RU2574704C2

RU2574704C2 - Inkjet printer with controlled oxygen levels

Info

Publication number: RU2574704C2
Application number: RU2013132540/12A
Authority: RU
Inventors: Мэттью ТЕННИС; Джош СЭМЬЮЭЛ; Пол Эдвардс
Original assignee: Электроникс Фор Имэджинг, Инк.
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: printing.

SUBSTANCE: invention relates to inkjet printing. In particular, the invention relates to process for control of composition of atmosphere where inks are set during printing with setting by radiation. The printer contains the gas source implemented with a possibility of supply of oxygen and providing non-reactionary gas for the passivating gas, the area of priming coating containing, at least, one printing head for application of priming coating by the method of inkjet printing. The passivation area containing, at least, one applicator of the passivating gas and, at least, one source of lighting and the named source of the passivating gas of the controllable purity is interconnected by fluid medium with the named, at least, one applicator of the passivating gas. The controller implemented with a possibility of control of level of oxygen and level of non-reactionary gas for change of composition of the passivating gas supplied by the named gas source, and the printer containing the series line printing assembly containing the printing head for application of priming coat, the passivating gas applicator, the setting area implemented with a possibility of lighting, the printing head for application of top coating and the transport system for consecutive transportation of the base through the named series line printing assembly in such a way that the named base is consistently processed by ink of the priming coating, with the passivating gas atmosphere, setting by lighting from the setting area and ink of the top coating. The gas source is connected by fluid medium with the named passivating gas applicator, and the passivating gas is supplied to the named series line printing assembly by means of the named passivating gas applicator.

EFFECT: controller is implemented with a possibility of control of level of oxygen and level of non-reactionary gas in the composition of the named passivating gas for supply of oxygen by means of the named passivating gas applicator in the range of concentrations which allows to provide both sufficient distribution of ink of top coating, and interlayered adhesion between the named inks of the priming coating and inks of the top coating.

22 cl, 8 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Данная заявка испрашивает приоритет патентной заявки США № 12/968,730, поданной 15 декабря 2010 г., которая в полном объеме включена в настоящее описание изобретения посредством ссылки.This application claims the priority of US patent application No. 12 / 968,730, filed December 15, 2010, which is fully incorporated into the present description by reference.

Область техникиTechnical field

[001] Изобретение относится к области струйной печати. В частности, изобретение относится к процессу для управления составом атмосферы, в которой происходит закрепление чернил в процессе печати с закреплением излучением.[001] The invention relates to the field of inkjet printing. In particular, the invention relates to a process for controlling the composition of the atmosphere in which the ink is fixed during the printing process with radiation fixing.

Уровень техникиState of the art

[002] Струйная печать предусматривает создание цифрового изображения на основе путем эжекции капель жидкого материала (чернил) на основу. Решения струйной печати могут предусматривать использование грунтовочных покрытий, электромагнитного излучения, закрепления и пассивирования области печати с помощью пассивирующей атмосферы.[002] Inkjet printing involves creating a digital image based on by ejecting drops of liquid material (ink) onto the substrate. Inkjet printing solutions may include the use of primers, electromagnetic radiation, fixing and passivation of the print area using a passivating atmosphere.

[003] Некоторые решения печати предусматривают нанесение грунтовочного покрытия на основу до осуществления печати желаемого изображения. Например, чтобы печатать цветные изображения на небелых основах, например цветных или прозрачных основах, обычно требуется наносить слой белых чернил в качестве фона для цветных чернил. Кроме того, для печати многоцветного изображения на черной или цветной основе, область основы, на которой предполагается напечатать изображение, сначала предварительно покрывается слоем белых чернил, после чего изображение печатается поверх слоя белого предварительного покрытия. Белый фоновый слой препятствует искажению цветов в изображении черной или цветной основой.[003] Some printing solutions include applying a primer to the substrate before printing the desired image. For example, to print color images on non-white substrates, such as color or transparent substrates, it is usually required to apply a layer of white ink as a background for color inks. In addition, for printing a multicolor image on a black or color basis, the base region on which the image is to be printed is first precoated with a white ink layer, after which the image is printed over a white precoat layer. A white background layer prevents color distortion in the image from a black or color base.

[004] Дополнительно, при печати на прозрачной основе, цветные чернила можно наносить на обратную сторону основы, чтобы изображение можно было наблюдать через переднюю сторону основы. Затем слой белых чернил печатается поверх шаблона цветных чернил на этапе последующего покрытия. Слой белого "последующего покрытия" служит фоном, благодаря которому цвета изображения выглядят правильно при наблюдении с передней стороны прозрачной основы. В ряде случаев прозрачная основа затем наслаивается на вторую прозрачную основу, например окно, что позволяет защитить цветное изображение между двумя прозрачными основами.[004] Further, when printing on a transparent substrate, color ink can be applied to the back of the substrate so that the image can be seen through the front of the substrate. Then, a white ink layer is printed over the color ink template in the subsequent coating step. The white “aftercoat” layer serves as the backdrop, due to which the image colors look correct when viewed from the front of the transparent substrate. In some cases, the transparent substrate is then layered on a second transparent substrate, such as a window, which allows you to protect the color image between the two transparent substrates.

[005] Заявители разработали способы и устройство для печати покровного слоя в совместно рассматриваемой патентной заявке США, опубликованной как US 20060158473, поданной 19 января 2006 г., под названием Methods and apparatus for backlit and dual-sided imaging, которая включена в настоящее описание в полном объеме.[005] Applicants have developed methods and apparatus for printing a coating layer in a co-pending US patent application, published as US 20060158473, filed January 19, 2006, under the name Methods and apparatus for backlit and dual-sided imaging, which is incorporated into this description by full volume.

[006] Согласно патентной заявке US 20060158473, матрица печатающих головок, размещенных вдоль единой оси печатающих головок, сконфигурирована для печати изображений и покровного слоя на основе за один этап печати (т.е. без необходимости в отдельном предварительном покрытии или обработке последующего покрытия). В частности, устройство печати наносит первый слой изображения на основу, затем наносит покровный слой поверх первого слоя изображения и затем наносит второй слой изображения поверх покровного слоя.[006] According to patent application US 20060158473, an array of printheads arranged along a single axis of the printheads is configured to print images and a coating layer based on one printing step (i.e., without the need for a separate pre-coating or subsequent coating treatment). In particular, the printing device applies the first image layer to the substrate, then applies a coating layer over the first image layer and then applies a second image layer over the coating layer.

[007] Покровный слой может содержать специализированную жидкость для печати, например, по существу, белые чернила. Основа зачастую является, по существу, просвечивающим или, по существу, прозрачным материалом, например стеклом или пластмассой. На самом деле, эти методы печати полезны для формирования изображения с задней подсветкой или формирования двустороннего изображения.[007] The coating layer may contain specialized printing fluid, for example, substantially white ink. The base is often a substantially translucent or substantially transparent material, such as glass or plastic. In fact, these printing methods are useful for forming a backlight image or forming a two-sided image.

[008] Хотя основные методы грунтовочного покрытия уже разработаны, в уровне техники существует необходимость в способах и системах для управления качеством и характеристиками грунтовочного слоя, причем эти характеристики влияют на наложенное изображение. В настоящее время такими характеристиками, как расплывание точек, межслоевая адгезия и скольжение управляют с использованием присадок, например, поверхностно-активных веществ на основе силикона.[008] Although the basic methods of primer coating have already been developed, in the prior art there is a need for methods and systems for controlling the quality and characteristics of the primer layer, and these characteristics affect the overlay image. Currently, characteristics such as spot spreading, interlayer adhesion, and gliding are controlled using additives, for example, silicone-based surfactants.

[009] Дополнительно, инертный газ, например азот или диоксид углерода, широко используется в процессах закрепления излучением для повышения скорости закрепления, в частности поверхностного закрепления, путем снижения содержания кислорода, который снижает скорость закрепления в результате конкурирующих реакций подавления триплетов и радикалов.[009] Additionally, an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide is widely used in radiation curing processes to increase the cure rate, in particular surface cure, by lowering the oxygen content, which reduces the cure rate as a result of competing triplet and radical suppression reactions.

[0010] Некоторые решения печати также предусматривают световое закрепление чернил. Известные методы закрепления чернил предусматривают использование конкретного состава чернил и воздействие на них энергией из источника электромагнитного излучения. В обоих случаях традиционной и струйной печати задача состоит в обеспечении закрепления с уменьшенной дозой и/или мощностью актиничного излучения. Закрепление жидких химических составов чернил многие годы была устоявшейся практикой. При ультрафиолетовом закреплении, жидкий химический состав, содержащий фотоинициаторы, мономеры и олигомеры, и, возможно, пигменты и другие присадки, облучается ультрафиолетовым светом, в результате чего жидкий химический состав переходит в твердое состояние.[0010] Some printing solutions also include light curing ink. Known methods for fixing ink provide for the use of a specific ink composition and exposure to them with energy from a source of electromagnetic radiation. In both cases of traditional and inkjet printing, the task is to ensure fusing with a reduced dose and / or power of actinic radiation. The curing of liquid chemical formulations of ink has been an established practice for many years. With UV curing, a liquid chemical composition containing photoinitiators, monomers and oligomers, and possibly pigments and other additives, is irradiated with ultraviolet light, as a result of which the liquid chemical composition becomes solid.

[0011] Закрепление чернил предусматривает направление фотонов, обычно с длинами волны в ультрафиолетовом спектре, на нанесенный чернильный слой. Фотоны взаимодействуют с фотоинициаторами, присутствующими в чернилах, создавая свободные радикалы. Созданные свободные радикалы инициируют и распространяют полимеризацию (отверждение) мономеров и олигомеров в чернилах. Эта цепная реакция приводит к закреплению чернил до твердого полимера. Однако присутствие кислорода на поверхности чернил препятствует протеканию цепной реакции в чернилах. Это часто называют кислородным ингибированием.[0011] Ink fixing involves directing photons, typically with wavelengths in the ultraviolet spectrum, onto the deposited ink layer. Photons interact with photoinitiators present in the ink to create free radicals. The created free radicals initiate and propagate the polymerization (curing) of the monomers and oligomers in the ink. This chain reaction results in ink curing to a solid polymer. However, the presence of oxygen on the surface of the ink prevents a chain reaction from occurring in the ink. This is often called oxygen inhibition.

[0012] При нормальном ультрафиолетовом закреплении в воздушной среде, для достижения полного закрепления необходимы большая величина энергии ультрафиолетового излучения и/или высокая концентрация фотоинициатора, по сравнению с мощностью ультрафиолетового излучения и концентрацией фотоинициатора, необходимых в бескислородной закрепляющей среде. Повышенная концентрация фотоинициатора может негативно влиять на конечные свойства пленки и повышать расходы на чернила. Повышенная энергия ультрафиолетового излучения, необходимая для преодоления кислородного ингибирования, увеличивает требуемую мощность и тепловыделение на образце.[0012] With normal ultraviolet curing in air, to achieve full curing, a large amount of ultraviolet radiation energy and / or a high concentration of photoinitiator is required compared with the power of ultraviolet radiation and the concentration of photoinitiator required in an oxygen-free curing medium. An increased concentration of the photoinitiator can adversely affect the final properties of the film and increase ink costs. The increased energy of ultraviolet radiation needed to overcome oxygen inhibition increases the required power and heat generation on the sample.

[0013] Общие решения для обеспечения менее реактивного закрепления включают в себя полное вытеснение атмосферного кислорода менее реактивным газом, например азотом в зоне закрепления. Например, в патенте США № 6,126,095, выданном Matheson et al., под названием “Ultraviolet Curing Apparatus Using an Inert Atmosphere Chamber” предложено устройство закрепления, содержащее камеру закрепления, где создается управляемая атмосфера. Камера закрепления включает в себя входные отверстия и форсуночные сборки для подачи менее реактивного газа в камеру и поддержания в ней менее реактивной атмосферы.[0013] General solutions for providing less reactive fixation include the complete displacement of atmospheric oxygen by a less reactive gas, such as nitrogen in the fixation zone. For example, US Pat. No. 6,126,095 to Matheson et al., Entitled “Ultraviolet Curing Apparatus Using an Inert Atmosphere Chamber”, proposes a fixing device comprising a fixing chamber to create a controlled atmosphere. The fixing chamber includes inlet openings and nozzle assemblies for supplying less reactive gas to the chamber and maintaining a less reactive atmosphere therein.

[0014] Уровень техники предусматривает специализированные и дорогостоящие подходы к обеспечению условий закрепления с пониженным содержанием кислорода, но они терпят неудачу в достижении выполнимости для общих систем струйной печати. Например, камеры закрепления требуют большой площади основания и обычно дороги в приобретении, эксплуатации и обслуживании. Дополнительно, большие камеры закрепления имеют неприемлемые уровни энергопотребления и тепловыделения, что требует использования теплоотводов и других систем охлаждения.[0014] The prior art provides specialized and costly approaches to providing low oxygen curing conditions, but they fail to achieve feasibility for general inkjet printing systems. For example, containment chambers require a large footprint and are usually expensive to acquire, operate, and maintain. Additionally, large containment chambers have unacceptable levels of power consumption and heat dissipation, which requires the use of heat sinks and other cooling systems.

[0015] Согласно текущему уровню техники, хотя добавление поверхностно-активного вещества в грунтовочное покрытие, например, прозрачное или белое, обеспечивает достаточное рассеивание и гладкую поверхность, оно может негативно сказываться на адгезии и качестве печати последующего печатного слоя. Это, в особенности, относится к струйной печати, где капли должны спонтанно рассеиваться для покрытия поверхности, и отсутствует контактное давление для улучшения рассеивания, что происходит во многих традиционных процессах печати. Для струйной печати, некоторые из вышеупомянутых современных практик, например, использование корпускулярных матирующих агентов, недоступны. Дело в том, что размер частиц, необходимый для достижения эффективности, превышает размер, с которым может работать печатающая головка.[0015] According to the state of the art, although the addition of a surfactant to a primer coating, for example, transparent or white, provides sufficient dispersion and a smooth surface, it can adversely affect the adhesion and print quality of the subsequent printing layer. This is especially true for inkjet printing, where droplets must spontaneously disperse to cover the surface, and there is no contact pressure to improve dispersion, which occurs in many traditional printing processes. For inkjet printing, some of the aforementioned current practices, such as the use of particulate matting agents, are not available. The fact is that the particle size necessary to achieve efficiency exceeds the size with which the print head can work.

[0016] Дополнительно, большинство современных решений закрепления чернил использует дуговые лампы высокого давления для закрепления чернил. Однако эти методы страдают рядом недостатков.[0016] Additionally, most modern ink curing solutions use high pressure arc lamps to cure ink. However, these methods suffer from a number of disadvantages.

[0017] Во-первых, типичные системы светового закрепления, которые используют дуговые лампы, имеют очень малую физическую площадь основания. В случае системы для печати грунтовочного покрытия с последующим нанесением верхнего покрытия, первый принтер, имеющий установку УФ-закрепления, наносит и закрепляет грунтовочное покрытие, при этом для нанесения верхнего покрытия требуется дополнительный принтер. Было бы очень полезно уменьшить физический размер принтеров с установками светового закрепления. Аналогично, было бы очень полезно избавиться от необходимости в двух принтерах в двухэтапном процессе печати.[0017] First, typical light fixture systems that use arc lamps have a very small physical base area. In the case of a system for printing an undercoat followed by a topcoat, the first printer having a UV curing unit applies and coats the undercoat, and an additional printer is required to apply the overcoat. It would be very helpful to reduce the physical size of light printers. Similarly, it would be very useful to get rid of the need for two printers in a two-step printing process.

[0018] Также, известные современные системы светового закрепления, которые используют дуговые лампы высокого давления, имеют очень высокий уровень тепловыделения. Этот высокий уровень тепловыделения препятствует размещению традиционной закрепительной лампы в соответствии с другими процессами печати. Соответственно, теплоотводы необходимы для удаления избыточного тепла. Аналогично, традиционные методы печати со световым закреплением сопряжены с выделением озона, который необходимо откачивать или иначе удалять.[0018] Also, the well-known modern light-curing systems that use high-pressure arc lamps have a very high level of heat generation. This high heat dissipation prevents the placement of a traditional fixation lamp in accordance with other printing processes. Accordingly, heat sinks are needed to remove excess heat. Likewise, traditional light-cured printing methods involve the generation of ozone, which must be pumped out or otherwise removed.

[0019] Таким образом, в уровне техники существует необходимость в решении, которое обеспечивает адекватное закрепление без необходимости в большой площади основания, без необходимости в больших величинах мощности, и без создания неприемлемых уровней тепловыделения, в то же время поддерживая приемлемые уровни качества печати и межслоевой адгезии.[0019] Thus, in the prior art there is a need for a solution that provides adequate fastening without the need for a large footprint, without the need for large power values, and without creating unacceptable heat levels, while maintaining acceptable levels of print quality and interlayer adhesion.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

[0020] Ввиду вышеизложенного, изобретение предусматривает поточное печатающее устройство с малой площадью основания, снабженное пассивирующей установкой, которая обеспечивает атмосферу, имеющую оптимальный состав, для пассивации нанесенных чернил, благодаря чему свет, генерируемый светодиодом (СИД) адекватно закрепляет чернила. Аналогично, изобретение предусматривает процесс для конфигурирования среды печати для обеспечения атмосферы, имеющей оптимальный состав для пассивации слоя чернил, благодаря чему излучение СИД адекватно закрепляет чернила.[0020] In view of the foregoing, the invention provides an in-line printing device with a small footprint, equipped with a passivating installation, which provides an atmosphere having an optimal composition for passivation of the applied ink, whereby the light generated by the light emitting diode (LED) adequately fixes the ink. Similarly, the invention provides a process for configuring a print medium to provide an atmosphere having an optimal composition for passivation of the ink layer, whereby the LED radiation adequately fixes the ink.

[0021] Изобретение также предусматривает систему печати с источником сжатого воздуха и источником азота, сконфигурированными для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера. Аналогично, изобретение предусматривает систему печати, имеющую источник сжатого воздуха, генератор азота для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.[0021] The invention also provides a printing system with a compressed air source and a nitrogen source configured to control oxygen and inert gas levels in the passivation region of the printer. Similarly, the invention provides a printing system having a source of compressed air, a nitrogen generator for controlling oxygen and inert gas levels in the passivation region of the printer.

[0022] Изобретение также предусматривает среду печати с компьютерным управлением, которая позволяет пользователю управлять чистотой пассивирующего газа, подаваемого в пассивирующую установку, которая обеспечивает атмосферу для пассивации слоя чернил в светодиодной системе закрепления.[0022] The invention also provides a computer-controlled printing environment that allows the user to control the purity of the passivating gas supplied to the passivating installation, which provides an atmosphere for passivation of the ink layer in the LED curing system.

[0023] Изобретение также предусматривает способ динамического управления поверхностными атрибутами в задании печати путем получения инструкций от управляемого пользователем компьютера для изменения упомянутой, по меньшей мере, переменной способа печати, причем изменение упомянутой, по меньшей мере, одной переменной способа печати изменяет, по меньшей мере, один атрибут печати упомянутого задания печати.[0023] The invention also provides a method for dynamically controlling surface attributes in a print job by receiving instructions from a user-controlled computer to change said at least one variable of a printing method, and changing said at least one variable of a printing method changes at least , one print attribute of said print job.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0024] Фиг. 1A иллюстрирует устройство струйной печати, сконфигурированное для нанесения грунтовочного слоя, который закрепляется с помощью матрицы светодиодов до нанесения слоя цветных чернил на закрепленный грунтовочный слой согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.[0024] FIG. 1A illustrates an inkjet printing apparatus configured to apply a primer layer that is fixed using an LED array before applying a color ink layer to a fixed primer layer according to some embodiments of the invention.

[0025] Фиг. 1B иллюстрирует устройство 199 струйной печати с набором печатающих головок для нанесения грунтовочного слоя, областью пассивации, закрепительной лампой и областью цветной печати согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.[0025] FIG. 1B illustrates an inkjet printing apparatus 199 with a set of printheads for applying a primer layer, a passivation area, a dimming lamp, and a color printing area according to some embodiments of the invention.

[0026] Фиг. 2 иллюстрирует процесс печати чернил светового закрепления в области пассивации согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.[0026] FIG. 2 illustrates a process for printing light curing ink in a passivation region according to some embodiments of the invention.

[0027] Фиг. 3A иллюстрирует пример системы печати с источником сжатого воздуха и источником азота, сконфигурированными для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.[0027] FIG. 3A illustrates an example printing system with a compressed air source and a nitrogen source configured to control oxygen and inert gas levels in the passivation region of a printer.

[0028] Фиг. 3B иллюстрирует пример системы печати, имеющей источник сжатого воздуха, генератор азота для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.[0028] FIG. 3B illustrates an example of a printing system having a compressed air source, a nitrogen generator for controlling oxygen and inert gas levels in the passivation region of a printer.

[0029] Фиг. 4A - страница, отпечатанная с использованием однопроходных белых чернил для струйной печати с УФ закреплением, состав которых позволяет закреплять их с помощью светодиодного источника света.[0029] FIG. 4A is a page printed using single-pass white ink for UV inkjet printing, the composition of which allows them to be fixed using an LED light source.

[0030] Фиг. 4B - страница, отпечатанная путем применения источника высокочистого азота поверх нанесенных белых чернил, когда она проходит под блоком закрепления, который изменяет поверхностное закрепление и создает глянцевую закрепленную твердую поверхность. [0030] FIG. 4B is a page printed by applying a high-purity nitrogen source over the deposited white ink as it passes under the fusing unit, which changes the surface fusion and creates a glossy fused solid surface.

[0031] Фиг. 4C - страница, отпечатанная путем применения источника азота более низкой чистоты поверх нанесенных чернил, когда она проходит под блоком закрепления, который изменяет поверхностное закрепление и позволяет получить глянцевую закрепленную поверхность.[0031] FIG. 4C is a page printed by applying a lower purity nitrogen source on top of the ink when it passes under the fusing unit, which changes the surface fusion and provides a glossy fused surface.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0032] Предусмотрены системы и способы введения, по меньшей мере, частично инертного газа в область закрепления печатающего устройства для поддержки идеального закрепления чернил.[0032] Systems and methods are provided for introducing at least partially inert gas into the fixing region of the printing apparatus to support perfect ink fixing.

[0033] В целях изобретения, термин “инертный” относится к атмосфере, имеющей сниженный уровень любого вещества, которое препятствует достижению нужной степени закрепления чернил. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления, “инертный” относится к атмосфере, имеющей сниженный уровень газообразного кислорода, хотя это делается за счет повышенных уровней азота, специалисты в данной области техники, на основании этого описания, без труда поймут, что “инертный” может относиться к снижению содержания кислорода посредством других нереактивных газов.[0033] For the purposes of the invention, the term “inert” refers to an atmosphere having a reduced level of any substance that prevents the achievement of the desired degree of ink fixation. In currently preferred embodiments, “inert” refers to an atmosphere having a reduced level of gaseous oxygen, although this is due to increased levels of nitrogen, those skilled in the art, based on this description, will readily understand that “inert” can relate to lower oxygen levels through other non-reactive gases.

[0034] Как объяснено выше, согласно современному уровню развития струйной печати, для закрепления чернил грунтовочного слоя используются лампы высокой мощности. Как упомянуто выше, эти системы не позволяют осуществлять двухэтапный процесс печати грунтовочного слоя и покровного слоя последовательно из-за проблем закрепления и тепловыделения. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, светодиоды (СИД) используются для усовершенствования громоздких, горячих систем, отвечающих уровню техники. Дополнительно, СИД повышают однородность закрепления и увеличивает срок эксплуатации принтера. Согласно изобретению, усовершенствованный процесс закрепления позволяет сконструировать низкопрофильную установку закрепления с низким тепловыделением, которая не требует сегментированного, двухпринтерного процесса.[0034] As explained above, according to the current level of development of inkjet printing, high power lamps are used to fix the ink of the primer layer. As mentioned above, these systems do not allow the two-step printing process of the primer layer and topcoat sequentially due to fixing problems and heat dissipation. In currently preferred embodiments of the invention, light emitting diodes (LEDs) are used to improve bulky, hot systems of the prior art. Additionally, LEDs increase fusion uniformity and extend the life of the printer. According to the invention, an improved curing process allows the construction of a low-profile curing unit with low heat generation, which does not require a segmented, two-printers process.

[0035] В некоторых вариантах осуществления изобретения инертная (с пониженным содержанием кислорода) атмосфера поступает в область закрепления печатающего устройства для получения достаточного закрепления при использовании чернил, которые закрепляются посредством свободно-радикального механизма, который инициируется актиничным излучением. Неожиданно было обнаружено, что использование более высоких уровней чистоты не дает требуемых поверхностных характеристик и что управление уровнем кислорода в инертном газе дает лучшие результаты.[0035] In some embodiments of the invention, an inert (low oxygen) atmosphere enters the fixing region of the printing apparatus to obtain sufficient fixing using ink that is fixed by a free radical mechanism that is triggered by actinic radiation. It was unexpectedly discovered that using higher levels of purity does not give the required surface characteristics and that controlling the oxygen level in an inert gas gives better results.

[0036] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, уровень кислорода в инертном газе регулируется для управления поверхностными характеристиками слоев печати.[0036] In currently preferred embodiments of the invention, the oxygen level in the inert gas is controlled to control the surface characteristics of the print layers.

[0037] Также в предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления, белые чернила для струйной печати с ультрафиолетовым (УФ) закреплением наносятся на основу в, по меньшей мере, частично пассивированной атмосфере. В некоторых вариантах осуществления изобретения, белые чернила выступают в роли грунтовочного слоя для одного или более последующих слоев цветных чернил.[0037] Also in currently preferred embodiments, white ink for UV inkjet printing is applied to the substrate in an at least partially passivated atmosphere. In some embodiments of the invention, white ink acts as a primer for one or more subsequent layers of color ink.

[0038] Фиг. 1A иллюстрирует устройство 100 струйной печати, сконфигурированное для нанесения грунтовочного слоя, который закрепляется с помощью матрицы светодиодов (СИД) до нанесения слоя цветных чернил на закрепленный грунтовочный слой. Устройство 100 струйной печати, по меньшей мере, содержит стол 102, печатающую головку 103 для нанесения грунтовочного слоя, область 106 закрепления с закрепительной лампой 14 и область 105 цветной печати, имеющую множество печатающих головок.[0038] FIG. 1A illustrates an inkjet printing apparatus 100 configured to apply a primer layer that is fixed using an array of light emitting diodes (LEDs) prior to applying a color ink layer to a fixed primer layer. The inkjet printing apparatus 100 at least comprises a table 102, a print head 103 for applying a primer layer, a fixing area 106 with a fixing lamp 14, and a color printing area 105 having a plurality of print heads.

[0039] Согласно фиг. 1A, основа 101 проходит по столу 102, как указано стрелкой, и направляется через ряд аппликаторов печати. Основа 101 сначала обрабатывается набором печатающих головок 103 для нанесения грунтовочного слоя для нанесения грунтовочного покрытия на основу. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, печатающие головки 103 для нанесения грунтовочного слоя сконфигурированы для эжекции белых чернил. В некоторых вариантах осуществления изобретения, печатающие головки 103 для нанесения грунтовочного слоя сконфигурированы для нанесения заливочного слоя белых чернил, чтобы покрыть, по существу, всю поверхность основы 101. В некоторых других вариантах осуществления изобретения, печатающие головки 103 для нанесения грунтовочного слоя сконфигурированы для точечного окрашивания конкретных областей основы 101, которые затем будут принимать слой наложенной цветной печати (как объяснено ниже) или которые в противном случае останутся белыми. Специалисты в данной области техники на основании этого раскрытия легко поймут, что разнообразные методы нанесения грунтовочного слоя, известные в настоящее время или перспективные, так или иначе будут опираться на принципы изобретения, раскрытого здесь в общем плане.[0039] Referring to FIG. 1A, the base 101 passes along the table 102, as indicated by the arrow, and is guided through a series of print applicators. The base 101 is first treated with a set of printheads 103 for applying a primer to apply a primer to the base. In currently preferred embodiments of the invention, the printheads 103 for applying a primer layer are configured to eject white ink. In some embodiments of the invention, the printheads 103 for applying a primer layer are configured to apply a fill layer of white ink to cover substantially the entire surface of the substrate 101. In some other embodiments of the invention, the printheads 103 for applying a primer layer are configured for spot dyeing specific areas of the base 101, which will then receive a layer of superimposed color printing (as explained below) or which otherwise will remain white. Those skilled in the art based on this disclosure will easily understand that a variety of methods for applying a primer layer, currently known or promising, will in one way or another rely on the principles of the invention, disclosed here in general terms.

[0040] Основа 101 принимает, по меньшей мере, некоторый грунтовочный слой чернил до транспортировки в область 106 закрепления устройства 100 струйной печати. Область 106 закрепления включает в себя закрепительную лампу 104, подвергающую грунтовочный слой воздействию электромагнитного излучения и, таким образом, закрепляющую нанесенные чернила. Как объяснено выше, в предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения закрепительная лампа 104 содержит светодиоды (СИД). Однако специалистам в данной области техники, на основании раскрытия, нетрудно понять, что в равной степени применимы и другие типы технологии освещения.[0040] The base 101 receives at least some ink primer before being transported to the fixing area 106 of the ink jet printing apparatus 100. The fusing region 106 includes a flickering lamp 104 exposing the primer to electromagnetic radiation and thus fusing the applied ink. As explained above, in currently preferred embodiments of the invention, the fixture lamp 104 comprises light emitting diodes (LEDs). However, it will be readily understood by those skilled in the art based on the disclosure that other types of lighting technology are equally applicable.

[0041] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, закрепительная лампа 104 сконфигурирована для излучения света в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Однако специалисты в данной области техники на основании этого раскрытия легко поймут, что некоторые другие видимые и невидимые цвета и уровень яркости в равной степени применимы для достижения изобретения, раскрытого здесь в общем плане.[0041] In the currently preferred embodiments of the invention, the fixture lamp 104 is configured to emit light in the ultraviolet (UV) range. However, those skilled in the art, based on this disclosure, will readily realize that some other visible and invisible colors and brightness level are equally applicable to the achievement of the invention disclosed here in general terms.

[0042] Затем основа 101 с закрепленным грунтовочным слоем транспортируется в область 105 цветной печати. Как показано на фиг. 1A, область 105 печати включает в себя печатающие головки, задающие цветовую модель CMYK. Однако специалистам в данной области техники, на основании раскрытия, нетрудно понять, что другие цветовые модели, известные в настоящее время или перспективные, в равной степени применимы для осуществления изобретения, раскрытого здесь в общем плане.[0042] Then, the base 101 with the fixed primer layer is transported to the color printing area 105. As shown in FIG. 1A, the print region 105 includes print heads defining a CMYK color model. However, it will be readily understood by those skilled in the art based on the disclosure that other color models currently known or promising are equally applicable to the practice of the invention disclosed herein in general terms.

[0043] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, белые чернила струйной печати с УФ закреплением для нанесения грунтовочного слоя наносятся на основу и закрепляются с использованием источников света на основе СИД при управляемом уровне инертного газа, например азота. Фиг. 1B иллюстрирует вид области печати устройства 199 струйной печати, сконфигурированного для нанесения грунтовочного слоя на основу при управляемом уровне азота, который закрепляется с помощью матрицы светодиодов (СИД) до нанесения слоя цветных чернил на закрепленный грунтовочный слой.[0043] In presently preferred embodiments of the invention, UV ink-jet white ink for applying a primer is applied to the substrate and fixed using LED-based light sources at a controlled level of inert gas, such as nitrogen. FIG. 1B illustrates a view of a print region of an inkjet printing apparatus 199 configured to apply a primer to a substrate at a controlled nitrogen level, which is fixed using an array of light emitting diodes (LEDs) prior to applying a color ink layer to the fixed primer.

[0044] Фиг. 1B иллюстрирует устройство 199 струйной печати со столом 198 для поддержки основы (не показана) в направлении стрелок. Набор печатающих головок для нанесения грунтовочного слоя 197 сконфигурирован для нанесения грунтовочного слоя чернил при транспортировке основы под ними. Основа с нанесенным на нее грунтовочным слоем транспортируется через область 196 пассивации, содержащую аппликатор 195 инертного газа. Затем основа перемещается в область 194 закрепления с закрепительной лампой 193 и область 192 цветной печати, имеющую множество печатающих головок 191.[0044] FIG. 1B illustrates an inkjet printing apparatus 199 with a table 198 for supporting a substrate (not shown) in the direction of the arrows. A set of printheads for applying a primer layer 197 is configured to apply a primer layer of ink when transporting the substrate underneath. The base with the primer applied thereon is transported through a passivation region 196 containing an inert gas applicator 195. Then, the base is moved to the fixing area 194 with the fixing lamp 193 and the color printing area 192 having a plurality of print heads 191.

[0045] Хотя на фиг. 1B представлена система для подачи в область закрепления пассивирующего газа в принтере с неподвижной печатающей головкой, имеющей стол для поддержки движущейся основы, специалистам в данной области техники, на основании этого раскрытия, нетрудно понять, что пассивирующий газ можно использовать в любой области закрепления для принтера любого типа, известного в настоящее время или перспективного.[0045] Although in FIG. 1B shows a system for supplying passivation gas to the fixing region in a printer with a fixed print head having a table for supporting a moving substrate, it will be readily understood by those skilled in the art based on this disclosure that passivation gas can be used in any fixing region for any printer the type currently known or promising.

[0046] Фиг. 2 иллюстрирует процесс 200 нанесения чернил светового закрепления в области пассивации согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Процесс 200 начинается с инициирования 201 задания печати, которое предусматривает транспортировку основы через ряд областей или зон поточной печати. Сначала основа транспортируется 202 в зону печати грунтовочного слоя, где грунтовочный слой наносится 203 на основу. Грунтовочный слой, предпочтительно, является белым.[0046] FIG. 2 illustrates a process 200 for applying light curing ink in a passivation region according to some embodiments of the invention. The process 200 begins with the initiation 201 of a print job, which involves transporting the substrate through a series of areas or zones of in-line printing. First, the substrate is transported 202 to the print zone of the primer layer, where the primer layer is applied 203 to the substrate. The primer layer is preferably white.

[0047] Затем основа с нанесенным на нее грунтовочным слоем транспортируется 204 в зону пассивации печатающего устройства, где основа обрабатывается 205 пассивирующим газом. Затем основа транспортируется 206 в область закрепления и освещается 207, что приводит к закреплению грунтовочного слоя. Наконец, основа с закрепленным грунтовочным слоем транспортируется 208 в область нанесения верхнего покровного слоя, где на нее наносится 209 верхний покровный слой.[0047] Then, the substrate with the primer applied thereon is transported 204 to the passivation zone of the printing apparatus, where the substrate is treated with 205 passivating gas. Then the base is transported 206 to the fixing area and illuminated 207, which leads to the fixing of the primer layer. Finally, the base with a fixed primer layer is transported 208 to the area of application of the upper coating layer, where 209 the upper coating layer is applied to it.

[0048] При использовании системы и процесса, в целом, описанных на фиг. 1B и фиг. 2, качество поверхности отпечатанного изображения и межслоевая адгезия последующих цветных слоев зависят от конкретной смеси окружающей атмосферы, т.е. воздуха, и пассивирующего газа. Качество поверхности относится к окончательной обработке изображения, т.е. гладкости. Межслоевая адгезия относится к относительной простоте или трудности удаления цветного слоя чернил с белого слоя путем нанесения царапин или посредством поперечной штриховки и испытания методом клейкой ленты. Используя тот факт, что атрибуты печати изменяются с изменением смесей состава атмосферы, авторы изобретения провели эксперименты, чтобы установить, насколько изменение уровней азота и кислорода, присутствующих в области пассивации процесса печати, влияет на качество отпечатанного изображения.[0048] When using the system and process generally described in FIG. 1B and FIG. 2, the surface quality of the printed image and the interlayer adhesion of subsequent color layers depend on the particular mixture of the surrounding atmosphere, i.e. air, and passivating gas. Surface quality refers to the final processing of the image, i.e. smoothness. Interlayer adhesion refers to the relative simplicity or difficulty of removing a colored ink layer from a white layer by applying scratches or by cross-hatching and testing by adhesive tape. Using the fact that printing attributes change with changing mixtures of atmospheric composition, the inventors conducted experiments to establish how much the change in the levels of nitrogen and oxygen present in the passivation region of the printing process affects the quality of the printed image.

[0049] Авторы изобретения установили, что высокий уровень чистоты азота дает гладкую белую поверхность, на которой последующий слой цветных чернил, при нанесении на эту поверхность, распределяется и дает изображение высокого качества. На этой поверхности, несмотря на хорошее качество печати, мы обнаружили слабую межслоевую адгезию между цветными чернилами и белым слоем. С другой стороны, закрепление белого слоя без использования инертного газа приводит к хорошей межслоевой адгезии. Хорошая межслоевая адгезия в целом описывает основу с нанесенной на нее печатью, с которой трудно удалить цветной слой чернил с белого слоя путем нанесения царапин или посредством поперечной штриховки и испытания методом клейкой ленты. В этих случаях, несмотря на достаточную межслоевую адгезию, наблюдалось слабое распределение второго слоя цветных чернил на недостаточно закрепленном белом слое, в результате чего получалось дефектное изображение с наблюдаемыми линиями между отдельными струями.[0049] The inventors have found that a high level of nitrogen purity gives a smooth white surface on which a subsequent layer of color ink, when applied to this surface, is distributed and gives a high quality image. On this surface, despite the good print quality, we found weak interlayer adhesion between color inks and the white layer. On the other hand, fixing the white layer without using an inert gas leads to good interlayer adhesion. Good interlayer adhesion generally describes a printable substrate with which it is difficult to remove a colored ink layer from a white layer by scratching or by cross-hatching and testing with adhesive tape. In these cases, despite sufficient interlayer adhesion, a weak distribution of the second layer of color ink on an insufficiently fixed white layer was observed, resulting in a defective image with observed lines between the individual jets.

[0050] Таким образом, желательно иметь возможность управления количеством азота и кислорода в процессе закрепления для управления качеством печати. На самом деле, предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения предусматривают процесс, в котором инертный газ, окутывающий область, где УФ свет падает на свеженанесенные чернила, имеет управляемый уровень кислорода, для получения поверхностных характеристик. В конкретном варианте осуществления, белые чернила для струйной печати наносятся на основу и светодиодная лампа используется для закрепления чернил при управляемой концентрации кислорода для получения требуемых характеристик, т.е. достаточного разброса наносимых впоследствии чернил и хорошей межслоевой адгезии.[0050] Thus, it is desirable to be able to control the amount of nitrogen and oxygen in the fixing process to control print quality. In fact, presently preferred embodiments of the invention provide a process in which an inert gas enveloping a region where UV light is incident on freshly applied ink has a controlled oxygen level to obtain surface characteristics. In a particular embodiment, white inkjet ink is applied to the substrate and an LED lamp is used to fix the ink at a controlled oxygen concentration to obtain the desired characteristics, i.e. sufficient spread of subsequently applied ink and good interlayer adhesion.

[0051] В некоторых вариантах осуществления изобретения, статический состав пассивирующего газа устанавливается на основании результирующих характеристик печати и используется исключительно этот состав. В некоторых других вариантах осуществления изобретения, контроллер, сконфигурированный для регулировки состава пассивирующего газа, динамически конфигурируется так, чтобы результирующие характеристики печати можно было регулировать.[0051] In some embodiments of the invention, the static composition of the passivating gas is set based on the resulting print characteristics and this composition is used exclusively. In some other embodiments, a controller configured to adjust the composition of the passivating gas is dynamically configured so that the resulting print characteristics can be adjusted.

[0052] В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, система печати включает в себя контроллер пассивирующего газа для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера.[0052] In currently preferred embodiments of the invention, the printing system includes a passivating gas controller for controlling oxygen and inert gas levels in the passivation region of the printer.

[0053] Фиг. 3A иллюстрирует пример системы 300 печати, имеющей принтер 305, источник 301 азота, источник 302 воздуха, тройниковый соединитель 303 и воздушный клапан 304 для управления уровнями кислорода и инертного газа в области пассивации принтера 305. Принтер 305 принимает задания печати от одного или более компьютеров 306.[0053] FIG. 3A illustrates an example of a printing system 300 having a printer 305, a nitrogen source 301, an air source 302, a tee connector 303, and an air valve 304 for controlling oxygen and inert gas levels in the passivation region of the printer 305. The printer 305 receives print jobs from one or more computers 306 .

[0054] Согласно фиг. 3A, высокочистый состав газообразного азота из источника 301 азота намеренно загрязняется кислородом из источника 302 воздуха. Расход воздуха из источника 302 воздуха измеряется с использованием воздушного клапана 304 для управления степенью намеренного загрязнения воздуха. В некоторых вариантах осуществления изобретения, источником воздуха является воздушный насос. В некоторых других вариантах осуществления источником воздуха является контейнер со сжатым кислородом.[0054] Referring to FIG. 3A, the high-purity nitrogen gas composition from the nitrogen source 301 is intentionally contaminated with oxygen from the air source 302. Air flow from air source 302 is measured using air valve 304 to control the degree of intentional air pollution. In some embodiments, the air source is an air pump. In some other embodiments, the air source is a compressed oxygen container.

[0055] В некоторых вариантах осуществления, тройниковый соединитель 303 соединен с источником 301 азота, источником 302 воздуха и аппликатором азота (не показан) в принтере 305. Чистота источника азота является фиксированной, таким образом, при открытии воздушного клапана, чистота потока азота снижается. В предпочтительных в настоящее время вариантах осуществления изобретения, аппликатор азота располагается до светодиодной лампы (не показана), как объяснено выше.[0055] In some embodiments, the tee connector 303 is connected to a nitrogen source 301, an air source 302, and a nitrogen applicator (not shown) in the printer 305. The purity of the nitrogen source is fixed, so when the air valve is opened, the purity of the nitrogen flow is reduced. In currently preferred embodiments of the invention, the nitrogen applicator is located up to the LED lamp (not shown), as explained above.

[0056] В некоторых вариантах осуществления изобретения, воздушный клапан 304 соединен с компьютером 306 пользователя. Компьютер 306 пользователя, по меньшей мере, содержит процессор, память, дисплей, устройство пользовательского ввода и графический пользовательский интерфейс. Согласно этим вариантам осуществления, пользователь может регулировать уровни для состава газа, поступающего на принтер 305. Соответственно, пользователь может регулировать результирующее качество печати. В некоторых вариантах осуществления, принтер 305 принимает задание печати от первого компьютера, и дополнительный компьютер управляет чистотой пассивирующего газа. В некоторых других вариантах осуществления, один и тот же компьютер инициирует задания печати и управляет уровнем чистоты инертного газа.[0056] In some embodiments, the air valve 304 is connected to a user computer 306. The user computer 306 at least comprises a processor, a memory, a display, a user input device, and a graphical user interface. According to these embodiments, the user can adjust the levels for the gas composition entering the printer 305. Accordingly, the user can adjust the resulting print quality. In some embodiments, the printer 305 receives the print job from the first computer, and the secondary computer controls the purity of the passivating gas. In some other embodiments, the same computer initiates print jobs and controls the level of inert gas purity.

[0057] В некоторых других вариантах осуществления изобретения, мембранный генератор азота используется для подачи пассивирующего газа, при этом давление и расход поступающего воздуха используются для управления уровнем кислорода пассивирующего газа. Эти варианты осуществления заменяют варианты осуществления, предусматривающие использование источника азота, источника воздуха и смесителя. На самом деле, устранение резервуаров азота или кислорода избавляет от необходимости в расходуемых резервуарах азота или кислорода, которые постоянно требуют замены и могут быть дороги. Кроме того, устранение резервуаров дополнительно уменьшает площадь основания системы.[0057] In some other embodiments, a membrane nitrogen generator is used to supply passivating gas, and the pressure and flow rate of the incoming air are used to control the oxygen level of the passivating gas. These embodiments replace the embodiments involving the use of a nitrogen source, an air source, and a mixer. In fact, eliminating nitrogen or oxygen reservoirs eliminates the need for consumable nitrogen or oxygen reservoirs that constantly require replacement and can be expensive. In addition, the elimination of reservoirs further reduces the base area of the system.

[0058] В некоторых вариантах осуществления изобретения, процесс адсорбционного разделения газов используется для генерации азота. В некоторых других вариантах осуществления, для генерации азота используется мембрана для разделения газов. Согласно вариантам осуществления, в которых используется мембрана, источник сжатого воздуха обеспечивает воздух, который сначала очищается для удаления паров масла или водяного пара. Затем очищенный, сжатый воздух пропускается через ряд мембран для выделения кислорода из воздуха, в результате чего газ приобретает более высокие уровни азота. Результирующим количеством азота в результирующем газе можно управлять путем изменения давления в системе и расхода воздуха, проходящего через систему. Соответственно, результирующий пассивирующий газ является управляемым.[0058] In some embodiments, an adsorption gas separation process is used to generate nitrogen. In some other embodiments, a gas separation membrane is used to generate nitrogen. According to embodiments using a membrane, the compressed air source provides air that is first cleaned to remove oil or water vapor. Purified, compressed air is then passed through a series of membranes to release oxygen from the air, resulting in the gas acquiring higher levels of nitrogen. The resulting amount of nitrogen in the resulting gas can be controlled by changing the pressure in the system and the flow rate of air passing through the system. Accordingly, the resulting passivating gas is controllable.

[0059] Фиг. 3B иллюстрирует пример системы 399 печати, имеющий источник 398 сжатого воздуха, генератор 397 азота и расходомер 396, и принтер 395.[0059] FIG. 3B illustrates an example printing system 399 having a compressed air source 398, a nitrogen generator 397, and a flow meter 396, and a printer 395.

[0060] Источник 398 сжатого воздуха присоединен к впускному отверстию генератора 397 азота. Чистотой выделенного азота, выходящего из генератора, управляют давлением и расходом газа, проходящего через мембрану(ы) генератора 397 азота. С увеличением давления, выходная чистота азота увеличивается. С увеличением расхода газа через мембрану выходная чистота уменьшается. Выпускное отверстие генератора 397 азота присоединено к впускному отверстию расходомера 396 для управления количеством азота, подаваемого на принтер 395. Выпускное отверстие расходомера присоединено к аппликатору азота (не показан). Аппликатор азота располагается в принтере 395 до закрепительной лампы, благодаря чему закрепление происходит в управляемой атмосфере.[0060] A compressed air source 398 is connected to the inlet of the nitrogen generator 397. The purity of the nitrogen released from the generator is controlled by the pressure and flow rate of the gas passing through the membrane (s) of the nitrogen generator 397. With increasing pressure, the output purity of nitrogen increases. With increasing gas flow through the membrane, the output purity decreases. The outlet of the nitrogen generator 397 is connected to the inlet of the flow meter 396 to control the amount of nitrogen supplied to the printer 395. The outlet of the flow meter is connected to a nitrogen applicator (not shown). The nitrogen applicator is located in the printer 395 before the fixation lamp, so that the fixation takes place in a controlled atmosphere.

[0061] В любом из вариантов осуществления, соединение с аппликатором азота может разрываться, и датчик O₂ может располагаться последовательно для определения его концентрации в N₂.[0061] In any of the embodiments, the connection to the nitrogen applicator may be broken and the O ₂ sensor may be arranged in series to determine its concentration in N ₂ .

[0062] В некоторых вариантах осуществления изобретения, генератор 397 азота соединен с компьютером 394 пользователя. Компьютер 394 пользователя, по меньшей мере, содержит процессор, память, дисплей, устройство пользовательского ввода и графический пользовательский интерфейс. Согласно этим вариантам осуществления, пользователь может регулировать уровни для состава газа, поступающего на принтер 395. Соответственно, пользователь может регулировать результирующее качество печати.[0062] In some embodiments, the nitrogen generator 397 is connected to a user computer 394. The user computer 394 at least comprises a processor, a memory, a display, a user input device, and a graphical user interface. According to these embodiments, the user can adjust the levels for the composition of the gas entering the printer 395. Accordingly, the user can adjust the resulting print quality.

[0063] Специалистам в данной области техники очевидно, что изобретение можно реализовать в других конкретных формах не выходя за рамки его сущности или существенных характеристик. Аналогично, конкретные наименования и разделение деталей, признаков, атрибутов и других аспектов не являются обязательными или значимыми, и механизмы, реализующие изобретение или его признаки, могут иметь разные наименования, разделения и/или форматы. Соответственно, раскрытие изобретения призвано иллюстрировать, но не ограничивать, объем изобретения, который изложен в нижеследующей формуле изобретения.[0063] It will be apparent to those skilled in the art that the invention can be implemented in other specific forms without departing from its spirit or essential characteristics. Similarly, specific names and separation of details, features, attributes, and other aspects are not mandatory or significant, and mechanisms that implement the invention or its features may have different names, divisions, and / or formats. Accordingly, the disclosure of the invention is intended to illustrate, but not limit, the scope of the invention, which is set forth in the following claims.

[0064] Пример[0064] Example

[0065] Ниже описаны примеры процесса печати. Репрезентативные примеры образцов, напечатанных при различных уровнях кислорода, рассмотрены здесь со ссылкой на фиг. 4A, 4B, и 4C.[0065] Examples of a printing process are described below. Representative examples of samples printed at various oxygen levels are discussed herein with reference to FIG. 4A, 4B, and 4C.

[0066] В уровне техники делается упор на снижение энергии, необходимой для закрепления, путем снижения уровня кислорода до возможно более низкого уровня в закрепляющей среде. Приведенный здесь пример демонстрирует, что экстремально низкие уровни кислорода не обеспечивают идеальных характеристик печати. Напротив, существует идеальный диапазон концентрации кислорода, который позволяет добиться оптимальных характеристик печати, включая, но без ограничения, сопротивление царапанию, расплывание точек и адгезию.[0066] In the prior art, emphasis is placed on reducing the energy necessary for fixing by lowering the level of oxygen to the lowest possible level in the fixing medium. The example given here demonstrates that extremely low oxygen levels do not provide ideal print characteristics. On the contrary, there is an ideal range of oxygen concentration that allows for optimal print performance, including, but not limited to, scratch resistance, dot smear, and adhesion.

[0067] В этом примере описан принтер, который наносит белые чернила, состав которых позволяет закреплять их с помощью светодиодного источника света. Эти белые чернила состоят из мономеров и олигомеров акрилата, фотоинициатора, диспергированного пигмента и присадок. Смеси мономеров и олигомеров акрилата найдены в концентрациях от 30 до 70% по весу, более предпочтительно, 40-60% по весу. Смеси фотоинициаторов, выбранных для проведения реакции под светодиодным источником света, найдены в концентрациях 3-15% по весу, более предпочтительно, 5-10% по весу. Диспергированный пигмент состоит из мономеров, олигомеров, диспергирующих агентов и пигмента на основе диоксида титана. Пигмент на основе диоксида титана найден в концентрациях 10-40% по весу, более предпочтительно, 15-30% по весу.[0067] This example describes a printer that applies white ink, the composition of which allows them to be fixed using an LED light source. These white inks are made up of acrylate monomers and oligomers, a photoinitiator, dispersed pigment and additives. Mixtures of acrylate monomers and oligomers are found in concentrations of 30 to 70% by weight, more preferably 40-60% by weight. Mixtures of photoinitiators selected for the reaction under an LED light source are found in concentrations of 3-15% by weight, more preferably 5-10% by weight. The dispersed pigment consists of monomers, oligomers, dispersants and a pigment based on titanium dioxide. Titanium dioxide-based pigment is found in concentrations of 10-40% by weight, more preferably 15-30% by weight.

[0068] В этом примере принтер использует печатающие головки для нанесения белых чернил светодиодного закрепления на прозрачную или цветную основу. После нанесения, ленточный привод принтера перемещает основу с нанесенными чернилами в область применения азота. Применение азота изменяет состав окружающей атмосферы, заменяя пространство над нанесенными белыми чернилами регулируемой по содержанию кислорода атмосферой. Основа и измененная атмосфера продолжает перемещаться в область светодиодного закрепления, где светодиодная лампа закрепляет нанесенные белые чернила. Лента доходит до области наложения цветной печати, где печатающие головки наносят дополнительные цвета на закрепленные белые чернила. Лента продолжает двигаться к ртутной лампе для закрепления дополнительных цветов.[0068] In this example, the printer uses printheads to apply white ink of LED curing to a transparent or color substrate. After application, the tape drive of the printer moves the ink base to the nitrogen application. The use of nitrogen changes the composition of the surrounding atmosphere, replacing the space above the applied white ink with an oxygen-controlled atmosphere. The base and the altered atmosphere continues to move into the LED fusing area, where the LED lamp pins applied white ink. The ribbon reaches the color overlay area where the printheads apply additional colors to the fixed white ink. The tape continues to move toward the mercury lamp to fix additional colors.

[0069] На фиг. 4A, 4B и 4C показаны примеры отпечатков, созданных с помощью белых чернил, закрепленных в атмосферах с различными концентрациями кислорода.[0069] FIG. 4A, 4B and 4C show examples of prints created using white ink fixed in atmospheres with different oxygen concentrations.

[0070] Фиг. 4A - страница, отпечатанная с использованием однопроходных белых чернил для струйной печати с УФ закреплением, состав которых позволяет закреплять их с помощью светодиодного источника света. При закреплении чернил без использования инертной атмосферы, поверхность закрепленных чернил будет иметь матовую окончательную поверхность. Помимо матовости, поверхность закрепленных чернил является более мягкой и может повреждаться при царапании. Слабое поверхностное закрепление не обеспечивает адекватной поверхности для наложения на нее печати, поскольку размеры точек повторно нанесенных чернил не достаточны для достижения сплошной цветовой заливки, и изображения выглядят искаженными, как показано на фиг. 4A. Типичная концентрация кислорода стандартной атмосферы составляет около 21%.[0070] FIG. 4A is a page printed using single-pass white ink for UV inkjet printing, the composition of which allows them to be fixed using an LED light source. When fixing ink without using an inert atmosphere, the surface of the fixed ink will have a matte final surface. In addition to dullness, the surface of the fixed ink is softer and may be damaged by scratching. Weak surface fixing does not provide an adequate surface for printing on it, since the dots of the reprinted ink are not large enough to achieve a solid color fill and the images appear distorted, as shown in FIG. 4A. A typical oxygen concentration of a standard atmosphere is about 21%.

[0071] На фиг. 4B показана страница, отпечатанная путем применения источника высокочистого азота поверх нанесенных белых чернил. Концентрация кислорода в этом примере составляет от 3-0% и, более предпочтительно, 1%-0%. Атмосфера, когда нанесенный чернильный слой проходит под блоком закрепления, изменяет поверхностное закрепление и создает глянцевую, твердую закрепленную поверхность. Белые чернила, закрепленные таким образом, имеют хорошее сопротивление царапанию и нелегко поддаются царапанию. Чернила, нанесенные на этот белый слой, демонстрируют достаточное расплывание точек и хорошее качество, но не имеют хорошей межслоевой адгезии между грунтовочным слоем (в этом случае белым) и повторно нанесенным покровным слоем цветных чернил. Ниже можно наблюдать более высокое качество цветных чернил, нанесенных на белый слой, закрепленный в высокочистом азоте.[0071] FIG. 4B shows a page printed by applying a source of high purity nitrogen over a deposited white ink. The oxygen concentration in this example is from 3-0% and, more preferably, 1% -0%. The atmosphere, when the applied ink layer passes under the fuser, changes the surface fusion and creates a glossy, solid fused surface. White inks fixed in this way have good scratch resistance and are not easy to scratch. The ink applied to this white layer shows sufficient dot fading and good quality, but does not have good interlayer adhesion between the primer layer (in this case white) and the re-applied coating layer of color ink. Below you can observe a higher quality of color inks deposited on a white layer fixed in high-purity nitrogen.

[0072] На фиг. 4C показана страница, отпечатанная путем применения промежуточного уровня кислорода поверх нанесенных белых чернил. Концентрация кислорода в этом примере составляет 10-3% и, более предпочтительно, 3-4%. Атмосфера, при прохождении нанесенного чернильного слоя через область закрепления, изменяет поверхностное закрепление и позволяет обеспечить глянцевую закрепленную поверхность. Белые чернила, закрепленные таким образом, имеют хорошее сопротивление царапанию и нелегко поддаются царапанию. В отличие от белого слоя, закрепленного при наименьшем уровне кислорода, образцы также имеют хорошую межслоевую адгезию между закрепленным грунтовочным слоем (белым) и закрепленным повторно нанесенным слоем (цветными чернилами). Более высокое качество цветных чернил, нанесенных на белый слой, закрепленный в высокочистом азоте, может проявляться таким же образом, как в примере 4B печати в высокочистом азоте.[0072] FIG. 4C shows a page printed by applying an intermediate level of oxygen over a deposited white ink. The oxygen concentration in this example is 10-3% and, more preferably, 3-4%. The atmosphere, when the applied ink layer passes through the fixing region, changes the surface fixing and allows for a glossy fixed surface. White inks fixed in this way have good scratch resistance and are not easy to scratch. Unlike the white layer, fixed at the lowest oxygen level, the samples also have good interlayer adhesion between the fixed primer layer (white) and the fixed re-applied layer (color ink). Higher quality color inks deposited on a white layer fixed in high purity nitrogen can appear in the same manner as in example 4B printing in high purity nitrogen.

Claims

1. The printing device containing
a gas source configured to provide oxygen and provide a non-reactive gas for the passivating gas,
a primer coating region comprising at least one printhead for applying an ink jet primer,
a passivation area comprising at least one passivating gas applicator and at least one lighting source, said passivated gas source of controlled purity being in fluid communication with said at least one passivating gas applicator,
a controller configured to control the oxygen level and the level of the non-reactive gas to change the composition of the passivating gas provided by the specified gas source, and
printer containing
a sequential in-line printing assembly comprising a printhead for applying a primer layer, a passivating gas applicator,
a fastening area configured to provide lighting,
a printhead for applying a topcoat and a transport system for sequentially transporting the substrate through the aforementioned sequential in-line printing assembly so that the substrate is sequentially treated with primer ink, a passivating gas atmosphere, fixing light from the fixing area, and ink for the top coating,
wherein the gas source is fluidly coupled to said passivating gas applicator, the passivating gas being delivered to said sequential in-line printing assembly via said passivating gas applicator, and
the controller is configured to control the oxygen level and the level of the non-reactive gas in the composition of said passivating gas for oxygen delivery by means of said passivating gas applicator in a concentration range that allows both sufficient distribution of the topcoat ink and interlayer adhesion between the primer ink and the topcoat ink .

2. The printing device according to claim 1, in which the non-reactive gas contains nitrogen, and said gas source contains
a source of gaseous nitrogen under pressure to provide nitrogen,
a compressed air source to provide oxygen containing air,
tee connector containing
first fluid inlet
said source of gaseous nitrogen under pressure,
a second inlet in fluid communication with said compressed air source, and
an outlet in fluid communication with said passivating gas applicator, and
an air valve connected between said compressed air source and said tee connector, said air valve being configured to control the flow of said air to said tee connector, thereby controlling the level of oxygen and the level of nitrogen exiting said outlet.

3. The printing device according to claim 2, further comprising a computer connected to said air valve,
wherein said computer comprises a processor, a memory,
user input device, and user interface;
wherein said computer is configured to receive instructions from a user through said user interface and control air flow to said tee connector.

4. The printing device according to claim 1, wherein said non-reactive gas contains nitrogen and said gas source contains
a source of compressed air for supplying air having a chemical composition including nitrogen and oxygen,
a nitrogen generator having an air inlet in fluid communication with said source of compressed air, and an outlet in fluid communication with said passivating gas applicator, said nitrogen generator being configured to increase the level of nitrogen in said chemical composition to form a passivating gas, and
an air valve connected between said compressed air source and said passivating gas applicator, said air valve being configured to control the flow of said passivating gas to said passivating gas applicator.

5. The printing device according to claim 1, in which said print head for applying a primer coating contains a print head for printing in white.

6. The printing apparatus according to claim 1, wherein said printing head for applying a topcoat comprises a plurality of printheads, wherein at least one of said plurality of printheads is configured to distribute a clear primer.

7. The printing device according to claim 6, wherein said print head for applying a top coating comprises a plurality of print heads, wherein at least one of the plurality of print heads is configured to distribute color from a standard ink set.

8. The printing apparatus according to claim 1, wherein the fixing region comprises a plurality of light emitting diodes (LEDs).

9. The printing device according to claim 1, in which the variable oxygen level is additionally configured to change the spread of the dots of the above-mentioned ink of the top coating.

10. The printing apparatus of claim 1, wherein the variable oxygen level is further configured to change scratch resistance of any of the aforementioned primer inks and the aforementioned topcoat inks.

11. A method for controlling the quality of a print job, in which a print medium is prepared by configuring a controller for controlling the oxygen level and the level of non-reactive gas to change the composition of the passivating gas emitted by the passivating gas source,
configuring the application area of the primer, configuring the passivation area, configuring the anchoring area, configuring the topcoat area, and
configuring the transport for transporting the substrate sequentially through said primer coating area, passivation area, fixing area and topcoat area,
initiating a print job for applying and fixing the primer layer of ink and applying a layer of top coating of ink on the base,
applying, in said area of applying a primer layer, said primer layer of ink to said substrate, thereby forming a substrate with a primer applied,
exposure, in said passivation region, to a substrate with a primer layer, with an atmosphere at least partially consisting of said passivating gas emitted by a source of passivating gas, which, when present in the fixing region, contributes to the fixing process, thereby forming a ready-to-fix base ,
lighting ready to fix the base in the mentioned area of the fixation of electromagnetic radiation, thereby forming a base with a fixed primer layer,
applying, in said region of the topcoat, a topcoat of ink to said base with a fixed primer layer and
controlling, by said controller, said oxygen level and non-reactive gas level to change said composition of the emitted passivating gas in said atmosphere to provide oxygen in a range that allows both sufficient distribution of the ink topcoat layer and interlayer adhesion between said ink primer layer and the topcoat layer ink.

12. The method according to p. 11, in which the non-reactive gas contains nitrogen and which further comprises
Configuring a source of gaseous nitrogen under pressure to provide nitrogen,
configuring a compressed air source to provide oxygen containing air,
Configuring a tee connector including
myself
configuring a first inlet in fluid communication with said nitrogen gas source under pressure,
configuring a second inlet in fluid communication with said compressed air source, and
configuring an outlet in fluid communication with said passivating gas applicator, and
configuring an air valve connected between said compressed air source and said tee connector, said air valve controlling the flow of air to said tee connector, thereby controlling the level of oxygen and the level of nitrogen exiting said outlet.

13. The method of claim 12, further comprising configuring a computer connected to said air valve, said computer comprising a processor, memory, and
user interface, and
said computer is configured to receive instructions from a user through said user interface and control air flow to said tee connector.

14. The method according to p. 11, in which the non-reactive gas contains nitrogen, and the method further comprises
configuring a source of compressed air to supply air having a chemical composition including nitrogen and oxygen,
configuring a nitrogen generator having an air inlet in fluid communication with said compressed air source and an outlet in fluid communication with said passivating gas applicator, said nitrogen generator being configured to increase the level of nitrogen in said chemical composition, and
configuring an air valve connected between said compressed air source and said passivating gas applicator, said air valve controlling a flow having said chemical composition to said passivating gas applicator.

15. The method according to p. 11, in which the said application of a primer layer of ink on said base comprises applying white ink.

16. The method of claim 11, wherein said applying the upper ink coating includes applying color ink using a CMYK color model.

17. The method of claim 11, wherein said at least one lighting source comprises one or more light emitting diodes (LEDs).

18. The method according to p. 11, in which a change in said composition of a passivating gas changes the spreading of the points of said upper coating.

19. The method of claim 11, wherein changing said passivating gas composition changes scratch resistance of any of said ink primer layer and said ink topcoat layer.

20. A machine-readable medium containing executable instructions that, when executed on a computer, implement the method of claim 11.

21. A method for dynamically managing surface attributes of a print job, in which
configure a user-controlled computer having an interface for changing a variable of the printing method,
a user-controlled computer is operatively connected to a source of passivating gas to deliver an inert gas mixture, while a user-controlled computer is configured to control the oxygen level and the level of non-reactive gas to change the composition of the inert gas mixture, and a printer containing a primer coating region, a passivation region, a fixing region is configured , topcoat area and
transport for sequentially transporting the substrate through the aforementioned application area of the primer layer, the passivation area, the fixing area and the topcoat
quickly connect a user-controlled computer to a printer,
accept instructions by a user-controlled computer to change the variable of the printing method,
initiating a print job for applying and fixing the ink primer layer on the basis of and applying an ink topcoat layer to at least a portion of said ink primer layer,
apply, in said area of application of the primer layer, said primer layer of ink on said base, thereby forming a base with a applied primer layer,
acting, in said passivation region, on a substrate with a primer layer, with an atmosphere at least partially consisting of said inert gas mixture, which, when present in the fixing region, facilitates the fixing process, thereby forming a ready-to-fix base,
light the ready-to-fasten base in the said area of fastening by electromagnetic radiation, thereby forming a base with a fixed primer layer,
apply, in said region of the topcoat, a topcoat of ink on said base with a fixed primer layer, wherein
controlling said oxygen level and non-reactive gas level to change the composition of said inert gas mixture in said atmosphere to provide oxygen in a range that allows both sufficient distribution of the ink overcoat layer and interlayer adhesion between said ink primer layer and the ink overlay layer, and
performing printing of the print job on said basis.

22. A method of managing an attribute of a print job, which provides a printing system comprising
a primer coating region comprising at least one printhead for applying an ink jet primer,
a nitrogen gas supply area comprising at least one passivating gas applicator and at least one light emitting diode (LED),
a CMYK print area of a topcoat containing respective CMYK printheads for applying a topcoat,
a transport mechanism for sequentially transporting the base relative to said printing system,
a controlled purity passivating gas source for changing a value of at least one chemical level in the passivating gas sample, said controlled purity passivating gas source comprising
a source of compressed air for supplying air having a chemical composition,
a nitrogen generator having an air inlet,
in fluid communication with said compressed air source and an outlet in fluid communication with said at least one passivating gas applicator, said nitrogen generator being configured to remove oxygen from the air coming from said compressed air source, thereby increasing the level of nitrogen in the chemical composition, and
an air valve connected between said compressed air source and said at least one passivating gas applicator, said air valve controlling the flow of said chemical composition to said at least one passivating gas applicator,
initiate a print job,
at least a portion of the substrate is moved relative to said primer area using said transport mechanism,
ejecting a white ink primer layer onto said substrate in said primer coating region,
moving said portion of said base from said primer coating region to said nitrogen gas supply region using said transport mechanism,
subjecting said ejected white ink layer to an atmosphere with a controlled oxygen level in said nitrogen gas supply region, said atmosphere coming from said passivated gas source of controlled purity,
fixing said ejected white ink layer exposed to the atmosphere using said at least one light emitting diode (LED) light source in said atmosphere,
moving said base portion from said nitrogen gas supply region to said topcoat printing region CMYK using said transport mechanism, and
ejecting colored ink of the upper coating onto said fixed ejected white ink layer in said printing area of the CMYK upper coating using the CMYK color model,
moreover, a change in said at least one chemical level in a passivating gas sample changes at least one print attribute of said print job.