網狀材料或終產品上的高速噴墨印刷的製作方法
2023-05-20 05:56:16
專利名稱：網狀材料或終產品上的高速噴墨印刷的製作方法
背景技術：
按需成滴壓電噴墨印刷裝置用於將油墨塗覆到各種基底上已經有一段時間了。通常，按需成滴壓電噴墨印刷裝置工作，將單個油墨液滴以待印刷的預定圖樣噴到基底上。這種裝置通常結合有在噴嘴組中的一組孔、多個控制印刷頭和一個控制器。這些孔一般以豎行排布，並且常規噴墨印刷裝置結合有與每個孔連通的單個印刷頭。印刷頭由控制器控制，該控制可由操作者鍵入，以根據程序化的時間表操作印刷頭，從而印刷一個或一系列字符或符號。
設計每個孔，以使在其關聯的印刷頭每次觸發期間，每個孔噴出單個油墨液滴。根據程序化的順序噴出的液滴直奔待印刷字符或符號的基底。除其它因素以外，按需成滴噴墨印刷機所形成的印刷品的質量還要求精確控制撞擊基底的墨點的尺寸。墨點尺寸反過來也受到噴嘴噴出的液滴的尺寸的影響。
過去，在由印刷頭特性、孔尺寸以及油墨特性之間的關係代表的整體設計中，重要的是液滴不僅具有適宜的尺寸，並且該尺寸始終如一，否則列印的字符或符號寬度不規則。當然基底或材料也會影響所得的圖像。
誠然，壓電噴射印刷領域已經有很多進步，但是迄今為止，壓電噴射印刷機仍受到限制，因為，它們不能進行高速彩色套印。現有設備不能用於實施高速印刷部分是由於所處理的油墨不能足夠快地乾燥。也就是說，先前，所用油墨不夠幹因而不能實現或保持配準的需要。因此，先前對高速彩色套印的嘗試，如果可以獲得任何圖像的話，引起或導致圖像質量劣化。
此外，直到最近，仍然不能獲得能夠高頻處理油墨和其它組合物的壓電噴射印刷頭。印刷頭設計的進展已經得到一種噴墨設備，該設備能夠根據本發明高頻運轉。然而，僅僅高頻運轉的能力不能用於處理所有油墨和組合物，並且迄今還沒有提供保持印刷品配準的能力，尤其在印刷機高頻運轉而材料在其下高速經過時。對此，一種情形是高頻或高速運轉，另一種完全不同的情形是高頻並高速運轉。
因此，需要一種方法，可將最近開發的印刷頭用於提供材料的高速彩色套印。
儘管已經對常規噴墨印刷裝置做了許多改進，但是目前可以獲得的壓電噴墨印刷裝置仍然缺乏高速構建多色彩色圖像的能力，更不用說在裝置穿過基底的單個行程中(或基底穿過裝置的單個行程)了。還需要一種在其上進行高速彩色套印的基底，並且材料能夠獲得比先前在這些印刷條件下獲得的更高的crockfastness程度。
發明概述個人醫療製品目前採用常規接觸印刷術以及或水基油墨離線印刷。現有印刷方法代表對已印刷材料的一個附加處理步驟，從而造成成本升高以及廢物增加。用於典型印刷術的油墨還需要乾燥步驟，這在經濟高效的生產速度下已經起制約作用。帶現有油墨體系的接觸印刷方法在個人醫療產品轉化機器的常規線速度下根本不能有效運行。如此，伴隨減慢生產以使能夠進行接觸印刷而來的成本常常限制一次性個人醫療產品中可供應的印刷量。為此，在轉化生產線上印刷個人醫療產品及類似物受到技術上的限制。
本發明提供一種裝置，以可負擔的方式釋放可接受的圖形到個人醫療產品及類似物上，同時減少總生產成本、裝置、廢物以及低效率。
本發明涉及一種構建高速多色彩色套印圖像的方法。該方法包括(i)提供至少兩個高操作頻率印刷頭，該高操作頻率印刷頭能夠處理相變油墨；(ii)提供至少兩種相變油墨；(iii)提供一種基底；(iv)激活印刷頭以使至少兩種油墨從中流過；以及(v)使基底以至少約1000英尺每分的速度在印刷頭下經過；其中在基底上至少形成一幅彩色圖像。在本發明方法的一種實施方式中，印刷頭可以具有至少約20kHz的操作頻率。希望相變油墨為熱熔相變油墨。在本發明的另一種實施方式中油墨可以是蠟基油墨。
在又一種實施方式中，本發明致力於一種在材料上用相變油墨實現高速crockfast彩色套印的方法。該方法包括(i)提供至少一組能以至少約20kHz的頻率處理相變油墨的印刷頭；(ii)提供一種材料；(iii)提供一種能夠在印刷頭下運送或傳送材料的材料運送系統；(iv)提供多種相變油墨；(v)以至少1000ft/min的速度在印刷頭下運送材料；以及(vi)從至少兩個印刷頭噴射油墨到材料上以形成，至少部分形成，彩色圖像。噴射油墨步驟包括油墨的配準定位。取決於操作印刷頭的頻率，噴射油墨步驟可以形成高達約200滴/印刷頭/線性英寸的圖像。在其它實施方式中，油墨僅可以形成高達約100滴/印刷頭/線性英寸的圖像。可以將油墨選擇性塗覆到全部或部分基底上，可以以一定圖樣塗覆到基底上和/或塗覆到基底上以構建外部構形。在一種實施方式中，多種油墨可以包括至少兩種不同顏色的油墨。在另一種實施方式中，材料上形成的圖像可以是多色圖像。該方法的再一種實施方式可進一步包含控制元件；其中該控制元件與至少一組印刷頭連通；並且其中該控制元件控制至少一組印刷頭從而將油墨噴射到配準定位的材料上。
附圖簡述
圖1是本發明示例方法的示意圖。
定義如文中所用，術語「化學品」或「化學品(們)」意在包括並涉及任何及所有可用文中所述印刷頭依照本發明處理的敷劑、油墨(除了相變油墨)、組合物、製劑以及類似物(包括含有固體和/或顆粒的那些物質)。希望但非必須的是術語「化學品」指向與相變油墨相容的這類敷劑、油墨、組合物、製劑以及類似物。適宜的化學品包括但不限於藥劑、油墨、蠟、油漆、乳液、軟膏、護膚品、局部敷劑以及類似物或其組合。這類化學品之一作為介質用於攜帶或運送相變油墨是適宜的。示例性的介質包括但不限於低分子量線性聚乙烯。
如文中所用，術語「包含」，「包含ing」以及衍生自根詞「包含」的其它詞意在成為開放式術語，其指定任何述及的特徵、元件、整體、步驟或組分的存在，但是不排除一種或多種其它特徵、元件、整體、步驟、組分或其組合的存在或者添加。
如文中所用，術語「纖維」是指所有的紡織、編織或無紡纖維網以及紙、泡沫、膜或類似物。
如文中所用，術語「衛生醫療用品」是指醫用長袍、帷簾、衣物以及可用於醫療過程的設備。
如文中所用，術語「油墨」是指相變油墨。
如文中所用，術語「層」當以單數使用時具有單組元或多組元雙重含義。
如文中所用，術語「熔吹纖維」是指通過將熔融熱塑性材料擠出多個細小的、通常是圓形的型模毛細管成為熔融線或絲，進入高速通常是熱的會聚氣(例如空氣)流中，該氣流將熔融熱塑性材料的絲拉細以減小其直徑，可以至微纖維直徑。此後，熔吹纖維由高速氣流載送並沉積在收集面上形成隨機分散的熔吹纖維網。該方法例如披露在Butin等的US3,849,241中。熔吹纖維是連續或不連續的微纖維，平均直徑通常小於10微米，沉積到收集面上時通常有些粘。
如文中所用，術語「無紡織物」和「無紡纖維或網」是指一種網狀物，具有獨立的相互交迭的纖維、絲或線結構，但沒有如編織纖維中一樣可確認的方式。無紡纖維或網可由多種方法形成，例如熔吹法、塗粘法(spunbonding processes)、粘梳結網法(bonded carded wedprocesses)。無紡纖維的基重通常用每平方碼材料的盎司數(osy)或每平方米的克數(gsm)來表示，可用的纖維直徑通常用微米表示。(注意osy到gsm的換算，用osy乘以33.91)。
如文中所用，術語「個人衛生用品」或「個人衛生吸水品」是指尿布、訓練短褲、泳衣、吸水內褲、嬰兒紙巾、成人失禁用品、衛生巾、溼巾、婦女衛生用品、創傷敷料、護墊、延時釋放膠帶、繃帶、太平間用品、獸醫用品、衛生和吸收製品以及類似物。
如文中所用，術語「相變」敷劑、化學品、油墨、液體、材料或類似物是指以液態或基本液態處理，然後固化，在冷卻、固化、交聯等時返回初始態的物質。
如文中所用，術語「紡粘纖維」是指小直徑纖維，通過從噴絲頭的多個細小的通常是圓形的毛細管以具有擠出絲線直徑的絲線形式將熔融熱塑性材料，然後迅速將其拉細形成，例如Appel等的US4,340,563、Dorschner等的US3,692,618、Matsuki等的US3,802,817、Kinney的US3,338,992和3,341,394、Hartman的US3,502,763以及Dobo等的US3,542,615中所述。紡粘纖維在沉積到收集面上時通常不粘。紡粘纖維通常是連續的，平均直徑大於7微米(得自至少10的樣品)，更確切地說，在約10～20微米之間。
在說明書的其餘部分可能用附加語言限定這些術語。
如文中所用，除非另有說明，單數術語通常也包括複數，複數術語通常也包括單數。
測試方法描述crockfastness在產品的目標用途中是指油墨從已印刷的基底到與該產品接觸的另一個基底(如衣服)的傳送阻力。將採用SutherlandInk Rub Tester的ASTM測試方法F1571-95的一種變型來測定本發明材料的crockfastness。該ASTM測試方法的改變在於將兩塊1」×2」的橡膠墊(可從DANILEE公司獲得)施加在砝碼底面的兩端(一端一塊)，由此在墊上獲得每平方英寸(psi)1磅的壓力。對標準ASTM測試方法的第二個改變是不採用可從Buehler獲得的小布，而是用80×80計的漂白薄紗布Crockmeter Cloth#3(可從Testfabrics，Inc.獲得，在賓夕法尼亞有辦事處)摩擦已印刷的材料。注意ASTM是作為意在提供用於測量摩擦阻力以及列印和衝印圖像的模糊趨勢的方法而被確認的；然而，在該改變的測試方法中將其用於測試噴墨印刷機生成的圖像。還改變該方法以使測試裝置運轉40圈而不是10圈。該改變的方法還包括將傳送到薄紗布上的顏色與AATCC 9-Step ChromaticTransference Scale(1996版)(可從American Association ofTextile Chemists and Colorists獲得，在Research Triangle Park，南卡羅萊納州有辦事處)目視對比，從而確定1～5之間的crockfastness等級。等級5表示沒有顏色傳送到薄紗布上。
發明詳述本發明涉及一種高速構建多色彩色圖像的方法。該方法包括提供至少兩個高操作頻率印刷頭10(圖1)，該高操作頻率印刷頭能夠處理相變油墨；提供至少兩種相變油墨14；提供一種基底16；激活印刷頭以使至少兩種油墨從中流過；以及使基底16以至少約1000英尺每分的速度在印刷頭下經過；其中在基底16上至少形成一幅彩色圖像。在本發明方法的一種實施方式中，印刷頭可以具有至少約20kHz的操作頻率。可以使用任何適宜的印刷頭，只要它能在與文中所述一種或多種相變油墨相一致的頻率下執行功能。希望相變油墨為熱熔相變油墨。某些情形中更希望該相變油墨是蠟基油墨。
儘管通篇都涉及在印刷頭下經過、傳送或運送基底或材料，但相同的術語也會包括印刷頭在基底上經過，或者印刷頭與材料的結合運動，從而實現期望的生產速度。
如文中詳細論述的，由於相變油墨無需乾燥，使用相變油墨、特別是熱熔油墨、更特別是蠟基油墨使得能夠進行此處所期望的高速印刷。先前，印刷機中所用油墨和組合物的乾燥時間限制了生產速度。相變油墨的使用避免了對額外乾燥步驟和/或印刷頭之間空間的需要，而這些都是先前所需的。從而，可以高速獲得期望的配準以及圖像質量。
按照文中所述的過程和方法生成的圖像也可以是一些適宜設備的印刷頭的流體控制特性的結果。即，一些印刷頭為油墨所提供的脫氣能力進一步使得能夠進行高頻噴射，因為在給印刷頭的油墨供應中中斷可能較少。由此已經確定處理期間相變油墨與使那些油墨脫氣的能力相結合會提供增強的效果。事實上，結果也可以獲得比先前公知的那些頻率更高的印刷頭操作頻率。
在另一種實施方式中，該方法可以包括提供一個控制器或一個控制裝置18(圖1)，其中控制裝置與印刷頭連通。希望控制裝置18能夠以多種方式操作並能控制印刷頭10，從而印刷頭10共同或相互獨立地起作用。可以理解任何數目的控制裝置都適用於本發明，其部分依賴於每個控制裝置所連通的印刷頭的數目。示例性的控制裝置從手動的變到計算機控制或計算機調節的控制元件(例如手動開關、行激開關、光電傳感器以及軟碟機開關電路)。
還如圖1所示，鼓20和多個託輪22作為材料運送系統的一部分。設計鼓20和託輪22與從其上經過的材料16相容，從而當經過鼓20之上或周圍時，材料16處於基本無皺的形式或位置。可以調節託輪22，從而可將期望施加張力到材料上以除皺或減少褶皺，如果材料經過鼓20之上或周圍時沒有在其上施加一些張力，那麼褶皺就會存在於材料16中。即，當材料16經過鼓20之上或周圍時，託輪22可用於在材料16上創造或保持期望的張力。可以想到和理解儘管鼓20示於圖1中並在此處述及，但是決無意於將本發明限於此，該術語意在指或包括但不限於待印刷的材料可從其上經過的任何和全部表面，從而當經過該表面之上或周圍時，適合於在材料上印刷。此外，儘管提到多個託輪22，就本發明的範圍而言，也意在包括當材料在印刷頭下經過時可用於保持或調節材料上張力的所有其它適宜部件。此外，可以想到儘管印刷頭與待在其上印刷的材料之間的距離或間隔會變，但是，希望進行噴墨或印刷時，材料距離印刷頭約2mm～約3mm。還可以想到當鼓和託輪件或類似物用作用於運送材料的系統的一部分時，可將印刷頭以期望的樣式定位在印刷頭的周圍，以使印刷頭與從鼓上經過的材料之間的間隙或間隔為期望的距離。可以想見當印刷頭和材料之間的距離能夠保持相對恆定時，用鼓或類似物將使得能夠印刷更為始終如一的圖像。
在本發明的一個實施方式中，塗到材料或基底上的油墨和/或化學品可以以各種程度滲透入其中，從而油墨和/或化學品的不同滲透程度可以形成具有不同的外部構形的材料。如可想見的，滲透程度的變化部分是由於處理油墨和/或介質(如果有的話)的溫度、塗以油墨的材料和/或油墨和/或其中介質(如果有的話)的組成。因此，例如在材料易於接受滲透時，如果油墨如所期望的以至少約115℃的溫度穿過一個或多個印刷頭，那麼可以預見滲透比較低溫度時大。
在本發明的另一個實施方式中，將一種或多種油墨有選擇地塗覆到所有或部分基底上。可以以重複或隨意的圖像或樣式將油墨塗覆到基底上，也可以塗覆基底以形成流體障礙。如下將詳細描述的，將以這種方式將至少兩種油墨塗覆到至少部分材料或基底上，以形成彩色圖像；然而，在材料的任意或全部的其它部分上，可以塗覆油墨和/或化學品以使其離散的片段重疊或連續放置，和/或在某些情形中相互連接(即形成的離散液滴融合或結合)，以形成離散的範圍或區域。除了或脫離其圖像應用之外，離散的片段，尤其是那些連續放置的離散片段，可以形成或創建具有例如流體障礙特性、溝槽性質等的基底區域或範圍。本發明材料的另一種實施方式提供能夠改善流體控制和/或表皮分離的化學品外部構形。
儘管通常期望定位之後油墨在接收材料或基底上保持適宜的位置(即不可釋放)，但是也有適宜至少部分油墨可釋放的情況。可選擇地，存在油墨保持在適宜的位置但與相變油墨一併處理的一種或多種化學品可被釋放的情況。因而，儘管在一種或多種實施方式中可能期望油墨保持在適宜的位置和/或表現出高度crockfastness，但是在介質或類似物中處理處理油墨時，暴露於特定環境中或發生特定作用時(例如暴露於特定溫度(例如至少約體溫(約23℃)，損傷等))一種或多種化學品也會從基底或者其它化學品中釋放。進一步料想一種或多種化學品從基底釋放可能引起或導致所有或部分產品或基底的觸發劣化。即，設計所得產品，以使當一種或多種油墨和/或產物的化學品釋放時，劣化開始或者被引發。
如上所建議的，本發明的方法包括提供基底的步驟，噴出的油墨和/或化學品可以在該基底上形成離散液滴或片段。儘管在至少一種本發明的實施方式中期望材料為多孔材料，更希望是聚烯烴，但是本發明的方法和過程預期使用任何適宜的多孔或無孔材料。特定材料的適宜性可能取決於，至少部分取決於所用的與之聯接的油墨和/或化學品。示例性的材料包括但不限於機織織物、無紡織物、紙、泡沫、膜、薄紗、金屬、塑料、玻璃、層製品，以及通常任何基底或產品的任何表面，在該表面上能夠或以所述方式、或以致形成如文中所述的那些材料的方式塗覆本文所述的油墨和化學品。進一步料想材料可以包含或涵蓋軟包裝產品、布製品、衛生保健用品和個人醫療用品、其一種或多種組分以及類似物。
四種基本顏色的組合(例如青色、絳紅色、黃色和黑色)可用於構造極寬的多色譜，從而使用比過去的方法大大減少的印刷頭和色庫。與現有接觸印刷設備相比，這種方法不僅降低了設備成本以及庫存中所需保持的油墨數目，而且降低了所需轉化裝置的數量、所佔佔地面積的數量以及伴隨完全變色所耗的時間。儘管已經發現上述四種顏色的組合最簡單並且靈活得足以滿足本文中所述的繪圖需要，但是公知各種其它顏色的組合也可以勝任。示例性的組合包括那些僅有一種顏色以及那些具有多達12種顏色的顏色，其使得能給生產更寬範圍的具有更強色濃度的顏料。設想可以結合使用超過12種顏色的油墨，然而，製造中所用鼓的尺寸、印刷頭的數目和/或容納不同油墨所需的色庫對最終所用顏色的數目必然構成限制。
設想適用於本發明的油墨將可以以各種顏色獲得，期望使用至少兩種不同顏色的油墨。此外，當不同顏色的油墨和/或化學品用在以上方法和過程中時，在材料上形成的所得圖樣或圖像可以是這樣的形成單色和多色圖像。即，例如當使用黃色和藍色油墨時，所得圖樣會是綠色，或者會是黃色和藍色，或者會是綠色、黃色和藍色。當然也會形成不同色度的各種顏色。
儘管沒有特別指明，但是採用為提供彩色套印而排布的裝置至少可以部分實現本發明的方法。即，應當安置至少兩個印刷頭以使其排放物或噴出物至少部分交迭以構造彩色圖像。任何數目的印刷頭方向都是可以的，並且預料可將所有適宜的構造都用於本發明。儘管彩色套印的基本要素(如Pocket Guide to Color ReproductionCommunication Control中所述，Miles Southworth(1972))為本領域技術人員所公知，但是對本領域技術人員來說，在高生產速度、高印刷頭頻率下、和/或在一些本文中所述材料上的彩色套印能力還是未知的。迄今為止，在本文中所述操作條件下用相變油墨進行印刷也是未知的。
在本發明的又一實施方式中，該方法可以包括供給溫度傳感器，其中溫度傳感器測量、並且非必須地能夠控制穿過所用印刷頭的油墨和/或化學品的溫度。在用噴墨印刷設備採用多種油墨和/或化學品時，將想到可以使用一個以上傳感器。
可以想到本文中所述方法和過程將致使噴出油墨和/或化學品的離散片段，儘管離散片段的許多尺寸是構想的，但是希望離散液滴或片段具有約5皮升(或納克)～約100皮升(picoliters)之間的體積，更希望在約20皮升～約90皮升之間，最希望在約50皮升～約80皮升之間。也希望液滴和片段具有小於約5mm的長度和寬度，更希望小於約3mm，更加希望小於約2mm並且大於約0.02mm。希望以至少20kHz、更希望以約20kHz～約40kHz之間的頻率噴出離散片段。此外，可以用按照本文中提出並詳細描述的方法和過程處理具有寬範圍粘度的油墨和/或化學品。希望在噴出時(在升高的噴射溫度下)，從印刷頭噴出的油墨和/或化學品的粘度在約5～約50釐泊之間，更希望在約8～約30釐泊之間。另外，由於印刷頭通常在寬範圍內的驅動電壓下工作，可以想到並理解控制印刷頭的工作電壓可為印刷頭運轉提供更高的頻率，同時仍然保持期望的液滴尺寸或體積，從而容納更高的材料流程或處理速度。
儘管在特定實施方式中設想並期望液滴或離散片段具有特定橫截面形狀、尺寸和體積，但在無需特定液滴尺寸和形狀的那些實施方式中，設想將任意種類橫截面形狀的液滴用於本發明的材料上和材料中。取決於所選的待塗覆到所選基底上的化學品以及為應用所選的裝置或方法，至少在某種程度上可以改變和控制液滴的橫截面形狀，所述液滴在基底表面之上或之下固化、在環境溫度下返回常態、硫化、交聯等。具體而言，例如通過控制如溫度、速度和拋出距離，可以改變在基底表面之上或之下固化的液滴的橫截面形狀。由此，例如，如果油墨或化學品的溫度升高，固化前它將更深地滲透入基底，從而形成更為圓頂形的沉積物，其高度比較低溫度下形成的沉積物的高度低。作為增加或提高滲透的一個替代方案，溫度控制也會致使油墨和基底(尤其是熱塑性物質)之間更好地熔合，從而更好地粘接油墨。當然，取決於圓頂的期望功能(例如流體障礙、流體控制、表皮分離、美觀等)以及該敷料是要永久還是可釋放，必須謹慎選擇期望的裝配，包括但不限於所塗離散片段的重量、形狀和組成。
認識到所有油墨和/或化學品有一個溫度，在此溫度下它們開始劣化。取決於所用油墨和/或化學品，發生劣化的溫度將改變，處理期間通常必須小心不要超過劣化溫度；然而，料想存在一種或多種這樣的情形部分劣化生成期望特性。
儘管並非是一定的，但是取決於相互選用的油墨和材料，更高程度的滲透可能引起更高程度的crockfastness。儘管crockfastness不一定取決於滲透程度(因為，也可能有例如化學健或相互作用對crockfastness做出貢獻。)，但是當油墨在材料中實現較高程度的滲透時，很可能一些或全部油墨都保持在適宜的位置。希望圖像中的油墨按照上述步驟獲得至少約4的crockfastness等級，所述圖像按照本文中描述和闡述的過程和方法製成。
在再一種實施方式中，本發明還致力於一種在材料上用相變油墨實現高速crockfast彩色套印的方法。該方法包括(i)提供至少一組能以至少約20kHz的頻率處理相變油墨的印刷頭；(ii)提供一種材料；(iii)提供一種能夠在印刷頭下運送材料的材料運送系統；(iv)提供多種相變油墨；(v)以至少1000ft/min的速度在印刷頭下運送材料；以及(vi)從至少兩個印刷頭噴射油墨到材料上以形成，至少部分形成，彩色圖像。噴射油墨步驟包括油墨的配準定位。取決於操作印刷頭的頻率，噴射油墨步驟可以形成高達約200滴/印刷頭/線性英寸的圖像。在其它實施方式中，油墨僅可以形成高達約100滴/印刷頭/線性英寸的圖像。可以將油墨選擇性塗覆到全部或部分基底上，可以以圖樣和隨機方式塗覆到基底上，和/或塗覆到基底上以構建外部構形。當與其它實施方式一起時，特定外部構形可以提供或產生表皮保護的益處。油墨和/或化學品在基底上形成外部構形的應用可以提供最終產品或其組分，使用時其表現出改善的流體控制和/或表皮分離。
多種油墨應當包括至少兩種不同顏色的油墨。在另一種實施方式中，材料上形成的圖像可以是多色圖像。該方法的再一種實施方式可進一步包含控制元件；其中該控制元件與至少一組印刷頭連通；並且其中該控制元件控制至少一組印刷頭從而將油墨噴射到配準定位的材料上。
可以想到，在所有其它印刷機中，壓電噴射印刷機適於與本文所述的方法和過程連接使用。如此，從至少一個印刷頭噴射或噴出油墨和/或化學品的步驟可以包括激發或觸發至少一組印刷頭中的一個或多個。此過程還可以包括提供一個控制元件或控制裝置，其中控制元件與至少一組印刷頭中的一個或多個連通。控制元件使得能夠以這種方式控制一個或多個印刷頭允許將從其噴射或噴出的油墨和/或化學品到達待沉積的基底上，從而構造或生成圖樣。
控制元件也可以提供對至少一個印刷頭的噴出物的實時調節。實時調節在本發明的印刷裝置運轉期間能夠進行或者提供立即或者基本同時的控制或改變。按照本發明所用裝置可以被調節的速度通常被時間限定為約等於伴隨裝置印刷頭的激發或脈衝的最小周期的一半。即，最小脈衝或激發周期是所關注的印刷頭從點火或噴出位置變化並返回到相同位置所用的最短時間，或者，換句話說，最小脈衝或激發周期是印刷頭在激發或噴射間循環所需的最短時間。當繼續增加適用於本發明中的印刷頭操作速度時，激發或噴出頻率也增加，致使脈衝周期縮短。本發明預料到所有這些研究成果。
實時控制也可以與一個或多個沿裝置排布的傳感器結合，所述裝置用以生產產品或其組分，從而可以改變油墨和/或化學品的圖樣、量、位置等。如果材料的多重尺寸或形狀正在被印刷裝置處理，一個印刷頭或一組印刷頭操作期間的實時改變是有利的，從而取決於在處理的產品或組分，期望其不同的圖樣、製劑、方向或類似性質。精確控制這種系統提供了極大的圖案靈活性，從而可用於在生產期間通過推動按鈕幾乎即刻改變圖案，為引入新特徵如各種包裝或季節性圖案創造機會，這對於傳統印刷技術是不可能的。與先前的彩色套印技術相比，具有實時控制或「飛速轉換」生產變化的能力可以帶來生產力的顯著提高，先前的彩色套印技術採用固定的印刷圖樣，例如那些制在輪轉凹版印刷輥上的圖樣，需要隨每次改變圖樣或產品就更換輥而來的生產停工期。
而且，採用計算機生成印刷設計或計算機操作印刷頭使得設計構型和應用幾乎無限。可以編寫電腦程式，從而用數學需要，尤其是對基底、油墨和/或化學品的，例如毛細管尺寸、長度、壓力、劣化溫度等來設計產物材料。一旦構造完成，就可以按照本發明通過噴墨印刷在基底上將設計精確地製造出來。
由於圖像樣式能夠數字生成，它們可以無限變化並立即改變。使用本文所述的相變油墨進一步增強了可能的圖樣的數目，該圖樣適合於並且能夠用迄今為止還不適宜或不能獲得的速度和特定材料或基底進行彩色套印。即，相變油墨的使用能夠獲得不同於先前用無相變油墨所能獲得的基底滲透以及與材料的粘著。因而，在某些情形中可以獲得迄今為止還未獲得的更高的crockfastness等級。
本發明方法和過程的其它的實施方式使得期望油墨和/或化學品的製劑在基底的一次行程中穿過印刷頭。本發明的過程和方法能夠實現文中所述的印刷，而無需對材料、油墨和/或化學品進行乾燥或化學的預或後處理。單步印刷無需預或後處理或乾燥的能力提供了一條線生產。即，材料或基底可被鬆開、列印和切割。當然，多步生產也是可以的，但是通常不太期望。
雖然，本發明的過程是這樣的構想一組印刷頭工作(例如具有較長的停留時間或具有多排印刷頭等)，從而可以在印刷頭從基底上的一次行程中或基底經印刷頭的一次行程中完成印刷；但是在一些情形中，可能期望通過基底經過印刷頭的多次行程來製造或獲得油墨和/或化學品、以及據此的圖像、樣式、外部構形、流體控制性質及類似方面。如前所指出的，本發明的過程和方法通常不需要預或後處理，然而，預或後處理也不排除在本文公開的內容之外。因而，可能因各種原因而期望多次行程法，包括但不限於希望對材料、油墨和/或化學品進行預或後處理的那些情形。此外，可能希望通過使基底多次通過印刷頭來製造材料，此時採用可釋放的處理劑或化學品，例如共同轉讓給Yahiaoui等的序列號為09/938,347的美國專利申請中所公開的那些。
儘管本文中多次說到通常的印刷頭，儘管任何適宜的印刷頭都可以據此設想，但是適用於本發明的印刷頭是Spectra的印刷頭，型號Galaxy PH 256/80，一種壓電驅動印刷頭，可從Spectra，Inc.獲得，其在Lebanon，New Hampshire有辦事處。已經確定對於Galaxy PH256/80，希望在約100～約200伏特之間、更希望約110～約185伏特之間的電壓下操作該印刷頭，以獲得本文所述的液滴質量尺寸和一貫性。上述電壓範圍無意於涵蓋所有印刷頭，而僅僅是作為上述特定Spectra型的期望範圍。如此，在本文所述其它操作條件下產生液滴質量一貫性的任何和所有操作電壓都是適宜的，並且都被本發明所設想。
此外，儘管壓電驅動印刷頭具有各種操作能力，但是這種裝置通常能以至少約一英寸的1/200的方位分辨力釋放直徑在約50～90微米範圍內的液滴。設想可以用任何改進的壓電驅動印刷頭或類似物來使用本發明的過程和方法，改進在於增加激發或印刷頭操作頻率、液滴直徑範圍的延伸和/或方位分辨力。
其他適宜的印刷頭的例子包括但不限於非接觸、按需成滴印刷頭，例如那些在壓電電子晶體上操作的印刷頭，這種印刷頭能夠在約20～約40kHz的範圍內操作，釋放高達80ng大小的液滴。這種能力使得該印刷頭每秒鐘每個噴嘴能夠噴出約20,000～約40,000個液滴。在這種頻率範圍內操作印刷頭，同時提供傳統的至少約1000～約2000英尺每分鐘(fpm)的網速或線速，將生成在至少約1000fpm下高達約100～200滴/孔/線性英寸、並且在至少約2000fpm下高達約100滴/孔/線性英寸的輸出。
作為本發明的結果，能夠以經濟高效的生產速度、以最少的油墨用量一條線地將所得四色彩色印刷圖案釋放到材料上，如用於個人衛生用品及類似物中的那些材料。這些圖案通常由高達約100～約200滴每線性英寸的任一種顏色，以及採用四色組合時高達約400～約800滴每線性英寸構成。[注意所述滴每英寸是指每線性英寸的滴數或軸向每英寸的滴數，除非有相反指示。此外，除非有相反指示，所述滴每英寸也是對每個印刷頭或孔，因而也是對每種顏色]。
總之，本發明致力於一種方法，通過塗覆非接觸的、按需成滴的相變油墨，以這種生產的典型生產線速度，釋放多色配準圖案到材料上，所述材料希望是個人衛生用品、健康衛生用品以及類似物。對於許多基底例如用於一次性產品(例如個人衛生用品及類似物)製造中的那些物質，儘管可能看到或期望看到在傳統繪圖介質中採用更高的點/滴每英尺(dpi)優點，但是更高的dpi沒有取得同樣可察覺的優勢。對多孔材料尤其是這樣。因此，增加dpi不一定提供明顯不同的圖像質量。因此，取決於選用的材料或基底，並且特別取決於用於個人衛生用品中的基底，已經確定通過降低油墨的液滴密度，可以實現以可承擔的釋放成本(例如資金/設備、油墨和生產成本)為一次性產品釋放可接受的圖案。正是採用更高頻率印刷頭，同時減少用於以在基底上製造圖案的每英寸滴數，提供了以業內經濟高效的生產速度連續運轉的機會，在使用較少油墨的同時仍然提供具有可以接受的質量的圖案。即，對於一些材料和最終產品，採用較低密度(例如較低質量)的圖案也是可以接受的。由於較低密度的圖案也令人滿意，因此可獲得的生產速度在產量和生產成本方面顯著提高。
儘管結合其具體實施方式
詳細描述了本發明，但是本領域技術人員基於所掌握的本發明的要領，可以容易的構想所述實施方式的替代、變型或等同形式。本發明意在將這類改變或變型包含在所附權利要求及其等同描述的範圍內。
權利要求
1.一種構建高速多色彩色套印圖像的方法，所述方法包括提供至少兩個高操作頻率印刷頭，該高操作頻率印刷頭能夠處理相變油墨；提供至少兩種相變油墨；提供一種基底；激活印刷頭以使至少兩種油墨從中流過；以及使基底以至少約1000英尺每分的速度在印刷頭下經過；其中在基底上至少形成一幅彩色圖像。
2.權利要求1的方法，其中印刷頭具有至少約20kHz的操作頻率。
3.權利要求1的方法，其中基底是多孔的。
4.權利要求1的方法，其中基底是聚烯烴。
5.權利要求1的方法，其中油墨以至少約115℃的溫度穿過印刷頭。
6.權利要求1的方法，其中油墨為熱熔相變油墨。
7.權利要求1的方法，其中油墨是蠟基油墨。
8.權利要求1的方法，其中基底是個人衛生用品的組分。
9.權利要求8的方法，其中個人衛生用品選自尿布、訓練短褲、吸水內褲、成人失禁用品、衛生巾、溼巾、婦女衛生用品、創傷敷料、繃帶、太平間用品、獸醫用紙巾、衛生用品和吸收製品。
10.權利要求1的方法，其中基底是衛生醫療用品的一部分。
11.權利要求1的方法，其中基底是軟包裝材料的一部分。
12.一種在材料上用相變油墨實現高速crockfast彩色套印的方法，該方法包括提供至少一組能以至少約20kHz的頻率處理相變油墨的印刷頭；提供一種材料；提供一種能夠在印刷頭下運送或傳送材料的材料運送系統；提供多種相變油墨；以至少1000ft/min的速度在印刷頭下運送材料；以及從至少兩個印刷頭噴射油墨到材料上以形成圖像。
13.權利要求12的方法，其中材料是多孔的。
14.權利要求12的方法，其中噴射油墨步驟包括油墨的配準定位。
15.權利要求12的方法，其中噴射油墨步驟形成高達約200滴/印刷頭/線性英寸的圖像。
16.權利要求12的方法，其中噴射油墨步驟形成高達約100滴/印刷頭/線性英寸的圖像。
17.權利要求12的方法，其中多種油墨包括至少兩種不同顏色的油墨。
18.權利要求12的方法，其中在材料上形成的圖像是多色圖像。
19.權利要求12的方法，進一步包含控制元件；其中該控制元件與至少一組印刷頭連通；並且其中該控制元件控制至少一組印刷頭從而將油墨噴射到配準定位的材料上。
20.權利要求12的方法，進一步包括控制元件，用於控制印刷頭的油墨噴射和調整印刷頭下傳送材料的速度。
21.權利要求20的方法，其中油墨的噴射依賴於印刷頭下傳送材料的速度。
22.權利要求12的方法，進一步包含控制印刷頭油墨噴射的控制元件；控制材料傳送的控制元件。
23.權利要求22的方法，其中油墨的噴射依賴於材料傳送系統。
24.權利要求12的方法，其中油墨為熱熔相變油墨。
25.權利要求12的方法，其中油墨是蠟基油墨。
26.權利要求12的方法，其中材料是個人衛生用品的一部分。
27.權利要求26的方法，其中個人衛生用品選自尿布、訓練短褲、吸水內褲、成人失禁用品、衛生巾、溼巾、婦女衛生用品、創傷敷料、繃帶、太平間和獸醫用紙巾、衛生用品和吸收製品。
28.權利要求12的方法，其中材料是衛生醫療用品的一部分。
29.權利要求12的方法，其中材料是軟包裝材料的一部分。
30.權利要求12的方法，其中提供能在印刷頭下傳送材料的材料傳送系統的步驟包含鼓和多個託輪，從而使材料以基本無皺的方式在印刷頭下經過。
31.權利要求30的方法，其中間隙位於材料與至少一個印刷頭之間，並且在進行噴射步驟時，該間隙為約1mm～約5mm。
32.一種在材料上用相變油墨實現高速crockfast彩色套印的方法，該方法包括；提供至少一組能以至少約20kHz的頻率處理相變油墨的印刷頭；提供一種多孔材料；提供一種能夠在印刷頭下運送或傳送材料的材料運送系統；提供多種相變油墨；以至少1000ft/min的速度在印刷頭下運送材料；以及從至少兩個印刷頭噴射油墨到材料上以形成圖像；其中噴射油墨步驟形成高達約200滴/印刷頭/線性英寸的圖像。
33.權利要求32的方法，其中噴射油墨步驟可以形成高達約100滴/印刷頭/線性英寸的圖像。
全文摘要
一種高速構建多色彩色圖像的方法。該方法包括提供至少兩個高操作頻率印刷頭(10)，該高操作頻率印刷頭能夠處理相變油墨；提供至少兩種相變油墨(14)；提供一種基底(16)；激活印刷頭以使至少兩種油墨從中流過；以及使基底(16)以至少約1000英尺每分的速度在印刷頭下經過從而在基底(16)上至少形成一幅彩色圖像。本發明還包括一種在材料上用相變油墨實現高速crockfast彩色套印的方法。該方法包括提供至少一組能以至少約20kHz的頻率處理相變油墨的印刷頭；提供一種材料；提供一種能夠在印刷頭下運送或傳送材料的材料運送系統；提供多種相變油墨；在印刷頭下以至少1000ft/min的速度運送材料；以及從至少兩個印刷頭噴射油墨到材料上以形成圖像。
文檔編號B41J2/175GK1732089SQ200380107649
公開日2006年2月8日 申請日期2003年11月26日 優先權日2002年12月27日
發明者V·夏馬, A·S·戈登, L·K·詹姆森, P·A·肖爾, A·J·多納利克 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司