印表機油墨乾燥器單元的製作方法
2023-07-07 12:35:41 2
在列印操作中，液態列印物質，諸如油墨、定影劑、底漆和塗層可應用於基材。承載這樣的物質的基材可被乾燥，例如，使用熱空氣對流、紅外線乾燥器、近紅外乾燥器、聲學乾燥器、氣體乾燥器、射頻乾燥器、微波乾燥器等。
附圖說明
各示例現藉助於非限制性示例通過參考附圖來描述，其中：
圖1為印表機油墨乾燥器單元的示例的簡化示意圖；
圖2示出被在不同波長的光輻照的不同油墨的吸收效率的示例；
圖3示出被紫外光和紅外光輻照的油墨層的蒸發速率的示例；
圖4示出被紫外光輻照的不同著色劑的吸收效率的示例；
圖5為印表機裝置的示例的簡化示意圖；以及
圖6為應用於基材的乾燥列印物質的方法的示例的流程圖。
具體實施方式
圖1示出印表機油墨乾燥器單元100，其包括蒸發來自印表機油墨的溶劑流體（例如，水、乙二醇等）的至少一個紫外光源。光源102可包括紫外光發光二極體（LED），例如300nm LED、375nm LED、395nm LED或410nm LED。在其它示例中，光源102可包括例如雷射二極體或其它雷射裝置。在示例中，從光源102發射的紫外光與比溶劑吸收效率更高的著色劑吸收效率相關聯。乾燥器單元100可引起來自包括至少一種著色劑（例如，顏料或染料）的印表機油墨的溶劑流體的蒸發，其中，溶劑流體（例如，水）的加熱大體上是由於來自著色劑的熱傳遞。在一些示例中，光源在UV範圍內發出相對窄波段的光（例如，具有約20-30nm的帶寬），例如具有在200-400nm之間的中心頻率。
圖2示出以百分比為單位的黃色、品紅、青色和黑色水性（即，水基）油墨中的每種的入射輻射能量對入射輻射波長的吸收效率。對於除了黑色油墨以外的所有油墨，基本上存在兩個吸收區，高達約1000nm的第一吸收區（其中，著色劑以相對高的效率吸收輻射）以及在約2200nm以上的第二吸收區（其中，油墨的水成分吸收輻射（在著色劑未對吸收明顯起作用時，黃色、品紅和青色油墨的吸收效率在該點被溶合））。在印表機油墨乾燥器單元中的紅外熱源可例如發出在例如600-3400nm的區域中的輻射，其峰值在約1200nm。此熱源不產生非黑著色劑或水的高效加熱，意味著能量效率是低的，並且在乾燥過程中所消耗的相應功率是相對高的。例如，在此情況下，青色油墨可吸收約30%的吸收能量，而品紅和黃色油墨吸收的更少。
此外，黑色油墨在此範圍內比其它顏色具有明顯更高的吸收效率，其吸收約75%-95%的入射輻射。此不平衡可意味著在黑色油墨下面的物質可能過熱，例如，在相同基材上的黃色油墨的區域（考慮到，黃色油墨具有在IR區域中為低的著色劑吸收效率）乾燥之前。這可以引起對基材的破壞。
圖3示出在紅外（IR）乾燥和UV乾燥之間對油墨層厚度的水性油墨的蒸發速率的關係。如圖所示，在層厚度減少時，使用IR的乾燥速率下降。這是因為存在更少的水來吸收輻射，如在水蒸發時所看見的。在乾燥過程中，油墨層可初始具有約5µm（微米）的厚度，但對於乾燥的油墨層，此厚度可降低到1µm或更低的厚度。由於溶劑（在此示例中，為水）吸收是層厚度的函數，與第一層厚度相比，乾燥最後幾微米的層厚度需要更多的時間和能量。
然而，如本文所提議的，如果使用UV光，則能量被未被蒸發的著色劑高效吸收，因此能量吸收並因此相應的蒸發速率保持在基本恆定的水平。雖然UV光已用在一些列印過程中，例如引起油墨聚合，供應在此過程中的能量劑量是低的，並且處於未引起溶劑蒸發的水平，以便來乾燥油墨層。在用於引起聚合時，寬帶源（例如，在200nm至1500nm的範圍內具有多個強度峰值的光源）可被採用。
圖4示出黃色Y、品紅M和青色C中的每種的油墨對落入光譜的紫外區域中的入射輻射的波長的吸收光譜。黑色著色劑在此範圍內具有基本上100%的吸收效率。示例LED（在此示例中為被標記為UV LED的395nm LED）在其波段內的輸出強度也被示出（具有任意的垂直標度），395nm LED為已經可用LED的示例。另一此示例為410nm LED。
對於395nm LED，超過90%的能量吸收效率得以在青色、黃色和黑色中實現，而品紅色以約75%的效率吸收能量。因此，在此示例中，吸收效率是相對很好平衡的，不同著色劑吸收效率以小於25%的百分比分離。這意味著不同油墨的加熱差別是相對小的，並且油墨應在類似的時間幀中乾燥，從而減輕如果油墨在差別大的時間幀內乾燥可能導致的過熱。在其它示例中，吸收效率可在30%、20%、15%、10%或5%的範圍內。在一些示例中，吸收效率可在某一範圍內（即，充分相似），使得在具有最低吸收效率的油墨被乾燥之前，過度加熱和/或由於在具有最高吸收效率的油墨下面的物質的過度加熱所造成的損壞是不大可能的或被阻止。
為比較起見，吸收30％入射能量的油墨（例如，如以上討論的）應使用具有75％吸收效率的油墨產生相同蒸發速率的能量的2.5倍，從而導致額外的能量消耗和關聯成本，並且通常是更加昂貴和/或需要更大的裝置。
對於實際入射在基材（在此示例中，該基材為不透明的白色基材，諸如紙材）上的任何光，由於其所使用的UV輻射相對接近可見光範圍（在一些示例中，波段可在約295-405nm，其與可見光輻射毗連），非吸收UV光的高百分比（例如約95%）可從基材表面反射、通過油墨層向後行進並允許該油墨的進一步吸收。這可與IR輻射形成對比，該IR輻射往往穿透基材而不是被該基材反射，並且可被多孔基材（諸如硬紙板、紙材）中的水分吸收。因此，使用UV減少對基材的加熱，繼而可以減少在基材中的翹曲。除了被反射並由此提高吸收效率以外，由於UV輻射在水中的吸收為低，這種效果得以補充，因此基材的加熱是低的。
圖5示出列印裝置500的示例，該列印裝置包括列印物質分配單元502和乾燥器單元504。在此示例中，物質從在列印物質分配單元502下面的位置被傳送到乾燥器單元504以乾燥油墨，例如通過移動帶。在示例中，列印裝置500可為噴墨印表機、靜電複印機、膠版印刷機、柔性版印刷機、凹版印刷機或任何其它的數字或模擬印表機。
列印物質分配單元502分配包含著色劑（例如，顏料或染料）的至少一種液態列印物質。在此示例中，列印物質分配單元502分配溶解或懸浮在水中的青色C、品紅M、黃色Y和黑色K著色劑。
在此示例中，乾燥器單元504包括紫外光發光二極體陣列506。陣列506的發光二極體被選擇或控制為發出在由列印物質CMYK的著色劑吸收的電磁頻譜的一部分中的光，使得來自水基列印物質的水的蒸發由來自著色劑的熱傳遞引起。例如，發光二極體陣列506可包括在波長範圍300-450nm內選擇的帶寬中發出輻射的二極體。帶寬可為約20nm–30nm。
一般來說，一種或多種光源可被選擇或控制成發出在對正列印或待列印的顏色加以乾燥是有效的波段。例如，用於乾燥例如青色、黃色、品紅、綠色、藍色、紫羅蘭等顏色的最有效波段可被識別和用於控制或命令光源的選擇。在一些示例中，對於應用或預期在特定列印操作中的油墨，所發出的光的波段可根據乾燥效率和/或提供相對平衡的乾燥時間來控制或選擇。
在此示例中，陣列506可包括經操作發出不同波段的LED，和/或由陣列506的一個或多個LED所發出的光的波長是可控的。陣列內的LED可根據列印或待列印顏色或顏色的組合來選擇或控制。
圖6為乾燥在基材上的列印物質的方法的流程圖，該方法包括，在方框602，輻照承載溶劑基列印物質的基材，該溶劑基列印物質包括著色劑，該著色劑通過輻射引起其溶劑的蒸發。輻射波段為，在方框604，使得著色劑（例如，顏料可作為懸浮在溶劑中的顆粒來供應）被加熱。在方框606，熱量從著色劑傳遞到溶劑流體。該輻射可被選擇以提供用於給定著色劑的至少最小吸收效率（例如，對於其中的任何或全部著色劑，至少70%的輻射吸收效率）。對於一些著色劑，這可能意味著用中心波段在200nm至410nm之間的輻射波段來輻照基材。
本公開參考根據本公開的示例的方法、裝置和系統的流程圖和/或框圖來描述。雖然上述的流程圖示出具體的執行次序，但該執行次序可以和所示出的執行次序不同。
雖然該方法、裝置和相關方面已參考某些示例來描述，但是可在不脫離本公開的精神的情況下進行各種更改、變化、省略和替換。因此，該方法、裝置和相關方面可意在僅被附屬權利要求及其等效物的範圍限制。應指出，上面提及的示例說明而非限制在本文所述的內容，並且在不脫離附屬權利要求的範圍的情況下，本領域的技術人員應能設計出許多替代實施方案。
詞語「包括」並不排除除了在權利要求中列出的內容以外的元件的存在，「一」或「一個」並不排除多個，並且單個處理器或其它單元可執行在權利要求中列出的若干單元。
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