在織物上進行紫外線噴墨列印以及組合列印和絎縫的方法和設備的製作方法
2023-10-06 10:48:34 1
專利名稱：在織物上進行紫外線噴墨列印以及組合列印和絎縫的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及在織物上的列印，特別是涉及在用於絎縫的織物上列印圖案，例如在諸如褥罩、被、床單等上列印圖案。更詳細地說，本發明涉及在織物上的噴墨列印，以及利用紫外線(UV)固化的油墨的噴墨列印。
背景技術：
絎縫在總的縫紉領域是一種特殊工藝，在該工藝中穿過多層材料在材料的兩維的區域內縫製圖案。多層材料通常包括至少三層，一個織造的主要的或者表面的布料，該布料具有裝飾性的精加工的質量；一個通常為紡織的背面布料，它可以是也可以不是精加工的；以及一個或多個厚的填充材料內層，通常是由隨機取向的纖維製成的。縫製的圖案保持各個材料層相互之間的物理關係，同時提供裝飾特性。
例如在褥罩及其它被褥的製造中，常常需要將縫製圖案和印花圖案相結合。在褥罩上製造圖案要求將油墨加到織物上，織物與紙張、塑料或其它平滑的表面不同，織物的將要印花的表面呈現出織物組織，具有三維結構或深度。進而，向寬於幾英尺或一米的被列印物上列印稱作「寬幅」列印範疇，床墊布和其它大部分可絎縫材料都屬於這一範疇，由於傳統列印方法有許多限制，因此不能實現屬於這一範疇的列印。存在著許多技術問題阻礙著寬幅織物列印的發展，所述寬幅織物例如有褥罩、室內裝飾物、汽車座罩織物、辦公室間壁及其它寬幅織物。
寬幅產品的列印量通常較少。傳統的列印涉及製造印版，紙型，網版、以及其它的永久性的或至少是有形的物理圖像，油墨從它們轉印到待列印的物體上。這些圖像是使成本提高的原因之一，只有同一版本的產品的數目很大時，才能降低成本。另一方面，例如辦公室印表機只列印一個文件或其它項目的一個印件或少數幾個印件，同時，最近以來它不採用永久性的物理圖像轉印文件而是由一個軟體或程序控制的電子圖像進行列印，它可以從一個產品到另一個產品進行變換。這種「軟」圖像印表機有時稱之為數字印表機，儘管「軟」圖像並不必一定需要是在以獨立的數值存儲的意義上的「數字」的。目前通用的一種「軟」圖像印表機或數字印表機是噴墨印表機。
噴墨印表機通過根據指令從一個或多個列印頭上的一個或多個噴嘴向一個被列印物上噴射墨滴進行列印。辦公室印表機和其它窄幅噴墨印表機通常通過加熱油墨並使油墨泡從噴嘴中噴出將水基或以其它溶劑為基礎的油墨分配到被列印物上。這些印表機通常稱作發泡噴墨印表機。油墨通過溶劑的揮發而乾燥。有時需要額外加熱用以蒸發溶劑並乾燥油墨。利用發泡噴墨印表機，或採用高溫技術推動油墨的噴墨印表機向寬幅被列印物上進行列印，將嚴重地限制列印頭的壽命。用於推動油墨和使溶劑揮發的熱量，特別是停機時，以及列印頭的熱循環會在分配20毫升油墨之後導致這些印頭的阻塞甚至完全損壞。辦公室印表機例如通常被設計成每次更換油墨罐時便更換列印頭。因此，對於大面積的噴墨列印過程，例如用於戶外廣告、標誌牌、建築用的寬幅薄膜列印時，則更普遍地採用機械式推動油墨的列印頭。這種機械式列印頭包括壓電或壓電一晶體列印頭，它將電能轉換為晶體內部振動，它將造成油墨滴從列印頭噴嘴中噴出。
壓電列印頭對於利用通過聚合作用而乾燥的油墨特別有用，這種聚合作用通常在油墨離開列印頭並沉積到被列印物上之後，一般通過暴露於某種形式的能量介質，例如電磁或粒子輻射而發生。目前已經配製出幾種用於噴墨印表機的油墨，通過將它們暴露在輻射固化源，例如聚焦的紫外線(UV)束或高能電子束(EB)中，這些油墨可以被聚合。這些油墨通常都加入穩定劑，以防止由於低的曝光量而造成過早的固化。因此，這些油墨通常都需要暴露在為開始進行聚合反應所必須的閾值能量中。除非暴露到閾值能量，這種油墨不會聚合併保持在穩定狀態，不易於在噴嘴中或其它地方乾燥，除非它們被暴露在適當的能量介質中固化。
以溶劑為基礎的油墨主要通過溶劑的揮發進行固化。某些以溶劑為基礎的油墨僅通過空氣乾燥固化，而另外一些則要求加熱來提高溶劑的揮發速度。在有的情況下，熱在使溶劑揮發的同時還促進油墨的化學變化或聚合。可聚合的油墨包括發生聚合的單體及低聚物，以及其它添加劑。當紫外線固化油墨暴露在處於閾值或高於閾值的紫外線光時會發生聚合。這些紫外線固化油墨配方中包括光引發劑，它們吸收光並因此產生自由基或陽離子，造成單體、低聚物及聚合物以及其它添加組分的不飽和位置之間的交聯。電子束固化的油墨不需要光引發劑，因為電子束可以直接引發交聯。
通常以有機溶劑為基礎的或以水為基礎的熱量或空氣固化油墨的彩色亮度低於紫外線固化的或其它可聚合的油墨的彩色亮度，因為產生顏色的顏料或染料被溶劑稀釋。進而有機溶劑可能會造成職業損害，需要採取高成本的措施，以便降低工作人員與揮發的有機溶劑的接觸，同時減少其它危險，例如減少火險。以溶劑為基礎的油墨不管是否加熱，都容易乾燥而最終將噴墨噴嘴阻塞。此外，以溶劑為基礎的油墨與被列印物形成化學結合，從而它們的配方與被列印物材料有關。結果，以溶劑為基礎的油墨選擇依不同的織物而變化。特定的油墨組分與特定的織物成分配對以便改善油墨在織物上的堅牢度，這種堅牢度來源於在油墨和織物之間形成的化學或靜電鍵結合。對於紫外線及其它輻射束固化的油墨，例如電子束固化的油墨，在油墨與織物之間的結合主要是機械結合併且不局限於油墨和織物的特殊結合。
可聚合油墨，特別依靠輻射或能量介質固化的可聚合油墨，很難在像織物這種三維的被列印物上固化。儘管紫外線固化油墨可以提供更高的彩色亮度，同時，它也不像很多以溶劑為基礎的油墨那樣對人體有害並且可以避免噴嘴的阻塞，但用紫外線固化油墨在織物上列印則存在著現有技術尚未解決的其它一些問題。例如，為了固化紫外線固化油墨，必須能夠把固化用的紫外線精確地聚焦到油墨上。當把紫外線固化油墨噴到織物上特別是噴射到織紋較粗的織物上時，紫外線固化油墨在織物表面組織上分布到各種不同的深度。進而，油墨傾向於浸入或被吸入到織物內部。結果，油墨存在於織物的各種深度，從而，處於紫外線固化光線的聚焦平面上方或下方深度處的一些油墨將會避開使油墨全部固化所需的光線。為了進行固化，紫外線固化油墨必須暴露在其能量高於固化閾值的紫外線光線中。但是，如果把固化光線的強度增加到一定的水平以上以便促使油墨固化的話，則會燃燒、燒焦所沉積的油墨或織物，或者對它們造成破壞性的作用。此外，噴墨列印可以用不同顏色的墨點以相互並列的圖案或者以點套點(墨滴套墨滴)的圖案來實現，利用點套點的方法可以產生更高的色密度，但是高密度的點套點的圖案當採用紫外線時，甚至更難固化。
此外，可以快速應用紫外線固化油墨以便降低芯吸現象，同時可以將紫外線固化油墨擴展以便將芯吸現象降至最低。但是有些芯吸會幫助消除一些假象。此外，為了消除芯吸而擴展的油墨會在織物表面上留下一種較硬的類似於塗料的層，給予織物一種堅硬感或「不良的手感」。因此，通過消除芯吸現象來克服紫外線固化存在的問題是不可取的。
噴墨在織物上的紫外線固化具有一個有限的固化深度，該深度由聚焦的固化用紫外線的區域的深度來決定。當紫外線固化油墨被噴射到織物上時，紫外線將開始固化油墨的一小部分。大部分未固化的沉積的油墨隨著時間的進展會造成油墨的移動或流失，引起列印的圖像的蛻化。即使有足夠的油墨被固化從而避免可以看得出的蛻化效應，但一定量的未固化的油墨也有可能使接觸列印的織物的某些人產生一定的不良症狀。通過呼吸或直接皮膚接觸會引起問題的未固化的單體或油墨組分量目前還沒有正式地被確定，但是，目前存在著確定隨著食物攝取的包裝材料的組分的限量的標準。例如，如果在食物中存在有從包裝材料中來的大約百萬分之100(100PPM)的油墨時，有些對未固化的單體過敏的人就會引起反應，而其它的人則有可能發展為對材料的過敏。這種判據的前提是，1平方英寸的包裝材料與10克的食物接觸。因此，為解釋這一判據，假定在包裝的食品中的每1PPM的油墨組分相當於有15.5毫克的油墨成分從每平方米的包裝材料滲出進入到食物中。如果這不能精確的測定有可能對人體造成傷害的未固化的油墨成分的量的話，則建議，大約有10％的未固化的油墨存在於衣物、褥罩或其它與人長期接觸的織物上時，則是不可接受的。
由於上述原因，紫外線固化油墨目前尚未成功地用於要求高固化度的在織物上的列印。熱固化的或其它以溶劑為基礎的通過揮發乾燥的油墨可用於織物上。其結果是，以溶劑為基礎的油墨以及熱固化式的或空氣乾燥式的以溶劑為基礎的油墨的噴墨列印是用於在織物上列印的主要工藝。因而，對於在織物上的列印還不能利用紫外線或其它輻射固化的油墨的優點。
對於在床墊布以及褥罩及被褥以及其它類型的織物上列印圖案，需要一種使紫外線固化油墨有效的固化並且使用紫外線固化油墨在織物上的列印實用化的工藝。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種有效的方法和設備，用於在織物上列印寬幅的「數字」或「軟」圖像。本發明的另外一個目的是把紫外線固化的或其它能量介質聚合的油墨有效地施加到織物並使之有效的固化，特別是採用噴墨列印。本發明的進一步的目的是利用一個壓電或其它機械式或電動-機械式列印頭噴射到織物上的油墨。
本發明的一個特定目的是提供紫外線油墨或其它通過暴露在照射的能量中固化的油墨在織物上的列印，特別是在織紋較粗的織物上的列印，例如被褥，枕套，褥罩織物等。本發明的一個特定目的是通過將未固化的單體及其它可以提取出來的非溶劑聚合反應劑，包括反應劑的副產物或油墨組分降低到一個很可能是被接觸列印的被列印物的人能夠忍受的或可以接受的程度，提供使噴射到織物上的紫外線固化油墨有效地固化。
根據本發明的原理，油墨是被數字式的列印到織物上的，同時油墨的聚合是通過暴露在發射的能量束例如紫外線、EB或其它類似的能量束中被引發的，然後使部分聚合的或固化的油墨受熱以便將未聚合的可聚合反應劑以及油墨的其它可被提取出來的組分降低到一個被接觸所述織物的人能夠容忍或可以接受的水平。
在本發明的一些實施例中，紫外線固化油墨被噴射到織物上，油墨的固化通過暴露在紫外線中被引發。優選地，採用非發泡式的噴墨列印頭，例如壓電晶體或其它機械式噴墨傳感器進行噴墨。在操作過程中可以向壓電晶體或其它機械噴墨傳感器加熱，但通常這只用於降低油墨的粘度。在對紫外線曝光或在曝光之後，被列印的織物經受熱氣流，它用於延長由紫外線引發的固化過程，或者用於驅散油墨中未被固化的組分，或者同時起兩種作用。具體地說，紫外線固化油墨被噴射到織物上，將噴射的油墨暴露在紫外線固定光中，把油墨固化到足夠使油墨穩定的程度，使得所列印的圖像基本上不會進一步芯吸，依據不同的油墨密度、被列印物的孔隙率以及組分、被列印物的重量和厚度，其聚合度大約為60～95％。然後將帶有被部分固化的噴射油墨的織物在一個熱固化爐內用熱空氣加熱，這時，由紫外線引發的聚合有可能會繼續進行，或者是未固化的單體被揮發，或者兩者兼備，以便生成紫外線固化油墨的列印圖像，使該圖像含有的未固化的單體或其它油墨成分降低到對這種油墨成分敏感或可能敏感的人能夠容忍的程度。優選地，油墨的未被固化的成分被降低每平方米一克左右的數量級，例如在被列印的織物上未固化的單體一般不超過每平方米1.55克。
根據本發明的優選實施例，優選地在把織物絎縫成褥罩之前將紫外線固化油墨噴射到織紋較粗的織物上，例如褥罩、枕套等材料。噴射油墨的點密度優選地為從每種顏色為每英寸180×254點到每種顏色為每英寸約300×300點，儘管也可以用每英寸90×254點的較低點密度。優選地，採用CMYK彩色調色板的四種顏色，每一滴或點約75微微升，或者每一滴大約80毫微克，採用紫外線噴墨列印頭。提供一個紫外線固化光頭，它可以與列印頭一起移動，或者獨立於列印頭移動，並將沉積的紫外線固化油墨滴用每一線性英寸約300瓦的光束曝光，施加每一平方釐米約1焦耳能量。通常，在大約每平方釐米20或30毫焦耳範圍內的低能量水平時，紫外線固化油墨至少在表面上開始固化。但是，在工業生產過程中，則要求更高的紫外線強度，大約在每平方釐米1焦耳的範圍內。假定能量密度達到一定的最低閾值，該閾值可以依據油墨的配方的不同而改變，光束的能量可以作為織物相對於光頭的移動速度以及織物被光束的能量損壞的敏感度的函數而變化。然後使其上具有已被紫外線部分地固化的噴射的油墨的織物通過一個加熱爐，在該爐中被加熱到300°F從大約30秒到約3分鐘。在加熱爐優選地使用強制的熱空氣加熱，但也可以採用其它加熱方法，例如紅外加熱或者其它輻射式加熱器。紫外線的能量水平、爐加熱溫度、以及在加熱爐內的加熱的時間可以在上面所列舉的數字範圍內變化，其具體數值與織物的性質、所用油墨的密度及類型、和在處理過程中織物相對於紫外線固化光頭的移動速度等有關。因而，在向織物上施加密度更高的油墨時則需要更多的紫外線能量、更高的爐加熱溫度、更長的爐加熱時間、或者這些變量的組合，以便在該特定的織物上進行必要的固化。一般地，紫外線或其它輻射能量束的上限值以及爐加熱溫度上限值是這樣一些數值，即，對於特定的油墨和織物，在這種數值條件下會破壞或十分有害於所使用的油墨或者位於其下方的織物、或者它們兩者。
本發明的優點在於，對於不同的油墨、以及對於所需保留在織物上的未固化的油墨組分的殘餘量使用不同的判據，這些參數可以改變，以便增加或減少殘餘量。通過增加或降低能量強度、或者改用不同於紫外線的能量形式、或者增加或減少使油墨暴露在能量中的時間，可以改變未聚合的非溶劑油墨成分的殘留量。此外，在其後的固化爐內利用較高或較低的溫度、更多或更少的空氣流、更長或更短的加熱時間可以改變位於被列印物上的油墨的最後成分。但是，應當注意，固化或加熱過程的能量不能破壞織物或油墨。
通過使油墨有效地固化，本發明可以用紫外線固化油墨在織物列印圖像，它將留下少於每平方米的列印材料1.55克的未固化的單體，而通常它只留下每平方米約0.155克的未固化單體。因而，本發明提供了使用紫外線固化油墨的有益之處，它比以水和溶劑為基礎的油墨有一系列優點，這些優點包括高的色飽和潛力、低的潛在敏感性或毒性、不會阻塞噴嘴以及可使用壓電或其它長壽命的列印頭。此外，利用不與被列印物形成化學鍵的可聚合油墨在寬幅織物上列印的能力因此與材料無關，特別是對諸如褥罩以其它家具和床上用品的織物提供了有利的條件。
根據下面參照附圖對本發明的優選實施例的詳細描述，本發明的這些目的及其它目的將很容易變得更加清楚。
該圖是體現本發明原理的捲筒式給料的褥罩絎縫機的實施例的示意透視圖。
具體實施例方式
附圖表示一個絎縫機10，它具有一個固定的機架11，它具有一個用箭頭12表示的縱向長度和一個用箭頭13表示的橫向寬度。機器10具有一個前端14，枕套或褥罩織物或面料卷15從可旋轉地固定到機架11上的供料輥16進入所述前端14。裡料17以及一個或多個填充料18的卷也以捲筒的方式由也固定於機架11上的輥進行供應。材料卷圍繞分別在沿著傳送帶20的不同點上的多個輥(未示出)被引導到一個傳送帶或傳送系統20上。傳送系統20優選地包括沿機器10的整個長度延伸的一對相對設置的針板拉幅帶裝置21，外層織物15在機器10的前方14被進給到該裝置21上。當帶裝置21攜帶織物15通過機器10的縱向長度時，帶裝置21將織物15保持在其上的精確的已知的縱向位置上，優選地，其精確度為0至1/4英寸。帶21的縱向運動由一個傳送帶驅動器22進行控制。傳送帶20可以採用各種形式，包括但並不限於對向設置的齒帶側向裝置、嚙合並拉緊織物15的材料的可縱向移動的正面側夾具、或者其它固定結構，用於將面料15相對於傳送帶20固定。
沿著傳送帶20設置三個工作檯，包括噴墨列印工作檯25、紫外線固化工作檯24、一個加熱乾燥工作檯26、一個絎縫工作檯27和一個切割工作檯28。裡料17和填料18在乾燥工作檯26與絎縫工作檯27之間與頂層15接觸，以便形成一個多層材料29，以便在絎縫工作檯27處進行絎縫。優選地，層17，18不被傳送帶20的帶裝置21嚙合，而是在絎縫工作檯27的上遊與織物15的底部接觸在織物15的下方貫穿絎縫工作檯27，並處於絎縫工作檯27的下遊側的一對夾送輥44之間。輥44與帶裝置21同步動作並把織物17，18與織物15一起拉過機器10。
列印工作檯25包括一個或多個噴墨列印頭30，在橫向驅動器31及可以選擇的縱向驅動器32的作用下，它們可以橫跨機架11進行橫向運動，也可以在機架11上縱向移動。或者，頭30也可以橫貫織物15的整個寬度，並被設置成可以同時在織物15列印一整條橫線的點。
噴墨列印頭30被製成以每滴75微微升或大約80毫微克的方式噴射紫外線固化油墨，並且對於根據CMYK彩色調色板四種顏色的的每一種以上述方式進行噴射。優選地，列印頭30在操作過程中不經受加熱步驟。機械式或機電式列印頭例如壓電列印頭是優選的。墨點優選地以大約每英寸180點乘每英寸約254點的解析度進行分配。根據需要，解析度可以高些或低些，但180×254的解析度是優選的。如果需要更細的圖像的和更大的色飽和，300×300點/英寸是優選的。不同顏色的墨滴可以是並排的或者是點套點的。點套點(有時稱之為滴套滴)產生更高的密度。
列印頭30設有控制器，可用於選擇性地操作頭30以便在頂層織物15上選擇性地列印一種或多種顏色的兩維花紋。用於傳送帶20的驅動器22、用於列印頭30的驅動器31和32、以及列印頭30的操作由控制器35用程序控制以便將圖案列印在織物15的已知位置上，該控制器35包括一個存儲器36，用於存儲編程圖案、機器控制程序、以及與列印的花樣性質及其在織物15的縱向及橫向位置、以及織物15在機器10上的相對位置有關的適時數據。
紫外線固化工作檯24包括有關紫外線固化頭23，它可以和列印頭30一起運動，或者如圖所示，與列印頭30無關地獨立運動。紫外線固化頭23被製成將窄的縱向延伸的紫外線光束銳利地聚焦到織物的已列印的表面上。頭23設有有關橫向驅動器19，它受到控制以便橫向掃描織物已列印的表面，使光線橫貫織物移動。優選地，頭23由控制器35進行智能控制，以便進行選擇性地操作，並快速地移過沒有進行列印的區域，並以足夠低的速度用紫外線只掃描已被列印的區域，以便用紫外線固化油墨，從而避免因掃描未列印的區域造成時間及紫外線能量的浪費。如果頭23被包含在列印工作檯25中並與列印頭30一起運動，則可緊隨油墨分配之後與油墨的分配同步地使用紫外線。
在圖示的實施例中，紫外線固化工作檯24緊靠在列印工作檯25的下遊，使得織物在列印之後立即經受紫外線固化。在理論上，一個紫外線光子固化油墨單體的一個自由基，從而將油墨固定。在實際上，對於一平方釐米的已被列印的面積由紫外線固化頭23施加一個焦耳的紫外線的能量。這將通過以下方式來達到，即，以功率為光束寬度的每一線性英寸300瓦的紫外線光束橫貫織物的已列印的區域，並使織物表面曝光一定的時間，使之足以以所需的密度傳輸所需的能量。或者，如果織物的厚度及不透明度不是太大，可以從織物的兩面投射固化用光線，以便促進紫外線固化油墨的固化。利用過高的功率會導致燒傷甚至燃燒織物，所以紫外線的功率有實際上的上限。
熱固化或乾燥工作檯26固定在機架11上，優選地緊靠紫外線固化工作檯的下遊側。利用足夠的紫外線固化以便穩定油墨，使得已列印的圖像足以抗拒進一步的芯吸，油墨具有足夠的顏色堅牢度，從而允許乾燥工作檯單獨工作，或者設置在絎縫工作檯27的下遊。當在線工作時，乾燥工作檯應當沿織物的長度充分延伸以便能夠以列印織物的速度充分地將列印的油墨固化。在加熱爐或乾燥工作檯26處的熱固化將織物上的油墨的溫度保持在300°F直到約3分鐘。加熱30秒到3分鐘是預期可以接受的範圍。用強制熱空氣加熱是優選的，儘管也可以採用其它的加熱源，例如紅外加熱器，只要它們能夠穿透織物到油墨的深度即可。
可以忍受的未固化的單體的確切百分比隨著不同的油墨及不同的產品而改變。一般認為，紫外線固化油墨的未固化的單體應當被降低大約0.1％或1000PPM以下。在本發明的優選實施例中，紫外線固化油墨的未固化的單體被降低到100PPM以下，優選地約為10PPM。如上所述，每1PPM等效於每一平方米列印的材料大約15.5毫克的可提取物。如這裡所採用的，剩下未固化的單體的百分比或部分是指可提取的材料的質量，所述可提取的材料通過將固化的油墨樣品浸漬到諸如甲苯之類的侵蝕溶劑中能夠從給定的固化油墨的樣品中除去，同時測量從油墨中被溶劑除去的留在溶劑中的材料的量。這一測量利用帶有質量檢測計的氣相色譜來進行。在本發明的優選實施例中，所測量的從一個給定的油墨樣品中除去的材料量小於每平方米列印材料1.5克可提取物。如果每平方米列印材料的提取物的測量結果高於100PPM或1.5克，是不可取的。其優選的測量結果是10PPM。
下面的表1列出了對於一個單一的織物用不同的圖案列印時所產生的提取數據。每一次試驗用的每一個織物樣品都是從織物的相同的相對位置上切割下來的並包含有相同的列印圖樣。將含有列印的油墨的織物樣品浸入到一個具有固定量甲苯的容器中，在大氣條件下保存幾天的時間以便提取任何未聚合的油墨成分。織物為51％聚酯/49％棉混紡材料。第一圖案為花的圖案，其中有未列印的部分；第二個是由四色CMYK在整個所能達到的織物表面上以每種顏色點套點的方式100％噴墨構成的全色列印。
表1
在優選實施例中，絎縫工作檯27位於加熱爐26的下遊。優選地，它是一種單針絎縫工作檯，如Jeff Kaetterhenry等人的U.S.PatentApplication Serial No.0.8/831,060，標題為「Web-fed Chain-stitch Single-needl Mattress Cover Quilter with NeedlDeflection Compensation」(「具有針偏移補償的捲筒供料式鏈式針跡單針褥罩絎縫機」)所描述的那樣，該文獻現已成為U.S.PatentNo.5,832,849，在這裡被特別引用為參考文獻。本發明可以採用的其它適宜的單針式絎縫機公開於U.S.Patent Applications SerialNos.08/497,727和08/687,225中，兩個的標題都是「QuilitingMethod and Apparatns」(絎縫方法和設備)，這專門被引用為參考文獻，現已分成為U.S.Patents Nos.5,640,916及5,685,250。絎縫工作檯27也可以包括一個多針絎縫結構，例如美國專利U.S.PatentNo.5,154,130所公開的結構，在這裡也被專門引用為參考文獻。在圖中，表示出一個單針絎縫頭38，它可以橫向地在一個託架39上運動，而託架39則可在機架11上縱向移動，從而頭38可以在多層材料29上縫製360°的圖案。
控制器35控制頭38相對於多層材料29的相對位置，藉助控制器35並通過存儲在控制器35的存儲器36內的位置信息操作驅動器22及傳送帶20將其保持在一個準確的已知位置處。在絎縫工作檯27中，絎縫頭38絎縫一個與列印的圖案34重合的針跡圖案，以便在多層織物29上生成一個組合的或複合的列印及絎縫的圖案40。如圖示的實施例所述，這可以通過下述方式來達到，即，在絎縫工作檯27內保持組合起的織物29靜止不動，而與此同時使頭38在機架11上同時進行橫向移動和縱向移動，橫向移動在橫向線性伺服驅動器41的作用下進行，縱向移動在縱向伺服驅動器42的作用下進行，以便根據控制器35的存儲器36中的信息由控制器35相對於圖案34的已知的位置驅動伺服驅動器41，42來縫製360°的圖案。或者，也可以通過將絎縫頭38僅相對於機架11進行橫向移動，同時在可以由控制器35反向操作傳送帶20的傳送帶驅動器22的作用下，相對於絎縫工作檯27縱向移動織物29，使單針或多針絎縫頭的針相對於織物29移動。
在某些應用當中，列印和絎縫工作檯25，27可相互顛倒順序，使列印工作檯25位於絎縫工作檯27的下遊，例如在圖中用虛線表示的工作檯50。在工作檯50處，將列印與前面在絎縫工作檯27處進行的絎縫對齊。在這種結構中，固化工作檯也將要位於絎縫工作檯27和列印工作檯50兩者的下遊的一點上，或者被包含圖中所示的列印工作檯50內。
切割工作檯28位於傳送帶20的下遊端的下遊。切割工作檯28也由控制器35與絎縫工作檯27及傳送帶20同步的方式進行控制，它也可以以一種補償在絎縫工作檯27處進行絎縫時多層材料織物29的收縮的方式進行控制，或者以一種在標題為「Program ControlledQuilter and Panel Cutter System with Automatic ShringkageCompensation」(「帶有收縮補償的程序控制絎縫機及板條切割系統」)的美國專利U.S.Patent No.5,544,599中所描述的方式進行控制，該文獻這裡被特別引用為參考文獻。當把絎縫與列印圖案34對準時，可以由控制器35把織物在絎縫時收縮的信息考慮進去，這種收縮是由於絎縫厚的、填充多層材料時引起的材料集中到一起造成的。板條切割機28將每個列印及絎縫的板條45從織物38上分離開，每個板條帶有一個複合的列印和絎縫圖案40。被切割下來的板條45由輸出輸送帶46從機器的輸出端移出，該傳送帶46也在控制器35的控制下工作。
在這一工藝中使用的壓電列印頭由Spectra of New Hampshire製造。用於這一工藝的紫外線固化頭由Fusion UV Systems，Inc.，Gaithersburg，Maryland製造。
上面的描述是本發明的某些優選實施例的代表性的例子。熟悉本領域的人員應當理解，可以對上面所描述的實施例進行各種改變和補充，而不超出本發明的原理的範圍。
權利要求
1.一種絎縫方法，包括以下工序將紫外線固化油墨噴射到織物上，以便在織物上形成一個列印圖案；使油墨在織物上固化；將一個或多個次級材料層與所述織物結合；以及在材料和織物的組合層上、於列印到織物上的圖案的上面絎縫一個絎縫圖案。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，固化工序包括以下步驟使噴射到織物上的紫外線固化油墨對紫外線曝光，以便使織物上的油墨至少部分地被固化；以及對具有至少部分地被固化的紫外線固化油墨的織物進行加熱，以便減少未固化的紫外線固化油墨。
3.如權利要求2所述的方法，進一步包括將其上具有至少部分地被固化的紫外線固化油墨的織物進行加熱，將未固化的紫外線固化油墨降低到100PPM或以下。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，固化工序包括以下步驟用每一線性英寸約300瓦的紫外線光束以足以施加每平方釐米油墨1焦耳能量的速度對噴射到織物上的紫外線固化油墨進行曝光；以及對其上具有至少部分地被固化的紫外線固化油墨的織物進行加熱，以便減少未固化的紫外線固化油墨。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，固化工序包括以下步驟將噴射到織物上的紫外線固化油墨對紫外線曝光，以便使織物上的油墨至少部分地被固化；以及對其上具有至少部分地被固化的紫外線固化油墨的織物加熱到大約300°F至少大約30秒鐘，以便減少未固化的紫外線固化油墨。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，固化工序包括以下步驟用每一線性英寸約300瓦的紫外線光束以足以施加每平方釐米油墨1焦耳能量的速度對噴射到織物上的紫外線固化油墨進行曝光；以及對其上具有至少部分地被固化的紫外線固化油墨的織物加熱到大約300°F至少大約30秒鐘，以便使未固化的紫外線固化油墨減少到100PPM以下。
7.一種在織物上進行列印的方法，包括以下工序將紫外線固化油墨噴射到織物上，以便在織物上形成一個列印圖案；然後通過將紫外線固化油墨對紫外線曝光使噴射到織物上的油墨基本上固化，這種固化使得在織物上基本固化的紫外線固化油墨包含有超過可接受水平的紫外線固化油墨的未固化的單體；然後將其上具有基本固化的紫外線固化油墨的織物加熱，從而使織物上紫外線固化油墨的未固化的單體的水平降到一個可接受的水平。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，加熱工序包括以下步驟將其上具有基本固化的紫外線固化油墨的織物加熱，從而把織物上的紫外線固化油墨的未固化的單體降低到100PPM或以下。
9.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，加熱工序包括以下步驟將其上具有基本上固化的紫外線固化油墨的織物加熱，從而把織物上的紫外線固化油墨的未固化的單體降低到100PPM以下。
10.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，噴墨工序包括以下步驟以至少每英寸180個墨點的點密度噴射紫外線固化油墨，每個墨點含有約75微微升油墨。
11.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，固化工序包括以下步驟用每線性英寸300瓦的紫外線光束對噴射到織物上的紫外線固化油墨進行曝光足以施加每平方釐米油墨1焦耳能量的時間。
12.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，加熱工序包括以下步驟將其上具有基本固化的紫外線固化油墨加熱到約300°F大約至少30秒鐘。
13.織物列印設備，包括一個紫外線固化油墨源；一個噴墨列印頭，它被設置成將紫外線固化油墨點圖案沉積到一個織物上；一個相對於噴墨列印頭設置的紫外線固化頭，它被製成把用噴墨列印頭沉積到織物上的點圖案對足夠能量的紫外線曝光，以便基本上、但不是完全地將油墨固化；一個相對於紫外線固化頭設置的加熱固化工作檯，利用足以顯著降低織物上的紫外線固化油墨的未固化的單體的百分比的能量對其上具有已曝光的點圖案的織物進行加熱；以及用於傳送織物依次通過列印頭、固化頭和加熱固化工作檯的裝置。
14.如權利要求13所述的設備，其特徵在於紫外線固化頭運行以便將圖案對紫外線曝光，紫外線的強度足以把沉積到織物上的紫外線固化油墨固化到至少60％；以及加熱固化工作檯運行以便將已經曝光的圖案加熱到一個溫度並保持一定的時間，以減少織物上的紫外線固化油墨的未固化的部分。
15.如權利要求13所述的設備，其特徵在於紫外線固化頭運行以便將圖案對其強度足以使沉積在織物上的紫外線固化油墨固化到至少60％的紫外線曝光。
16.如權利要求13所述的設備，其特徵在於加熱固化工作檯運行以便將曝過光的圖案加熱到一個溫度並保持一定的時間，以減少織物上的紫外線固化油墨的未固化的部分。
17.一個包含有權利要求13所述的列印設備的絎縫設備，它進一步包括一個絎縫工作檯，被設置成在織物上絎縫一個絎縫圖案。
18.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，噴墨列印頭被製造成以至少每英寸180個點的點密度向織物上分配紫外線固化油墨，其中每個點包含大約75微微升油墨。
19.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，紫外線固化頭被製成把織物上的紫外線固化油墨對紫外線光束曝光，所述紫外線光束約每一線性英寸300瓦，曝光時間足以施加每平方釐米油墨約1焦耳光能。
20.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，加熱工作檯被製成將織物上已部分地被固化的紫外線固化油墨加熱到大約300°F至少大約30秒鐘。
21.一種在被列印物上進行列印的方法，包括以下工序將可聚合的油墨沉積到該被列印物上；通過在油墨內引發一個聚合反應使油墨聚合，並將該反應一直保持到油墨基本上聚合但仍然包含有至少一部分易揮發的未聚合的單體；然後乾燥基本上聚合的油墨以便減少沉積到被列印物上的油墨中的易揮發的未聚合的單體的含量。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於油墨的沉積包括向被列印物上噴墨以便在被列印物上形成列印圖案。
23.如權利要求21所述的方法，其特徵在於油墨的沉積包括向被列印物上沉積紫外線固化油墨；以及油墨在被列印物上的聚合包括將紫外線固化油墨對紫外線曝光。
24.如權利要求21所述的方法，其特徵在於油墨的乾燥包括將被列印物上的基本上聚合的油墨加熱，從而把被列印物上的易揮發的油墨組分降低到一個可以容忍的水平。
25.如權利要求24所述的方法，其特徵在於乾燥包括使熱空氣流到其上具有基本上聚合的紫外線固化油墨的被列印物上。
26.如權利要求21所述的方法，其特徵在於油墨沉積包括將紫外線固化油墨噴射到被列印物上，以便在被列印物上形成列印圖案；噴射到被列印物上的油墨的聚合包括將被列印物上的紫外線固化油墨對紫外線曝光；油墨的乾燥包括加熱被列印物上的基本上聚合的紫外線固化油墨，從而將被列印物上易揮發的紫外線固化油墨的組分降低到一個可以容忍的水平。
27.如權利要求26所述的方法，其特徵在於乾燥包括使熱空氣流到其上具有基本上聚合的紫外線固化油墨的被列印物上。
28.如權利要求26所述的方法，其特徵在於乾燥包括使熱空氣流到其上具有基本上聚合的紫外線固化油墨的被列印物上，以便從被列印物上蒸發至少一部分油墨的未聚合的單體。
29.如權利要求26所述的方法，其特徵在於乾燥包括使熱空氣流到其上具有基本上聚合的紫外線固化油墨的被列印物上，以便使被列印物上的至少一部分未聚合的油墨單體進一步聚合。
30.一種在被列印物上進行列印的方法，包括以下工序在一個寬幅的被列印物上數字式地沉積可聚合的油墨；將一個能量束照射到沉積的油墨上，從而在油墨內將一個聚合反應一直保持到油墨基本上聚合但仍然保留至少某些可提取的未聚合的反應劑為止；然後加熱基本上聚合的油墨，以便減少沉積在被列印物上的油墨內未聚合的反應劑的含量。
31.如權利要求30所述的方法，其特徵在於乾燥包括使熱空氣流到其上具有基本上聚合的可固化的油墨的被列印物上。
32.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積通過從至少一個列印頭噴射油墨來進行。
33.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積通過從至少一個列印頭在低溫下噴射油墨來進行。
34.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積通過從至少一個列印頭藉助列印頭元件的機械動作進行噴墨來進行。
35.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積通過從至少一個壓電列印頭噴墨來進行。
36.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積包括沉積紫外線固化油墨，能量束照射包括將一個紫外線光束聚焦到沉積的油墨上。
37.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積包括沉積電子束固化的油墨，能量束照射包括將一個電子束聚焦到沉積的油墨上。
38.如權利要求30所述的方法，其特徵在於油墨的沉積包括沉積基本上不含有溶劑的可聚合的油墨。
全文摘要
提供一種採用紫外(UV)線固化的油墨向織物(15)上噴墨列印的方法和設備,油墨首先利用紫外線(24)部分地固化,然後進行加熱,以便更完全地固化油墨。列印在一個絎縫機(10)中進行,該絎縫機具有一個絎縫工作檯(27)和一個位於絎縫工作檯上遊的列印工作檯(25)。優選地,列印工作檯在一個編程的控制器(35)的控制下將多色圖樣只印在織物的頂層上。噴射到織物上的紫外線固化油墨其墨點的體積約75微微升。一個傳送帶(20)將印好的織物從列印工作檯移送通過紫外線固化工作檯(24),在該處,一個紫外線固化頭或者與列印頭一起運動或者與列印頭獨立的運動,將沉積的紫外線固化油墨滴對紫外線光束曝光,所述紫外線光束為每線性英寸300W,曝光速度為每一平方釐米施加1焦耳左右的能量。然後傳送帶使織物通過一個加熱乾燥工作檯或一個加熱爐(26),在該處把織物加熱到300華氏度30秒鐘到3分鐘。優選地,在加熱爐內用強制熱空氣進行加熱,但也可以採用其它加熱方法,例如紅外或其它輻射加熱器。在熱固化之前,或優選地在這之後,織物與其它材料層相結合,並且在程控的條件下,在利用列印的圖案加上絎縫圖案。
文檔編號D05B33/00GK1377313SQ00812400
公開日2002年10月30日 申請日期2000年9月1日 優先權日1999年9月3日
發明者理察·N·科多斯, 威廉·W·科蘭, 羅伯特·B·科默福德, 安傑洛·夸特羅喬基, 米蘭·巴多維納茨 申請人:L&P產權管理公司