CN102133816B - 固体油墨印刷头的油墨储存容器 - Google Patents

Abstract

提供一种用于喷墨印刷机中的印刷头的容器，该印刷头具有至少一个在其背面的印刷头进口以使油墨从该容器流到该印刷头中。该容器包含密封安装到该印刷头的该背面并限定与该印刷头进口连通的室的周边壁。该室在一个面是开放的而该容器包括附着于该周边壁且覆盖所述一个面的有弹性的可弯曲膜。提供与该室连通的进口以提供油墨到该室中的通道。该有弹性的可弯曲膜具有在第一状态的初始松弛状况以及弯曲状况，在该松弛状况中，该容器基本上充满油墨，而在该弯曲状况中该膜坍缩到该室中。

Description

固体油墨印刷头的油墨储存容器

技术领域

本公开涉及用于印刷的器件和机器，尤其涉及这种器件或机器中的印刷头和到印刷头的油墨供应。

背景技术

如图1所示，一种印刷机10利用能够操作以向介质传送机构16传送的基底14上施加液体墨滴的印刷头12。在一些机器中，油墨是直接施加到基底上的，如图1中所示，然而在其它机器中，油墨被施加到转移单元(比如转移鼓)，然后该传递单元将印刷图像转移到该基底上。

印刷头12从远端容器18接收液体油墨的供应。在某些机器中，来自该远端容器18的油墨在高压下被馈送到该印刷头。因此，机器10可包括压强源20，比如压缩空气源，其通过压强阀总成22连接到远端容器18。输出阀总成24控制油墨从该远端容器通过流体管线26流到本地存储罐28，该本地存储罐28与印刷头18直接相关。当油墨在本地容器28中时，通过压强阀总成22来自空气管线30的压强可被施加以迫使该油墨从本地容器进入印刷头12。控制器32控制机器10的这些阀门总成、介质传送机构和印刷头的定时和运行，如同现有技术中所知道的。

印刷头12可被配置为向基底14施加多种颜色的油墨。因此，远端和本地容器18、28每个包括多个独立的容器，每一个对应一种颜色。通常提供四种颜色的油墨-黑色、黄色、青色和品红色-从而可以提供四个独立的容器。该容器可向单一印刷头供应油墨，或向多个印刷头中对应的一个供应油墨。压力阀总成22和输出阀总成24每个将包括四个阀门，以及四个相应的流体管线26和气体管线30。每个阀门由控制器32独立控制以在一个或更多个印刷头12处提供多色印刷能力。

在典型机器10中，印刷头12是由多个板的叠层形成的，该多个板限定油墨通过在每个本地容器28和多个喷墨喷管之间的一连串的歧管的流通路径。该印刷头叠层可进一步包括加热板、过滤器和能够操作以通过该喷管喷射油墨的油墨排出或膈膜板。有关压强的考量决定了印刷头12和本地容器28的结构以确保合适的印刷头功能。例如，优选地，在该喷墨喷管处存在微小的负压强以使得油墨能够通过该喷管最可靠且最佳地喷出。已经发现，在印刷过程中施加在该喷墨喷管处的正压强会导致喷管失灵。

为了避免这些与压强相关的问题，典型的机器10的本地容器通常是作为铸造金属(经常是铝)箱形成的。这些现有技术装置中的容器的尺寸足够大(考虑到机加工容差和和容器的仰角)，从而该容器内容纳的可用油墨的体积保持低于该印刷头12的最低一排喷墨喷管。尽管这种方式确保了印刷过程中喷墨喷管有微小的负压强，然而它是以更高的稳态功率损失、更大的容器内容纳的墨水的更长的预热时间、制造该容器过程中更高的材料成本和更大的印刷头重量为代价的。另外，在这种现有技术方式中，本地容器箱是开放的系统，这要求考虑通风和油墨泄漏。

需要一种用于向印刷头供应油墨的装置和方法，其能够满足印刷头的压强要求而没有与现有技术的本地容器箱有关的成本和尺寸。

发明内容

根据本文披露的方面，提供一种用于喷墨印刷机中的印刷头的容器，该印刷头具有至少一个在其背面的印刷头进口以使油墨从该容器流到该印刷头中。该容器包含密封安装到该印刷头的该背面并限定与该印刷头进口连通的室的周边壁。该室在一个面是开放的而该容器包括附着于该周边壁且覆盖所述一个面的有弹性的(resilient)可弯曲(flexible)膜。提供与该室连通的进口以提供油墨到该室中的通道。该有弹性的可弯曲膜具有在第一状态的初始松弛状况以及弯曲(flexed)状况，在该松弛状况中，该容器基本上充满油墨，而在该弯曲状况中该膜坍缩(collapse)到该室中。

在另一个方面中，一种印刷头总成包含印刷头，该印刷头包括用于液体油墨排出的喷管、与该喷管和容器连通的导管。该容器包括密封安装到该印刷头并限定与该导管连通并在一个面开放的室的周边壁、附着于该周边壁并覆盖所述一个面的有弹性的可弯曲膜以及与该室连通以提供油墨到该室中的通道的进口。

在又一个方面中，提供包含印刷头的印刷头总成，该印刷头包括用于液体油墨的排出的喷管、与该喷管连通的导管、由附着于该印刷头并限定与该导管连通的室的有弹性的可弯曲膜形成的容器，以及与该室连通以提供油墨到该室中的通道的进口。

附图说明

图1是包括与该印刷头直接相关的本地容器的印刷机的示意框图。

图2a是安装到印刷头的、根据本披露的本地容器的侧面局部剖视图，其中显示该容器在初始状态。

图2b是图2a中描绘的本地容器的侧面局部剖视图，其处于印刷状态。

图2c是图2a中描绘的本地容器的侧面局部剖视图，其处于油墨装载状态。

图3是用于多色印刷机的本地容器的立体图。

图4是安装到印刷头的、根据本披露的一种替代的本地容器的侧视图。

具体实施方式

参考图2a-c，喷墨印刷头叠层40装备有与该印刷头直接相关的本地容器45。印刷头42包括一系列喷墨喷管42并且可以是根据现有技术已知的其它方式构造为向基底上喷射墨滴。本地容器45包括侧面或周边壁46和啮合壁48，该啮合壁48被配置为液体密封啮合到印刷头40。该啮合壁48限定用于向印刷头40(尤其向喷墨喷管42)供应油墨的出口50。可以提供与提供给该印刷头的油墨颜色的数量对应的多个出口孔50。喷墨叠层被配置为在背面44具有对应于本地容器啮合壁48中的(一个或更多)出口50的(一个或更多)进口孔43。在这些开口中的任一个中可包含单向阀或止回阀以允许到该印刷头的单向流。

容器45可以以传统方式安装到该印刷头的背面44上或固定于该背面44。例如，啮合壁48可以粘着于背面44或用螺丝紧固。可以理解，可以省略啮合壁48以利于将周边壁46直接密封安装到印刷头40，其中该印刷头的(一个或更多)进口孔43与该(一个或更多)容器的室47直接连通。在这种情况下，周边壁46的边缘可被粘着于背面44或以某种能够提供流体密封的其他方式固定。

在一个实施方式中，在周边壁46中的至少一个中限定至少一个单向进口57。进口57可包含止回阀或能够操作以允许油墨流入而不能流出容器45的类似阀门。进口57连接于外部油墨供应，比如印刷机10的远端油墨容器18。替代地，进口57可包含能由控制器32控制以在该油墨被供应给该容器时打开而在印刷过程中闭合的阀门。进口57可被限定在啮合壁48中，同时该印刷头的喷射叠层限定适当的导管以将该进口连接到该远端油墨容器。(该导管可类似在本文中更详细地描述的、图4中显示的导管76构造)。

本地容器45可以是铸造金属(比如铝)、塑料或成型片材金属箱，如同现有技术已知的，但是具有相对于现有技术存储罐箱设计短得多的深度。在一个实施方式中，本地容器具有0.1英寸的深度，其大约是印刷头40的喷射叠层的厚度。(注意，该印刷头和本地容器的相对尺寸在图2a-c中被夸大了，以便显示得更清楚)。进口57和出口50可以被浇铸、机加工或蚀刻到该容器的壁中。

周边壁46与啮合壁48(如果存在的话)或与该印刷头的背面44一起限定在一个面开放的室47，如图2a所示。在一个方面中，本地容器45包括只在周边壁46上的实心壁和可选的啮合壁48。该室的开放的那一面被有弹性的和可弯曲的膜或膜片55闭合。在一个实施方式中，膜55是粘着于周边壁46的薄硅树脂片。该硅树脂片可具有约10密尔(mils)的厚度。可以使用其它相容(compliant)材料和厚度，比如1密尔厚的聚亚胺(PI)、PET或PEEK膜。在图2a中描写的初始状态中，容器45充满油墨而单向进口57对附加的油墨和外部压强都关闭。在此初始状态中，该膜基本处于其松弛或中和状况，从而该膜不对该容器内部的油墨施加任何压力。在图2a中可以看到，当容器充满时，油墨水平高于印刷头喷管42。因为整个系统是闭合的，所以不存在泄漏的危险，不管该印刷头和容器是否从竖直倾斜掉。

在该容器被完全装满的情况下，该印刷头准备好进行印刷操作。从容器45吸取油墨以供给到该印刷头的喷墨喷管42。进口阀57在此操作过程中保持闭合，如图2b中所示，以便在喷墨喷管后和本地容器45内是负压强。随着油墨被负压强从容器45吸走，该膜向内弯曲或坍缩到其印刷状态55′。该膜足够相容以基本上缩紧容器45的内部，从而当印刷操作完成时该容器近乎是空的。

一旦容器45空了，控制器32引导更多的熔融油墨在压力下通过进口57以重新填充该容器，如图2c中所示。随着该负压强被消除，在新的油墨向该容器内的流入的辅助下，该膜从其弯曲状态55′向外弹性弯曲到状态55″。该可弯曲膜因此吸收新的油墨装载的压强，从而阻止喷墨喷管42暴露于正压强下。该膜确保该膜后的体积是永远充满油墨的，而且在容器45内部没有气穴。可以理解，当全部的油墨装载以被分发到该容器中时，该膜在图2(a)所示的状态55。

可以看出，膜55允许本地容器45保持为闭合的系统。因为容器不通到大气中，因此几乎没有在该油墨内引入气泡的风险，并因此不需要在印刷操作前从该容器清除气泡。另外，该容器的闭合系统性质消除了现有技术本地容器的头高度限制。该膜允许实质上能从该容器吸取所有的油墨，这允许容器45小于传统的印刷头容器。另外，该柔顺的膜可帮助消除或最小化对在远端容器在压强下输送的油墨的油墨喷射性能的影响。在某些情况下，膜55可响应于油墨输送压强而从容器47向外扩展，以避免任何在进入印刷头40的同到之前油墨压强的增加。

膜55可被扩大以在该油墨被提供给印刷头进行喷射时保持可接受的负压强。因此，负压强控制可包括用于在该柔顺膜的后侧上或外面上施加向外的力(即，远离室47)的元件，该力提供抵抗该膜从图2(a)中的状态向内偏转到图2(b)中的状态的校准力。例如，该元件可包括密封附着于该弹簧的中心(比如在图2(c)中标明的位置60)的张力弹簧，或可替代的是安装到容器45的闭合真空室。

更小的容器减小了油墨的体积，这减少了印刷机10的预热时间和能量损失。有关这一点，本地容器45可以使用与印刷头12的喷射叠层使用的相同的热源。因此，加热板58可被粘着于该喷射叠层和本地容器之间，如图2c中所示。使用该加热板可以轻易将该小油墨体积加热到工作温度。

进一步设想，可以感测通过膜55的状态而确定本地容器45内的油墨水平。因而，传感器60可与该膜的外面结合，如图2c所示。此传感器可以是机械或光学传感器，其能操作以确定该膜已经从其初始的无应力的状态55偏转(deflect)或弯曲(flex)的量。该传感器还可包括能够测量该膜中的应变(strain)的应变计，该应变是该膜从其初始状态弯曲的量的函数。来自此传感器60的数据可被供应给控制器32以用于控制印刷头12的操作。

在图2a-c描绘的实施方式中，本地容器被显示为在形状是大体长方形。然而，也可以设想其它结构以优化该有弹性的膜的影响。例如，前壁48可以被弯曲以补充该膜在其弯曲状态55′的曲率。从平面图上看，容器45和膜55可以是圆形的。该膜它本身可以被配置为均匀弯曲，如图2b所示，或者非均匀弯曲以在印刷操作过程中完全排空该容器。

在进一步的修改中，进口57可以与该膜55而不是该实心壁之一相结合，方式类似于本文中更详细地描述的图4中显示的进口76′。在此修改中，该进口应该被定位为不妨碍该膜变形到其弯曲状态55′的能力。

如同上面解释的，膜55取代容器箱的实心壁。为了最大化该膜的效果，该膜可取代该容器箱的更大区域的壁。另外，优选地，使该膜处于这种情形：其中只有该膜的有限偏转对于基本上完全清除该容器的油墨是必须的。从而，如图2a中所示，该膜取代该容器的背部壁，而不是该周边壁46之一。

在多色印刷的情况下，每种油墨颜色可提供有其自己专用的容器。因而容器45可以被形成为针对每种油墨颜色的室47a-d的单一板，这些室都分享该啮合壁48，如图3所示。这些室由周边壁46a、46b以及将每个室隔开的内部壁46c限定。公共的有弹性的可弯曲膜，比如膜50，可跨越所有的室，假如该膜被粘着于内部壁46c以及周边壁46a-b的话，以便该膜在一个室内的偏转不影响该膜覆盖其它室的部分。替代地，每个室可以装备有其自己的粘着于适当的壁的膜，以闭合相应的室的开放面。每个室将进一步装备有其自己的单向进口57a-d(连接于相应的远端油墨容器18)以及出口50a-d(连接于该印刷头喷射叠层内的适当的导管)。

在图4中显示的一个替代实施方式中，修改后的印刷头60可具有由直接固定于该印刷头叠层的背面64的预成型的顺应膜72建立的本地容器70。在此实施方式中，完全消除了该容器的箱的配置。在其初始状态，膜72限定空腔，该空腔可被油墨料填充。随着印刷操作过程中负压强被吸收到喷墨喷管62，该膜朝该印刷头的背面64弯曲。该容器70通过出口74向该印刷头供应油墨。油墨可以通过在该印刷头的喷墨叠层中形成的单向导管76提供给该容器。替代地，在该膜本身中可形成单向进口76′。在任一种情况下，导管76或进口76′操作以允许加压油墨流入而不流出该容器，并可包括止回阀或类似的单向阀门结构，如同上面描述的。

在一个实施方式中，膜72是预成型为大体呈球形泡的聚亚胺材料。该膜被粘结于该喷射层叠的背面64以形成流体密封。

可以理解，上面描述的各种特征和功能，以及其它特征和功能，及其替代，可根据期望被结合为许多其它不同的系统或应用。各种当前无法预料或无法理解的替代、修改、变形或改进可在随后由本领域的技术人员完成，它们也应被包含在下述权利要求中。

Claims (3)

1.一种用于喷墨印刷机中的印刷头的容器，所述印刷头具有至少一个在其背面的印刷头进口，用于油墨从所述容器流入所述印刷头，所述容器包含：

密封安装到所述印刷头的所述背面并限定室的周边壁，所述室与所述印刷头进口连通并在一个面开放；

附着于所述周边壁并覆盖所述一个面的有弹性的可弯曲膜；

与所述室连通以便油墨进入所述室的通道的进口；以及

安装到所述印刷头的所述背面并与所述周边壁一起限定所述室的啮合壁，所述啮合壁限定与所述至少一个印刷头进口流体连通的至少一个出口。

2.根据权利要求1所述的容器，其中所述有弹性的可弯曲膜具有在第一状态的初始松弛状况，在所述松弛状况中所述容器基本上充满油墨，还具有弯曲状况，在所述弯曲状况中所述膜坍缩到所述室中。

3.根据权利要求1所述的容器，进一步包含用于检测所述膜的偏转的传感器。