CN103625130B - 自清洁介质穿孔器 - Google Patents

Abstract

一种用于打印机的介质穿孔器，其使墨水不能粘附到所述穿孔器的穿孔盘。所述介质穿孔盘包括加热器，该加热器向所述穿孔盘的第一侧和相反侧辐射热量。所述盘被加热到预定温度，所述预定温度防止在所述旋转盘回转时墨水粘附到所述旋转盘上。

Description

自清洁介质穿孔器

技术领域

本公开一般涉及用于喷墨打印机的最后加工装置，并且特别涉及在相变喷墨打印机中刺穿介质的辊子。

背景技术

一般而言，喷墨打印机器或者打印机包括至少一个将液态墨水的液滴或射流喷射到图像接收构件或者转动的中间构件上的打印头，所述图像接收构件可以是介质，或是成片材或者成卷形式(webform)，在所述转动的中间构件的情况下，墨水随后由该转动的中间构件转印到介质。相变喷墨打印机采用相变墨水，相变墨水在环境温度下为固态，而在升高温度时转变成液相。熔化的墨水然后可以被打印头直接喷射到图像接收基材上；或者喷射到中间成像构件上，以用于转印到图像接收基材上。一旦喷射的墨水位于图像接收基材上，则墨水滴被压力和/或热量转印定影(transfixed)，而在基材上形成耐久的墨水图像。

在一些相变墨水成像设备中，图像接收基材是单片的记录介质。这些介质一般存放在一个或多个供应托盘中并且一次一张地取出用于图像处理。这种打印机对定制的图像处理和文档制作非常有效。在另一些相变墨水成像设备中，图像接收基材是在路径上连续馈送到打印机内的记录介质卷，所述路径将介质输送通过打印头以接收喷射的墨水，然后介质被输送到输出区域。在一些卷介质打印机(webprinter)中，卷介质重新缠绕到排出辊上，而另一些卷介质则切割成片或者另行处理。

一些卷介质打印机配置成在被打印的介质上切割穿孔，以允许通过穿孔来装订被打印的介质或者后续分离穿孔部分。穿孔通常用穿孔轮或辊子来形成，穿孔轮或辊子具有围绕轮圆周的多个刀片，以便随着介质卷被馈送经过穿孔轮和支撑辊之间形成的辊隙，在介质卷上切割短线或孔。相变墨水有时会从被打印的介质或者其他打印机部件转移并粘附到穿孔轮的表面或者穿孔轮的齿上和它们之间的区域中。穿孔轮上的相变墨水可能沉积在后续的被打印的介质上，降低了介质上生成的图像的质量。因此，从穿孔轮上去除相变墨水是期望的目标。

发明内容

在一个实施例中，介质穿孔器被配置成使墨水不能粘附到介质穿孔器上。穿孔器包括旋转盘和加热器。旋转盘具有多个围绕该旋转盘的圆周定位的齿，所述齿被配置成随着介质接合所述旋转盘而在介质上形成穿孔。所述加热器被配置成辐射加热所述旋转盘的第一侧的一部分和所述旋转盘的相反侧的一部分，以便将所述旋转盘保持在预定温度，该温度使墨水不能随着旋转盘回转而粘附到所述旋转盘上。

在另一个实施例中，已经研制了一种打印机，该打印机使墨水不能粘附到介质穿孔器上。所述打印机包括旋转盘、辊子和加热器。旋转盘具有多个围绕该旋转盘的圆周定位的齿，所述齿配置成随着介质卷接合所述旋转盘而在介质卷上形成穿孔。所述辊子配置成接触所述旋转盘的所述齿，以形成辊隙，所述介质卷经过所述辊隙输送。所述加热器配置成辐射加热所述旋转盘的第一侧的一部分和所述旋转盘的相反侧的一部分，以便将所述旋转盘保持在预定温度，所述预定温度使墨水不能随着旋转盘回转而粘附到所述旋转盘上。

附图说明

图1是具有介质穿孔器的连续馈送相变喷墨打印机的示意图；

图2是图1的介质穿孔器的侧视图；

图3是图1的介质穿孔器的俯视图；

图4是图1的介质穿孔器的透视图；

图5是另一种介质穿孔器的侧视图；

图6是图5的介质穿孔器的正视截面图。

具体实施方式

为了总体理解目前的实施例，参照附图讨论。在附图中，类似的附图标记始终用于指代类似的元件。如文中所用，术语“打印机”、“打印设备”或者“成像设备”一般指代利用一种或多种着色剂在打印介质上产生图像的设备并且可以包括任何这种装置，如为任何目的产生打印图像的数字复印机、制书机、传真机、多功能机等。图像数据一般包括电子形式的信息，这些信息被提供并用于操作打印机中的喷墨喷射器，以便在打印介质上形成墨水图像。这些数据可以包括文本、图形、照片等。利用着色剂在打印介质上产生图像、如图形、文本、照片等的操作，在文中一般称为打印或者标记。相变墨水打印机使用相变墨水，这种墨水也称为固态墨水，它在室温时呈固态，但是在更高的温度时熔化成液态。液态墨水滴在直接或间接打印机中打印到图像接收表面上。

在直接打印机中，打印头直接向打印介质例如介质片材或者连续介质卷上喷射墨水滴。在墨水滴打印到打印介质上之后，打印机移动打印介质通过形成于两个辊子之间的辊隙，所述辊子向墨水滴和打印介质施加压力以及可选的热量。一个辊子，通常称为“舒展辊”，接触打印介质的被打印侧。第二辊子，通常称为“加压辊”，将介质压靠舒展辊以舒展墨水滴并将墨水定影到打印介质。

为了例述目的，以下参照连续介质直接到片材的相变喷墨打印机来描述介质穿孔器。但是，读者应该明白，介质穿孔器可以用于间接打印机和/或在预切割的介质片材上打印的打印机，并且介质穿孔器可以与其他类型的墨水一起使用，例如水性的、乳化的、凝胶状的或者UV固化墨水，或者与电子照相打印机一起使用。图1是配置有被加热的穿孔盘的直接到片材连续介质相变喷墨打印机5的简化示意图。介质供应和装载系统配置成从介质源诸如安装在卷辊8上的介质卷筒供应长的、基本上连续的“基材”介质卷14（纸张、塑料或者其他可打印的材料）。对于单工打印，打印机包括馈送辊8、介质调整器16、打印区或者打印站20、介质穿孔器100和最后加工站(finishingstation)90。对于双工打印，卷翻转器84用于将介质卷翻转以便在馈送通过介质穿孔器100并被最后加工站90处理之前，将介质的第二侧呈现到打印站20。在单工操作中，介质源10具有基本上覆盖辊子12和26的宽度，介质在所述辊子12和26上运行经过打印机。在双工操作中，介质源大约为辊子宽度的一半，由于介质卷在被翻转器84翻转并且横向位移一定的距离之前，该介质卷在打印站20和被打印介质卷调整器80中的辊子的一半之上运行，被横向位移的所述距离使介质卷能够在与打印站20相对的另一半辊子上运行，以用于打印、调整和根据需要涂覆介质卷的相反侧。如下面详细描述，介质穿孔器100配置成刺穿介质介质卷，以形成一条或多条线，从而允许被穿孔的区段从介质卷分离。在介质穿孔器100刺穿介质卷14之后，最后加工站90被配置成切割、粘接、校直、装订和/或以其他方式处理完成的打印任务。在一些实施例中，介质穿孔器配置成最后加工站的一部分。

介质可以从介质源10根据需要解绕并且被未示出的转动一个或多个辊子的各种马达推进。介质调整器包括辊子12和预热器18。辊子12控制介质沿着路径穿过打印机时解绕的介质的张力。在替代实施例中，介质可以沿着所述路径以切割片材的形式输送，在这种情况下，介质供应和装载系统可以包括任何适当的设备或者结构，以使切割的介质片材能够沿着预期路径穿过成像设备输送。预热器18将介质卷加热至初始预定温度，所述初始预定温度针对与被打印的介质类型以及所用的墨水的类型、颜色和数量对应的期望成像特性进行选择。预热器18可以使用接触式、辐射式、电感式和对流式加热，以将介质提升到目标预热温度，在一个具体实施例中，该目标预热温度处于大约30℃到大约70℃的范围内。

介质卷通过传送经过包括一系列颜色单元21A、21B、21C和21D的打印站，每个颜色单元有效地跨过介质的宽度延伸并且能将墨水直接（即不需要使用中间或偏移构件）安置到移动的介质上。每个颜色单元21A-21D包括多个打印头，所述打印头以交错布置沿着横穿处理方向定位在介质卷14上方。正如一般熟知，每个打印头可以喷射单一颜色的墨水，一个打印头用于通常在四色打印中的每一种颜色，即青、品红、黄和黑（CMYK）。打印机的控制器50从安装在辊子附近的编码器接收速度数据，以计算介质卷经过打印头时的介质卷位置，所述辊子定位在与四个打印头相对的路径部分的任一侧上。控制器50使用这些数据产生定时信号，用于促动打印头的喷墨器，以允许以对不同颜色图案的配准的可靠的精确度来喷射四种颜色，从而在介质上形成四基色图像。由发射信号促动的喷墨器与控制器50处理的图像数据对应。图像数据可以传递到打印机，由作为打印机部件的扫描仪（未示出）产生，或者以其他方式电子地或光学地产生并输送到打印机。在不同的替代实施例中，打印机5包括不同数量的颜色单元并且可以打印具有除了CMYK之外的颜色的墨水。

打印机5配置成使用“相变墨水”，这意味着打印机使用的墨水在室温下基本上为固态并且在加热到相变墨水熔化温度时变成基本上液态，用于喷射到成像接收表面上。相变墨水熔化温度可以是任何能将固态相变墨水熔化成液态或熔融形式的温度。在一种实施例中，相变墨水熔化温度大约为60℃。

与每个颜色单元21A-21D相关联的分别是对应的支撑构件24A-24D。支撑构件24A-24D通常表现为棒或辊子形式，基本上相对着打印头布置在介质的背侧。每个支撑构件用于将介质定位在距相对着支撑构件的打印头预定距离处。支撑构件可以配置成辐射热能，从而将介质加热到预定温度，在一个具体实施例中，该预定温度处于大约40℃到大约60℃的范围内。各种支撑构件可以单独或集体地控制。预热器18、打印头、支撑构件24（如果加热），以及周围空气相结合，以沿着与打印站20相对的路径部分，将介质保持在处于大约40℃到70℃的预定温度范围内。

随着部分成像的介质卷14移动，以从打印区域20的打印头接收不同颜色的墨水，打印机5将介质卷的温度保持在预定范围内。颜色模块21A-21D中的打印头在通常明显高于介质卷14的温度的温度下喷射墨水。因此，墨水会加热介质。因此，可以采用其他温度调节设备将介质温度保持在预定范围内。例如，介质后方和前方的空气温度和空气流速也可能影响介质温度。于是，鼓风机或风扇可以用于协助控制介质温度。因此，打印机5将介质卷14的温度保持在适当的范围内，用于从打印区域20的打印头喷射全部墨水。温度传感器（未示出）可以沿着介质路径的该部分定位，以实现介质温度的反馈调节。

沿着介质路径，在打印区域20之后，介质卷14经过导向辊26，到达一个或多个“中间加热器”30。中间加热器30可以使用接触式、辐射式、感应式和/或对流式加热来控制介质温度。根据墨水和辊子26处的纸张的温度，这种“中间加热器”可以向纸张和/或墨水增加热量或者从其带走热量。当介质上的墨水被传送经过舒展器40时，中间加热器30将置于介质上的墨水调整到适合期望属性的温度。在一种实施例中，对于中间加热器的目标温度有用的范围是大约35℃到大约80℃。中间加热器30的效果是将墨水和基材温度均衡到彼此在大约15℃之内。中间加热器30将基材和墨水温度调节到舒展器温度以上0℃到20℃。

在中间加热器30之后，定影组件40配置成向介质施加热量和/或压力，从而将图像定影在介质上。定影组件包括任何适当的设备或装置，用于将图像定影到介质上，包括加热或不加热的加压辊、辐射加热器、加热灯等等。在图1的实施例中，定影组件包括“舒展器”40，该舒展器向介质施加预定的压力，并且在一些实施方案中，施加热量。舒展器40的功能是保留介质卷14上重要的液滴、液滴条或者墨水线并且利用压力且在一些系统中利用热量将墨水涂开，以使相邻液滴之间的空间被填充，且图像纯度变得均匀。除了舒展墨水外，舒展器40还通过增大墨水层的附着力和/或增大墨水-介质卷粘附力而提高图像持久性。舒展器40包括辊子，诸如图像侧辊子42和加压辊44，以便向介质施加热量和压力。每个辊子可以包括加热元件，诸如加热元件46，从而将介质卷14提高到从大约35℃到大约80℃范围的温度。在替代实施例中，定影组件可以配置成利用在打印区域后非接触式加热（不施加压力）介质来舒展墨水。这种非接触式定影组件使用任何适当类型的加热器将介质加热到理想温度，诸如辐射加热器、UV加热灯等等。

在一个具体实施例中，舒展器40内的辊子温度保持在大约55℃的温度，尽管辊子温度可以在不同的实施例中根据墨水属性而不同。一般来说，较低的辊子温度赋予较小的线条舒展性，而较高的温度导致光泽度出现缺陷。过高的辊子温度可能导致墨水偏移到辊子。在一个具体实施例中，辊隙压力设定在大约500到大约2000psilbs/侧的范围内。较低的辊隙压力赋予较小的线条舒展性，而较高的压力可能降低加压辊的寿命。

舒展器40还包括与图像侧辊子42相关联的清洁/加油站48。站48清洁和/或向辊子表面施加一层释放剂或者其他材料。释放剂材料可以是粘性大约为10-200厘泊的氨基硅油。只有少量的油是必须的，并且由介质携带的油仅为每张A4尺寸的纸张大约1-10mg。在一种可能的实施例中，中间加热器30和舒展器40可以组合成单一单元，使其各自的功能相对于介质的相同部分同时发生。

穿过舒展器40之后，被打印的介质可以穿过介质穿孔器100馈送并且由最后加工站90处理，用于从系统（单工打印）中取出，或者导向介质卷翻转器84，用于翻转并位移到辊子的另一个区段，由打印头、中间加热器和舒展器进行第二道处理。双工打印的材料然后可以馈送经过穿孔器100并且由最后加工站90处理。作为替代，介质可以在穿孔之后导向重新缠绕单元，在这里介质卷绕到辊子上，用于从系统中取出并进行后续处理。

打印机的各个子系统、部件和功能的操作和控制借助控制器50来实现。控制器50可以利用通用或专用的执行编程指令的可编程处理器来实现。执行编程功能所需的指令和数据存储在与处理器或控制器关联的存储器中。处理器、它的存储器以及接口电路构成控制器和/或打印引擎，以执行打印机操作所需的功能。这些部件可以设置在印刷电路板上，或者作为专用集成电路（ASIC）上的电路提供。每个电路可以利用单独的处理器来实现，或者多个电路可以实施在同一个处理器上。作为替代，电路可以利用分立部件或者设置在VLSI电路中的电路来实现。而且文中描述的电路可以利用处理器、ASIC、分立部件或者VLSI电路的组合来实现。

图2-4描绘了介质穿孔器100，该穿孔器包括穿孔盘104、加热块120、手机托盘140和支撑辊160。穿孔盘104具有多个齿108，这些齿围绕盘104的圆周定位并且配置成接合支撑辊160以形成辊隙164，介质卷14通过该辊隙传送。沿着处理方向P移动经过辊隙164的介质卷14沿着方向180转动穿孔盘104并且沿着方向184转动支撑辊160。在另一些实施例中，穿孔盘和支撑辊两者或者其中之一可以被促动器转动以便于介质卷穿过辊隙移动。随着介质卷14经过穿孔盘104和支撑辊160之间的辊隙164，转动的穿孔盘104的齿108刺穿介质卷14，在介质卷14上形成穿孔线。在一些实施例中，穿孔盘104和盘104的齿108涂覆有疏水物质，如聚四氟乙烯（一般称为“PTFE”且以商业销售），以使处于液态的相变墨水能够从穿孔盘104流走。

加热块120包括加热元件128和缺口124。加热块120定位成使缺口124能够部分地围绕穿孔盘104的一部分。加热元件128可操作地连接到电源（未示出），并且配置成在电源有选择地向加热元件128施加电力时产生热量。加热元件128可以是任何适当的加热器，例如由编织成条的多条绝缘镍铬线形成的加热带。加热块120由具有高导热性的材料例如铝形成，以使加热块120能够将加热元件产生的热量传导到缺口124并且将热量辐射到穿孔盘104。在一些实施例中，加热块涂覆有疏水物质例如PTFE或者硅油，以防止墨水粘附到加热块。在另一些实施例中，加热块在除了面对加热块的缺口表面之外的全部表面上包括隔热层，以降低该加热块对打印机中的其他部件辐射的热量。

如图3所示，缺口124的形状类似于穿孔盘齿108的截面，以使加热块120能够与穿孔盘104的第一侧112和相反侧116保持预定的距离，以使穿孔盘104的两侧112和116能够随着盘104转动经过缺口124而被加热。缺口124基本上定位在收集托盘104的上方，以允许熔化并从穿孔盘104脱落的墨水掉落到收集托盘140中。

在操作中，介质卷14被沿着处理方向P馈送通过形成在穿孔盘140的齿108和支撑辊160之间的辊隙164，如图2所示。随着介质卷14经过辊隙164，穿孔盘104的齿108刺穿介质卷14，在卷14上形成穿孔线。介质卷14的运动还用于沿着方向184转动支撑辊160并且沿着方向180转动穿孔盘104。作为替代，穿孔盘可以被促动器转动，以便于卷经过辊隙运动。

随着介质卷14经过穿孔盘104，介质卷上的一些相变墨水，特别是被穿孔盘的齿108接触的介质卷区域内的墨水，可能脱离介质卷14并粘附到侧部112和116（图3）以及穿孔盘104的齿108之间或者其上。随着穿孔盘104继续沿着方向180转动，粘附到盘104的墨水经过加热块120内的缺口124。加热块120向穿孔盘104辐射热量，将盘104和盘104上的任何墨水的温度提高到预定温度以上，在一个实施例中，该预定温度处于大约60℃到大约95℃的范围内，以熔化相变墨水。相变墨水配置成在升高温度下具有较低粘性，以使墨水能够从喷墨器喷射，并且将穿孔盘104上的墨水温度提高到预定温度会降低保留在盘104上的墨水的粘性，允许墨水从盘104流走。作用在墨水上的重力和旋转盘104的离心力相结合，将液态墨水从盘104释放，并且墨水滴落到收集托盘140中。加热的穿孔盘104因此不会保留墨水以在后续回转中沉积到介质卷14上，防止了由穿孔盘14带来的非故意墨水沉积造成图像缺陷。

图5-6描绘了另一种介质穿孔器200，该穿孔器包括穿孔盘104、加热器220、收集托盘140和支撑辊160。穿孔盘104、收集托盘140和支撑辊160基本上与图1-4的介质穿孔器100的穿孔盘、收集托盘和支撑辊相同地布置，以使穿孔盘104能够在介质卷馈送经过穿孔盘104和支撑辊160之间形成的辊隙164时，刺穿介质卷14。

加热器220定位在穿孔盘104的底部。加热器220包括具有第一加热元件224和第一加热器凸缘226的第一加热板222和具有第二加热元件230和第二加热器凸缘232的第二加热板228，和电源236。第一加热板222定位成靠近穿孔盘104的第一侧112，而第二加热板228定位成靠近穿孔盘104的相反侧116。电源236通过电线238可操作地连接到第一和第二加热元件224和230，以向加热元件224和230输送电力。电源236配置成例如被控制器有选择地激活，将加热块保持在预定温度，其中所述控制器操作打印机的打印头和各种其他部件。作为替代，加热元件可以用来在任何时候都向加热板提供适当量的热量，并因此在打印机通电时总是激活。

第一加热元件224安装在第一加热板222中与穿孔盘104相对的一侧上，而第二加热元件230定位在第二加热板228中与穿孔盘104相对的一侧上。加热元件224和230产生热量，以便将加热板222和228的温度提高到预定温度。加热板222和228利用导热材料形成，以使板222和228能够将加热元件224和230产生的热量传导到板222和228的与穿孔盘104相对的一侧。加热板222和228配置成将加热元件224和230产生的热量分别辐射到穿孔盘104的第一侧112和相反侧116。加热板222和228分别包括凸缘226和232，它们利用导热材料形成并且配置成从板222和228向着穿孔盘104的齿108延伸，从而将凸缘226和232定位成足够靠近齿108，以使凸缘226和232能够向穿孔盘104的齿108辐射热量。凸缘226和232包括彼此之间的开口，以使从穿孔盘104释放的墨水能够流经凸缘226和232之间并滴落到收集托盘160中。

在操作中，穿孔盘104被介质卷14沿着方向180转动，随着介质卷14经过辊隙164而刺穿介质卷14。随着穿孔盘104刺穿介质卷14，墨水会从介质卷14转移并粘附到穿孔盘104的侧部112和116或齿108。随着穿孔盘104继续沿着方向180转动，粘附到盘104上的墨水经过加热板222和228之间，使加热板222和228能够向盘104和盘104上的任何墨水辐射热量。热量将盘104的温度提高到预定温度，以熔化盘104上的墨水并降低墨水的粘性，使墨水能够从穿孔盘104释放。被释放的墨水流入凸缘226和232之间的空间，并滴落到收集托盘160中，保证穿孔盘104没有墨水并且不会在后续回转中将墨水转移到介质卷14上。

Claims (5)

1.一种打印机，其包括：

旋转盘，所述旋转盘具有多个围绕所述旋转盘的圆周定位的齿，所述齿配置成在介质卷接合所述旋转盘时在所述介质卷上形成穿孔；

辊子，所述辊子配置成接触所述旋转盘的所述齿，以形成辊隙，所述介质卷经过所述辊隙输送；

加热器，所述加热器配置成辐射加热所述旋转盘的第一侧的一部分和所述旋转盘的相反侧的一部分，以将所述旋转盘保持在预定温度范围内，所述预定温度范围使墨水不能够在所述旋转盘旋转时粘附到所述旋转盘上；以及

托盘，所述托盘定位成靠近所述旋转盘，以接收由所述旋转盘释放的相变墨水。

2.一种打印机，其包括：

旋转盘，所述旋转盘具有多个围绕所述旋转盘的圆周定位的齿，所述齿配置成在介质卷接合所述旋转盘时在所述介质卷上形成穿孔；

辊子，所述辊子配置成接触所述旋转盘的所述齿，以形成辊隙，所述介质卷经过所述辊隙输送；以及

加热器，所述加热器配置成辐射加热所述旋转盘的第一侧的一部分和所述旋转盘的相反侧的一部分，以将所述旋转盘保持在预定温度，所述预定温度使墨水不能够在所述旋转盘回转时粘附到所述旋转盘上，所述加热器具有配置成有选择地连接到电能源的第一加热元件和具有高导热性的第一板，所述第一板能操作地连接到所述第一加热元件并定位在所述第一加热元件和所述旋转盘的所述第一侧之间，以使所述第一板能够将从所述第一加热元件接收的热量辐射到所述旋转盘。

3.如权利要求2所述的打印机，所述加热器进一步包括：

第二加热元件，所述第二加热元件配置成有选择地连接到电能源；以及

第二板，所述第二板具有高导热性，可操作地连接到所述第二加热元件并定位在所述第二加热元件和所述旋转盘的所述相反侧之间，以使所述第二板能够将从所述第二加热元件接收的热量辐射到所述旋转盘。

4.如权利要求3所述的打印机，所述第一和第二加热元件包括加热带。

5.一种打印机，其包括：

旋转盘，所述旋转盘具有多个围绕所述旋转盘的圆周定位的齿，所述齿配置成在介质卷接合所述旋转盘时在所述介质卷上形成穿孔；

辊子，所述辊子配置成接触所述旋转盘的所述齿，以形成辊隙，所述介质卷经过所述辊隙输送；以及

加热器，所述加热器配置成辐射加热所述旋转盘的第一侧的一部分和所述旋转盘的相反侧的一部分，以将所述旋转盘保持在预定温度，所述预定温度使墨水不能够在所述旋转盘旋转时粘附到所述旋转盘上，所述加热器具有有高导热性的块和安装在所述块上的加热元件，所述块配置成向所述旋转盘的所述第一侧和所述相反侧辐射热量，所述加热元件配置成将所述块加热到使所述块能够将所述旋转盘保持在所述预定温度的温度。