geltinte mit einer Druckwalze, wobei die Tinte in einen gelförmigen Zustand gequencht wird, nachdem sie in einem im Wesentlichen flüssigen Zustand auf ein Substrat aufgetragen wurde, zu einer Übertragung der Tinte auf das Druckelement führen. Verfahren, Vorrichtung und Systeme umfassen das Verteilen einer Geltinte, die in einen flüssigen Zustand erhitzt, auf eine Vorderseite eines Substrats aufgetragen und bei Kontakt mit dem Substrat in einen im Wesentlichen gelförmigen Zustand gequencht wurde, durch Erhitzen der aufgetragenen Tinte, um einen Reflow der Tinte zu bewirken. Beispielsweise kann ein temperaturgeregeltes erhitztes Reflow-Element verwendet werden, um Wärme durch Berühren einer Rückseite des Substrats an die Tinte zu übertragen.
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Es wurde herausgefunden, dass sich die Tinte nach dem Reflow abkühlt. Wenn der Kühlungszeitraum angemessen ist und ein Unterschied in der Oberflächenenergie zwischen der Tinte und dem Substrat ausreichend ist, kann die Tinte sich auf sich selbst zurückziehen und vereinigen. Eine Strahlenquelle kann verwendet werden, um die Tinte während des Reflow zu bestrahlen. Insbesondere kann nach der Kontakterwärmung, um die Tinte durch Senken einer Viskosität der Tinte zu verteilen, so dass sich die Tinte in einem im Wesentlichen flüssigen Zustand befindet, eine ausreichende Strahlenmenge auf die Tinte angelegt werden, um eine weitere Bewegung der Tinte zu verhindern. Wird während des Reflow keine Strahlung auf die Geltinte angelegt, hängt der finale Verteilungszustand der Tinte davon ab, wie sich die Tinte während des Kühlungszeitraums verhält, in dem die Tinte von einem im Wesentlichen flüssigen Zustand in einen im Wesentlichen gelförmigen Zustand übergeht.
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Während durch das Erwärmen einer Rückseite eines Substrats die auf eine Vorderseite des Substrats aufgetragene Geltinte verteilt wird, hängt eine Verteilungswirksamkeit von den thermischen Eigenschaften der Tinte und des Substrats sowie von den Oberflächenenergieinteraktionen zwischen dem Substrat und der Tinte ab. Verfahren, Vorrichtung und Systeme stellen eine stabile Tintenverteilung von aufgetragenen strahlenhärtbaren Geltinten bereit, während gleichzeitig ein Zurückziehen der Tinte vermieden wird. Beispielsweise kann strahlenhärtbare Geltinte, wie eine Ultraviolett-(UV-)härtbare Geltinte, direkt auf eine Vorderseite von Medien oder eines Substrats aufgetragen werden. Substrattypen können beispielsweise biaxial ausgerichtetes Polypropylen, beschichtetes Papier, Folien, Mylar und andere geeignete Substrattypen umfassen. Die Tinte kann mithilfe eines Tintenstrahldruckkopfs auf das Substrat gestrahlt werden. Bei einer Ausführungsform kann ein Druckkopf, der mikroelektromechanische Maschinen umfasst, vorgesehen sein, um die Geltinte aufzutragen. Die Tinte kann für das Auftragen in einen im Wesentlichen flüssigen Zustand erhitzt werden, bis sie bei Berührung mit dem Substrat gequencht wird. Eine Rückseite des Substrats kann mit einem temperaturgeregelten Reflow-Element in Berührung gebracht werden. Das Reflow-Element kann erhitzt werden, um Wärme an die Rückseite des Substrats und durch das Substrat an die auf dessen Vorderseite aufgetragene Tinte zu übertragen. Die an die Tinte übertragene Wärme kann bewirken, dass die Tinte in einen flüssigen Zustand übergeht, wodurch die Fließfähigkeit der Tinte gesteigert und ein Reflow und Verteilen der Tinte die Folge sind.
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Die Tintenverteilung kann beispielsweise abhängig vom Substrat und der Tintentemperatur variieren. Die Tintenverteilung kann durch Einstellen einer Temperatur des erhitzten Reflow-Elements, Einstellen eines radialen oder Nach-Reflow-Standorts der Strahlenquelle, Einstellen einer Druckprozessgeschwindigkeit, Einstellen eines Umschlingungswinkels des Substrats in Bezug auf das Reflow-Element und/oder andere ähnliche Mittel zum selektiven Anlegen von Wärmeenergie an das Substrat und auf die Tinte eingestellt werden. Eine auf die Tinte angelegte Strahlenmenge kann durch Einstellen eines Abstands oder einer Lücke zwischen dem Substrat und der Strahlenquelle und/oder Einstellen einer Reihe von Photonen, die pro Zeiteinheit von der Strahlenquelle ausgegeben werden, geändert werden. Die Strahlenquelle kann mit der kontaktlosen Verteilungs- oder Reflow-Zone integral ausgebildet oder kann in Bezug auf eine Prozessrichtung nach der Verteilungszone angeordnet sein. Die Geltinte kann bestrahlt werden, um eine Tintenmenge zu polymerisieren, um eine Fließfähigkeit der Tinte zu senken, einen Reflow zu stoppen und/oder die Tinte zu härten. Beispielsweise kann die Tinte vollständig gehärtet werden, wobei eine wesentliche Menge der aufgetragenen, einem Reflow unterzogenen Tinte polymerisiert wird.
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Tests und Modelle zeigen, dass ein Reflow von strahlenhärtbarer Tinte durch Kontakterwärmung einer Rückseite von Medien in Bezug auf Produktionsprozessgeschwindigkeiten angemessen ist. Beispielsweise umfasste ein getestetes System ein Reflow-Element, das eine Trommel mit einem Durchmesser von 25,40 cm (10 Zoll) aufwies. Die Trommel war aus Aluminium hergestellt. Ein Substrat wurde vom Reflow-Element mitgeführt, wobei das Substrat in eine Prozessrichtung bewegbar war, um Geltinte, die von einem Tintenstrahlkopf aufgetragen wird, in eine Verteilungszone und an einen Standort, an dem die Tinte bestrahlt und/oder gehärtet wird, zu bringen. Das Substrat umfasste papierbasiertes Etikettenmaterial, einschließlich eines Trägerelements, einer Haftschicht und eines Papiersubstrats.
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Im getesteten System wurde die Reflow-Trommel auf 200°C eingestellt. Die Prozessgeschwindigkeit wurde auf 0,76 m/s (150 Fuß/min) für eine Verteilungszonen-Verweilzeit von ungefähr 524 ms eingestellt. Die Strahlenquelle war eine UV-Quelle, und die verwendete strahlenhärtbare Geltinte war UV-härtbar. Es wurde festgestellt, dass ausgehend davon, dass sich die UV-Geltinte bei 75 °C verflüssigt, eine Oberfläche der Tinte 75 °C bei ungefähr 420 ms Verteilungszonen-Verweilzeit und ungefähr 85 °C bei den gesamten 524 ms Verweilzeit erreicht. Demgemäß wird eine Fließzeit von ungefähr über 100 ms impliziert. In diesem Beispiel wurden typische Wärmewerte für eine Aluminiumtrommel und für papierbasiertes Etikettenmaterial angenommen. Wärmewerte für die Tinte wurden angenommen, wie auch eine Schichtdicke von ungefähr 25 µm. Durch Ändern der Verteilungszonen-Verweilzeit und der Reflow-Trommel-Temperatur können die Gesamttemperatur und der Temperaturgradient in der Tinte und im Etikettenmaterial gemäß den entsprechenden Bedingungen geändert werden. Einem Reflow unterzogene Tinte kann zu jedem Zeitpunkt innerhalb der Fließzeit von 100+ ms Strahlung ausgesetzt werden, um die Position der Tinte zu fixieren und einen weiteren Reflow zu verringern oder zu stoppen.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung für das Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte sowie Systeme zum Strahlen, Verteilen und Härten von strahlenhärtbarer Geltinte. Im Spezifischen zeigt 1 ein UV-Geltintensystem mit einem Druckkopf 105 zum Strahlen von UV-härtbarer Geltinte und mit einem Reflow-Element 107. Der Druckkopf 105 kann beispielsweise konfiguriert sein, um UV-härtbare Geltinte auf ein Substrat zu strahlen oder aufzutragen, um ein digital gedrucktes Geltintenbild 110 zu bilden. Das Substrat kann eine Medienbahn 112 sein, die um das Reflow-Element 107 mitgeführt werden kann. Der Druckkopf 105 kann konfiguriert sein, um eine oder mehrere Tinten zu enthalten und/oder aufzutragen, die durchsichtig, schwarz, magentarot, blaugrün, gelb oder eine andere beliebige gewünschte Tintenfarbe aufweisen können. Der Druckkopf kann ein Tintenstrahldruckkopf oder ein Druckkopf sein, der mikroelektromechanische Maschinentechnologie für eine verbesserte Tintenauftragung umfasst. Der Druckkopf kann konfiguriert sein, um strahlenhärtbare Geltinte wie UV-härtbare Geltinte zu erhitzen, um die Tinte in flüssigen Tropfen aufzutragen, um das gestrahlte Bild 110 zu bilden. Die Tinte kann direkt auf die Medienbahn 112 aufgetragen werden.
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Das Reflow-Element 107 kann erhitzt werden. Beispielsweise kann das Reflow-Element temperaturgeregelt sein und eine Fläche des Reflow-Elements, die ein Substrat berührt, kann erhitzt werden. Das Reflow-Element 107 kann eine Trommel durchschnittlicher Masse sein, beispielsweise eine 8-mm-Aluminiumtrommel mit einer eloxierten Teflonimprägnierten Kontaktfläche. Die Trommel kann konfiguriert sein, um um eine Längsmittelachse drehbar zu sein. Die Bahn 112 kann sich erstrecken, um sich um das Reflow-Element 107 zu wickeln, so dass eine Rückseite der Bahn 112 die Oberfläche des Reflow-Elements 107 berührt, wie gezeigt. Beispielsweise kann die Bahn 112 von einer oder mehreren Walzen und beispielsweise dem Reflow-Element 107 mitgeführt werden.
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Das UV-Geltintenbild 110 kann von der Bahn 112 zum Reflow-Element 107 befördert werden, die in eine Prozessrichtung bewegbar sein kann. Beispielsweise kann das Bild 110 in eine Reflow-Zone befördert werden, um die Tinte des Bilds 110 zu verteilen. In der Reflow-Zone kann die Bahn 112 benachbart dem Reflow-Element 107 oder mit diesem in Kontakt vorgesehen sein. Das Reflow-Element 107 kann erhitzt werden, um Wärme an eine Rückseite der Bahn 112 anzulegen. Wenn das Reflow-Element 107 Wärme an eine Rückseite der Bahn 112 anlegt, kann Wärmeenergie über die Bahn 112 und zur UV-Geltinte geleitet werden, wodurch bewirkt wird, dass die Tinte des UV-Geltintenbildes 110 einem Reflow unterzogen wird, aber ohne dass die Tinte vom Reflow-Element direkt berührt wird.
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Eine UV-Strahlenquelle 145 kann mit einer Reflow-Zone integral oder nahe dieser ausgebildet sein und kann eine Aushärtezone definieren, in der Tinte UV-Strahlung ausgesetzt werden kann. Die UV-Strahlenquelle 145 kann konfiguriert sein, um das UV-Geltintenbild 110 zu bestrahlen, während das Bild 110 vom erhitzten Reflow-Element 107 verteilt und/oder geebnet wird und/oder danach. Somit kann eine Viskosität der Tinte durch Kontakt mit dem Reflow-Element 107 und die darauffolgende Wärmeübertragung gesenkt werden, wodurch ein Reflow und Verteilen der Tinte ermöglicht wird, währenddessen UV-Strahlung an die Tinte angelegt werden kann, um die Beweglichkeit der Tinte zu verringern. Beispielsweise kann die Tinte mithilfe eines Reflow-Prozesses verteilt und vor dem Zurückziehen gehärtet werden. Alternativ kann die Tinte mithilfe eines Reflow-Prozesses verteilt und während des Zurückziehens gehärtet werden.
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Die Tinte kann gehärtet werden, um ein Zurückziehen zu minimieren oder vorzugsweise zu verhindern oder eliminieren. Bei einer Ausführungsform kann die Tinte gehärtet werden, so dass eine Menge der Tinte polymerisiert wird. Beispielsweise kann die Tinte minimal gehärtet werden, um in einem darauffolgenden Prozess endgehärtet zu werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Tinte im Wesentlichen gehärtet werden, so dass eine wesentliche Menge an Tinte im Tintenbild 110 polymerisiert wird. Bei einer noch weiteren Ausführungsform kann das Tintenbild 110 mit einer UV-Quelle 145 gehärtet werden, um ein gehärtetes Endbild 160 zu erhalten.
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Vorrichtung und Systeme gemäß einer weiteren Ausführungsform können ein System zum Einstellen der Substrat- oder Bahnbewegungsgeschwindigkeit (nicht gezeigt) enthalten, um eine Druckprozessgeschwindigkeit einzustellen und/oder zu steuern. Beispielsweise kann sich eine Druckprozessgeschwindigkeit auf 0,76 m/s belaufen, wodurch eine Verteilungszonen-Verweilzeit von ungefähr 524 ms ermöglicht wird, wobei die Verweilzeit der Zeitraum ist, in dem das Substrat das Reflow-Element 107 berührt und/oder Wärme vom Reflow-Element 107 an die einem Reflow unterzogene Geltinte übertragen wird. Bei einer solchen Verweilzeit kann die Fließzeit bei ungefähr 100 ms liegen. Um eine Verteilungszonen-Verweilzeit zu verringern, kann die Geschwindigkeit der Bahn 112 eingestellt werden, um eine Verweilzeit zu verkürzen oder zu verlängern und somit eine Höhe an Fließzeit zu steigern oder zu senken. Eine Geschwindigkeit der Bahnbewegung kann eingestellt werden, um die Linienverteilung von strahlenhärtbarer Geltinte zu verbessern. Beispielsweise kann eine Bahnbewegungsgeschwindigkeit, wenn die beobachteten Linienverteilungs- und/oder Zurückzieheigenschaften für ein bestimmtes Substrat inakzeptabel sind, eingestellt werden, z. B. erhöht oder gesenkt, um eine Linienverteilung zu verändern und/oder ein Zurückziehen zu minimieren oder eliminieren. Die Bahnbewegungsgeschwindigkeit kann alleine oder zusätzlich zum Einstellen einer Temperatur des erhitzten Reflow-Elements, eines Standorts der UV-Quelle in Bezug auf eine Reflow-Zone und/oder das Substrat und/oder eine Menge an angelegter UV-Strahlung eingestellt werden. Ein beispielhaftes System kann eine 395-nm-LED-Anordnung mit einer Breite von ungefähr 2,54 cm (1 Zoll) und einer Lücke zwischen der Anordnung und der Tinte am Substrat von 5 bis 25 mm aufweisen. Eine Prozessgeschwindigkeit kann sich auf ungefähr 2,74 km/h (150 bis 500 Fuß/m) und eine Ausgabe von 2 bis 16 W/cm·cm belaufen. Ein beispielhafter Umschlingungswinkel kann ungefähr 90 Grad bis ungefähr 180 Grad betragen.
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Bei Verfahren, Vorrichtung und Systemen einer Ausführungsform können strahlenhärtbare Geltinte und/oder gestrahlte Tintenlinien verteilt werden, um angemessene Florhöhen zu erzielen, Bildartefakte zu vermeiden und/oder benachbarte fehlende Strahlen in einem Druckkopf zu kompensieren. Darüber hinaus kann eine gute Tintentropfenpositionierung erzielt werden, und zwar unabhängig vom Typ und/oder der Behandlung des Substrats, allerdings hängt die Menge an Wärme, die über eine Rückseite eines Substrats übertragen wird, von den thermischen Eigenschaften des Substrats und einer Dicke des Substrats ab.
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2 zeigt eine Ausführungsform von Verfahren zum Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte. Im Spezifischen zeigt 2 das Auftragen von strahlenhärtbarer Geltinte direkt auf ein Substrat bei S205. Die strahlenhärtbare Tinte kann mithilfe eines Systems zum Auftragen von strahlenhärtbarer Geltinte aufgetragen werden, beispielsweise mit einem Tintentstrahldruckkopf. Das Substrat kann ein Papiersubstrat, biaxial ausgerichtetes Polypropylen, beschichtetes Papier, Folie, Mylar oder ein anderer geeigneter Substrattyp sein und kann in Form einer Bahn vorliegen. Die Geltinte kann erhitzt werden, um die Tinte in einem im Wesentlichen flüssigen Zustand aufzutragen. Wenn die Tinte das Substrat berührt und gequencht wird, kann die Tinte in einen im Wesentlichen gelförmigen Zustand mit begrenzter Beweglichkeit übergehen.
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Die gequenchte Tinte, die in Tintenzeilen zur Bildung eines Bildes aufgetragen werden kann, kann störende Florhöhen aufweisen, die beispielsweise zu Bildartefakten führen. Um die Tinte zu verteilen, Florhöhen zu verringern und/oder fehlende Strahlen zu berücksichtigen, kann die gequenchte Tinte neben anderen Vorteilen erhitzt werden, um die Fließfähigkeit der Tinte zu erhöhen, indem die Tinte hin in einen im Wesentlichen flüssigen Zustand gebracht wird oder ein Reflow der Tinte bewirkt wird. 2 zeigt das Erhöhen einer Fließfähigkeit der Geltinte, um die Tinte bei S210 zu verteilen. Ein Reflow-Zeitraum der Tinte kann beispielsweise ungefähr 100 ms betragen.
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Während des Reflow kann die Geltinte gehärtet werden, um den Reflow zu stoppen, so dass die Geltinte wie gewünscht bei S215 verteilt wird. Die Geltinte kann während des Fließzeitraums gehärtet werden, so dass die Tinte wie gewünscht verteilt wird und/oder ein Zurückziehen und/oder Vereinigen der Tinte verhindert wird.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform von Verfahren für das Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte. Verfahren zum Verteilen von strahlenhärtbarer Geltinte, wie in 3 gezeigt, umfassen das Kontakterwärmen einer Rückseite eines Substrats mit einem erhitzten Reflow-Element, um strahlenhärtbare Geltinte, die auf eine Vorderseite des Substrats aufgetragen ist, einem Reflow zu unterziehen. Demgemäß wird die Tinte selbst von dem Reflow-Element für die Wärmeübertragung nicht direkt berührt und somit wird die Tinte nicht auf das Reflow-Element oder beispielsweise ein Druckelement übertragen. Die Rückseite des Substrats kann mit einem Reflow-Element berührt werden, das in Form einer Trommel ausgebildet ist. Die Trommel kann eine Aluminiumtrommel sein, und das Substrat kann um einen Teil der Trommel gewickelt sein. Die Reflow-Trommel kann auf eine Temperatur von beispielsweise ungefähr 200 °C eingestellt werden.
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Ein Bereich, in dem das Reflow-Element das Substrat berührt, kann eine Verteilungszone definieren. Die Verteilungszone kann einer Reflow-Zone entsprechen, in der Wärme vom Reflow-Element an die strahlenhärtbare Geltinte übertragen wird, um einen Reflow der Tinte zu bewirken. In der Verteilungszone und/oder Reflow-Zone kann die erhitzte Trommel Wärme mithilfe des Substrats an die Tinte übertragen, und die Geltinte kann auf eine Übergangstemperatur gebracht werden. Beispielsweise kann sich die strahlenhärtbare Geltinte bei ungefähr 75 °C verflüssigen. In der Verteilungszone kann die auf das Substrat aufgetragene Tinte auf ungefähr 75 °C oder höher erhitzt werden, indem das Reflow-Element die Rückseite des Substrats während einer Verweilzeit in der Erhitzungszone berührt. Wenn die Tinte bei einer Trommel mit einem Durchmesser von ungefähr 25,40 cm (10 Zoll) nach 420 ms Verweilzeit bei einer Prozessgeschwindigkeit von ungefähr 0,76 m/s ungefähr 75 °C und bei einer vollständigen Verweilzeit von 524 ms ungefähr 85 °C erreicht hat, dann erfolgt ein Reflow der Geltinte für einen Zeitraum von ungefähr 100 ms.
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Um ein Zurückziehen zu verringern oder zu verhindern und/oder um einen gewünschten Grad der Tintenverteilung zu erzielen, kann die Tinte während des Reflow-Zeitraums gehärtet werden. Beispielsweise zeigt 3 das Bestrahlen der einem Reflow unterzogenen strahlenhärtbaren Geltinte mit einer Strahlenquelle, um die Fließfähigkeit der Tinte bei S315 zu senken. Die Tinte kann eine UV-härtbare Geltinte sein, und die Strahlenquelle kann eine UV-Quelle sein. Die UV-Quelle kann mit einer Verteilungszone in einer UV-Aushärtungszone integral ausgebildet oder benachbart dieser angeordnet sein. Beispielsweise kann die UV-Quelle nach einer Verteilungs- oder Reflow-Zone angeordnet sein. Die UV-Quelle kann konfiguriert sein, um eine Menge an Photonen pro Zeiteinheit abzugeben, die wirksam ist, um eine Menge der einem Reflow unterzogenen Tinte zu polymerisieren. Beispielsweise kann die UV-Quelle konfiguriert sein, um die Tinte durch Polymerisieren eines wesentlichen Teils der einem Reflow unterzogenen Tinte in der Aushärtungszone zu härten.
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Verschiedene Parameter können eingestellt und angepasst werden, um Tropfen und/oder eine Zeilenverteilung und/oder eine Positionierung der strahlenhärtbaren Geltinte in gewünschter Form zu erhalten. Beispielsweise kann ein Standort einer Strahlenquelle eingestellt werden. Im Spezifischen kann ein Standort der Strahlenquelle in Bezug auf die Verteilungszone eingestellt werden, um eine Fließzeit zu ändern. Beispielsweise kann die Strahlenquelle näher zur Verteilungszone und insbesondere näher zu einem Beginn der Verteilungszone in Bezug auf eine Prozessrichtung bewegt werden, um die Fließzeit der einem Reflow unterzogenen Geltinte zu senken. Ein Umschlingungswinkel des Substrats in Bezug auf die UV-Quelle kann eingestellt werden, um einen Fließzeit-Zeitraum zu ändern. Darüber hinaus kann eine Prozessgeschwindigkeit eingestellt werden, um beispielsweise eine Verweilzeit und/oder eine Fließzeit einer einem Reflow unterzogenen Geltinte zu ändern. Ferner kann eine Temperatur des Reflow-Elements eingestellt werden.
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Bei einer Ausführungsform kann eine Menge der an die Geltinte angelegten Strahlung eingestellt werden, indem eine Strahlenemissionsrate pro Zeiteinheit eingestellt wird. Beispielsweise kann eine UV-Quelle eingestellt werden, um eine Menge an Photonen zu ändern, die pro Zeiteinheit abgegeben werden. Darüber hinaus kann der Standort der UV-Quelle eingestellt werden, um einen Lückenabstand zwischen dem Substrat und der UV-Quelle zu ändern.
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4 zeigt eine Ausführungsform von Verfahren zum Verteilen von Geltinte nach Wunsch. Im Spezifischen zeigt 4 das Einstellen zumindest eines von einem Standort der Strahlenquelle, einer Temperatur des Reflow-Elements, einer Prozessgeschwindigkeit und einer Strahlungsemissionsrate bei S401. Das Einstellen bei S401 kann das anfängliche Einstellen zumindest eines der Parameter auf einen vorab definierten Wert umfassen. Nachdem die Ergebnisse des Druckens und Verteilens der strahlenhärtbaren Geltinte untersucht wurden, können die Parameter nach Bedarf eingestellt werden, um die gewünschte Verteilung der strahlenhärtbaren Geltinte zu erreichen.
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Beispielsweise kann die strahlenhärtbare Geltinte unter Verwendung der bei S401 anfänglich eingestellten Parameter direkt auf ein Substrat, beispielsweise eine Papierbahn, bei S405 aufgetragen werden. Die Tinte kann mithilfe eines Tintenstrahldruckkopfs beispielsweise direkt auf eine Vorderseite des Substrats aufgetragen werden. Die Geltinte im flüssigen Zustand berührt das Papier und wird in einen im Wesentlichen gelförmigen Zustand gequencht. Um die Fließfähigkeit der Tinte zu erhöhen, kann die Tinte erhitzt werden.
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Beispielsweise wird eine Fließfähigkeit der strahlenhärtbaren Geltinte bei S410 durch Kontakterwärmung einer Rückseite des Substrats erhöht, um eine Viskosität der Geltinte zu senken und um zu bewirken, dass sich die Geltinte verflüssigt und für einen Zeitraum X verteilt. Der Zeitraum X entspricht einer Fließzeit, im Rahmen welcher der Reflow der Tinte erfolgt. Wenn die einem Reflow unterzogene Geltinte abkühlt und von einem flüssigen Zustand zurück in einen gelförmigen Zustand übergeht, neigt die Tinte, sich zurückzuziehen und zu vereinigen.
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Demgemäß kann die Geltinte in der in 4 gezeigten Ausführungsform bei S415 bestrahlt werden, um den Reflow zu stoppen, so dass die Geltinte nach Wunsch verteilt wird. Insbesondere kann das Bestrahlen bei S415 das Bestrahlen der Geltinte während des Fließzeitraums X von S410 umfassen. An sich kann die Tinte bestrahlt und/oder gehärtet werden, bevor sich die Tinte zurückzieht und/oder vereinigt. Die Ergebnisse von S415 können untersucht werden, um zu bestimmen, ob die Tinte nach Wunsch verteilt wurde. Um die Ergebnisse zu verbessern und/oder eine gewünschte Tintenverteilung zu erzielen, kann zumindest einer der verstellbaren Parameter angepasst und bei S401 eingestellt werden, und S405, S410 und S415 können mit dem einen oder den mehreren eingestellten, angepassten Parametern wiederholt werden. Beispielsweise kann das Einstellen bei S401 das Einstellen zumindest eines angepassten Parameters umfassen.
