CN110884263A - 用于保持喷墨打印机中所打印基片的平坦度的打印机和基片冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明题为“用于保持喷墨打印机中所打印基片的平坦度的打印机和基片冷却器”。本发明公开了一种成像系统，该成像系统包括基片冷却器，该基片冷却器降低承载干燥油墨图像的基片的温度。基片冷却器具有多个辊、可操作地连接到多个辊的至少一个致动器，以及可操作地连接到至少一个致动器的控制器。控制器被配置为操作至少一个致动器以使辊相对于彼此移动，从而改变基片沿其移动经过基片冷却器的路径的长度。

Description

用于保持喷墨打印机中所打印基片的平坦度的打印机和基片 冷却器

本公开整体涉及水性喷墨打印系统，并且更具体地，涉及此类打印机中的介质处理系统。

已知的水性喷墨打印系统将图像打印在基片上。无论图像是直接打印到基片上还是从围绕中间传送构件进行配置的覆盖层转移，一旦图像在基片上，油墨中的水分和其它溶剂就必须被基本上从表面去除以将图像固定到基片上。干燥器通常在将图像从覆盖层转移之后或在将图像打印在基片上以去除水分和溶剂之后定位。为了使打印机能够实现相对高速操作，在一些情况下，干燥器将整个基片和油墨均匀加热至通常达到100℃和最高140℃的温度。当干燥的基片通过打印机在介质传送路径上移动时，干燥的基片被冷却，使得当干燥的基片被排放到输出托盘中时能够被处理。

在对基片上的水性油墨图像进行干燥期间出现的一个问题是水分和其他溶剂被吸收到基片中，尤其是当基片为纤维状诸如纸的情况下。水分和其它溶剂的吸收能够使基片的平坦度起皱或以其他方式使基片的平坦度变形。即使在干燥之后，基片也能保持这种不平整的表面。当基片填满输出托盘时，这种不平整性能够呈现出使打印基片堆叠在托盘中的问题，并且基片表面的不平整性程度能够影响印刷纸张对使用者的合意度。在基片上的水性油墨图像已干燥之后能够保持基片的初始平坦度将是有益的。

一种新的成像系统包括基片冷却器，该基片冷却器保持承载干燥油墨图像的打印基片的平坦度。成像系统包括至少一个标记材料装置，该至少一个标记材料装置被配置为在基片上形成图像；介质传送系统，该介质传送系统被配置为使基片移动经过至少一个标记材料装置，以使至少一个标记材料装置能够在基片上形成图像；第一干燥器，该第一干燥器被配置为在至少一个标记材料装置已在基片上形成图像之后对基片进行干燥；和基片冷却器，该基片冷却器被配置为在基片已由干燥器进行干燥之后接收该基片，该基片冷却器被配置为改变基片沿其移动经过基片冷却器的路径的长度。

用于喷墨打印系统的新型基片冷却器保持承载干燥油墨图像的打印基片的平坦度。基片冷却器包括多个辊、可操作地连接到多个辊的至少一个致动器，以及可操作地连接到至少一个致动器的控制器，该控制器被配置为操作至少一个致动器以使辊相对于彼此移动，从而改变基片沿其移动经过基片冷却器的路径的长度。

图1为水性喷墨打印系统的框图，该水性喷墨打印系统使承载水性油墨图像的干燥基片能够有效地冷却，同时保持打印基片的平坦度。

图2为能够用于图1的打印机的基片冷却器的一个实施方案的局部透视图。

图3A为图2所示的被定位成与打印基片进行最小接合的基片冷却器的侧视图。

图3B为图3A所示的被定位成打印基片与冷却器的两个带部进行最大接合的百分之五十的基片冷却器的侧视图。

图3C为图3A和图3B所示的被定位成打印基片与冷却器的两个带部进行最大接合的基片冷却器的侧视图。

图4A为图2所示的冷却系统的一个实施方案的框图。

图4B为图2所示的冷却系统的一个实施方案的框图。

为了大体上理解本公开的实施方案，请参考附图。在附图中，通篇使用类似的附图标号来指定类似的元件。

图1示出了水性打印系统100的框图，该水性打印系统被配置为在对打印在基片上的水性油墨图像进行干燥的同时保持打印基片的平坦度。虽然系统100是水性打印系统并用于说明基片冷却器112的操作结构和原理，但该打印机的冷却器也能够用于使用例如油墨乳剂、用其它溶剂制得的油墨、着色油墨、紫外线(UV)可固化油墨、凝胶油墨、固体油墨等其他类型油墨的打印机，以及使用调色剂和其他标记材料以在基片上形成图像的打印机(诸如静电印刷)。如本文所用，术语“成像系统”是指使用任何类型的标记材料在基片上形成图像的任何系统。因此，虽然下文所述的示例性系统100包括喷墨打印头，但其他类型的部件也能够用于使用标记材料在基片上形成图像。如本文所用，术语“标记材料装置”是指将标记材料诸如油墨、调色剂等涂敷到基片上以在基片上形成图像的任何装置。

图1中的系统100包括一个或多个打印头阵列104、干燥器108、基片冷却器112、传送带116、控制器120、致动器124和辊128。如本文所用，术语“干燥器”是指使打印图像以从打印图像中去除液体或溶剂的能量形式呈现在基片上的装置。如本文所用，术语“基片冷却器”是指接收至少部分地承载干燥油墨图像的基片并被配置为使基片的温度降低至基片能够容许人触摸的水平的装置。传送带116为围绕两个或更多个辊128进行配置的环形带，这些辊中的至少一个辊由通过控制器120操作的致动器124驱动，以使带部围绕辊128旋转以将基片移动经过打印头104进行打印，再通过干燥器108并进入冷却器112用以基片处理。如本文所用，术语“横交进程方向”是指与基片移动经过打印头并通过同样位于基片的平面内的干燥器和基片冷却器的方向垂直的方向。如本文所用，术语“进程方向”是指基片移动经过打印头并通过同样位于基片的平面内的干燥器和基片冷却器的方向。

打印头阵列104由控制器120以已知的方式操作，以将水性油墨滴喷射到通过打印头阵列104的基片上，从而在基片上形成油墨图像。干燥器108被配置有从基片上的打印图像上去除水分和其它溶剂的能量发射装置。基片冷却器112以保持基片的平坦度的方式降低干燥基片的温度。打印机输出或冷却器112能够终止到输出托盘中或转换到另一介质传送路径以使打印基片的另外的处理能够进行。尽管图1中示出了用于操作干燥器108、基片冷却器112和打印头阵列104的单个控制器120，但是也能够使用两个或更多个控制器或其他逻辑单元、处理器等来分别且独立地操作干燥器、冷却器和打印头阵列，其中不同的控制器彼此通信以使这些装置的操作同步，如下所述。

图2为基片冷却器112的局部透视图。控制器120或被配置为操作冷却器的另一控制器可操作地连接到冷却系统204和至少一个其他致动器124。如本文所用，术语“冷却系统”是指从基片冷却器的元件中去除热量的部件的组合，基片冷却器的元件从通过基片冷却器的基片中吸收热量。将一个四辊组208安装到上臂部212上，并且将另一五辊组216安装到下臂部220上。下臂部220固定地安装到冷却器112中的结构，并且辊组216中的辊彼此间隔开相等的距离。上臂部212被配置为朝向和远离下臂部220双向地移动。弯曲连杆232将安装到上臂部212的辊中的一个辊连接到前导辊240上，并且另一弯曲连杆236将安装到上臂部212上的另一辊连接到尾部辊244。上环形带224围绕辊组208、前导辊240和尾部辊244以及上辊304(图3)进行缠绕以调整带部224围绕辊的张力。下带部228围绕辊组216和下辊308(图3)进行缠绕以调整带部围绕辊的张力。每个组208和216中的辊数能够大于或小于所示数量，只要两组之间保持一个辊的差值即可。

图3A示出了冷却器112的侧视图。上辊304可旋转地安装到直线连杆312的一个端部，并且直线连杆312的第二端部围绕轴枢转地安装，其中辊组208中的最前辊围绕该轴安装。该直线连杆312围绕该轴旋转，以使上辊304朝向和远离尾部辊244移动，从而在上臂部212相对于下臂部220移动时调整带部224中的张力。下辊308可旋转地安装到直线连杆316的一个端部，并且直线连杆316的第二端部围绕轴枢转地安装，其中辊组216中的最前辊围绕该轴安装以在上臂部212相对于下臂部220移动时调整带部228中的张力。尽管图3A中所示的实施方案在上臂部移动时使用直线连杆进行张力调整，但也可使用其他张力调整装置，诸如偏置构件或弹簧。直线连杆316围绕该轴旋转，以使下辊308朝向和远离在进程方向上安装到下臂部220的末端辊移动。进程方向由图中的箭头指示。当上辊304和下辊308如图3A所示定位时，带部224和228彼此具有最少的接触。这两个带部彼此相接的部位与传送带116对齐，因此由打印头104打印并通过干燥器108干燥的基片能够进入冷却器112以用于对基片进行温度处理。干燥器108能够由控制器120可变地控制以调整对基片进行干燥的温度。该温度根据基片上的油墨覆盖量、基片的类型以及与水分和其它溶剂从打印图像中蒸发相关的其他类似因素进行调整。当这些因素使控制器能够在较低温度下操作干燥器108时，通过图3A所示的冷却器112的直线路径足以冷却基片并保持其平坦度以便在打印机中执行剩余的处理。

在图3B中，控制器120操作致动器124中的一个致动器以使上臂部212朝向下臂部220移动，并且使上辊304朝向尾部辊244移动。另外，控制器120还操作相同或另外的致动器124以使下辊308朝向在进程方向上安装到下臂部220上的末端辊移动。带部224和228上的张力使上臂部212和辊组208能够与下臂部220上的辊组216交错。另选地，连杆312、316、232和236能够为弹簧加载的。在该实施方案中，致动器124移动上框架212，并且连杆的其余部分响应于带部路径长度变化而移动。在该实施方案中，连杆312和316上的恒力保持恒定的皮带张力，并且连杆232和236上的恒力保持恒定的辊隙力。如本文所用，术语“交错”是指安装到一个臂部上的辊与安装到另一个臂部上的辊在进程方向上交替。如图所示，辊组208中的辊与辊组216中的辊交错，而弯曲连杆232使前导辊240能够保持与辊组216的前导辊的辊隙，以使基片的进入基片冷却器的前缘能够被捕获并拉过冷却器112。同样，弯曲连杆236使安装到上臂部212的末端辊能够在安装到下臂部220的最后两个辊之间移动，同时尾部辊244保持该辊与安装到下臂部220上的末端辊之间的辊隙。由冷却器112中的辊形成的起伏路径比图3A中所示的路径长，从而使基片经受更长的冷却效果。如本文所用，术语“起伏路径”是指用于输送基片的结构，该基片具有在基片沿结构移动时使基片在相反的方向上弯曲的曲率。这些冷却效果在下文中更详细地论述。起伏路径使基片在两个相对的方向上弯曲，并且这种弯曲具有恢复基片平坦度的效果。因此，当基片离开尾部辊244与下臂部220上的末端辊之间的辊隙时，基片相对平坦并被冷却。

在图3C中，控制器120操作致动器124以使上臂部移动到其距下臂部220的最近位置，并且其也使上辊304移动到距尾部辊244的最小距离。控制器120还操作相同或另外的致动器124以使下辊308移动到距在进程方向上安装到下臂部220上的末端辊的最小距离。带部224和228上的张力使上臂部212和辊组208能够移动到其距下臂部220和辊组216的最近位置，如图所示。该动作使辊组208中的辊与辊组216中的辊交错，而弯曲连杆232使前导辊240能够保持与辊组216的前导辊的辊隙，以使进入的基片前缘能够被捕获并拉过冷却器112。同样，弯曲连杆236使安装到上臂部212的末端辊能够与安装到下臂部220的最后两个辊几乎沿直径相对地移动，同时尾部辊244保持该辊与安装到下臂部220上的末端辊之间的辊隙。由冷却器112中的辊所形成的起伏路径现处于最大长度，使得基片经受最长时间的冷却效果。此外，起伏路径使基片在两个相对的方向上弯曲最大的量，并且这种弯曲具有恢复基片的平坦度的效果，即接收最大量油墨并经受干燥器108产生的最大温度。因此，当基片离开尾部辊244与下臂部220上的末端辊之间的辊隙时，基片相对平坦并被冷却。

图4A为冷却系统204的框图。在图4A的实施方案中，控制器120操作强制空气源404(诸如风扇等)以引导空气纵向通过辊，诸如图4A所示的辊240，并通过分别安装到上臂部212和下臂部220的辊组208和216之间的空间，并且通过上辊304和下辊308。由强制空气源404引导的空气能够从邻近打印机位置处的环境空气或一些其他相对冷却的空气源抽取。流经辊的空气从辊壁吸收热量，这些辊壁从围绕辊的带部吸收热量，而辊从基片吸收热量。辊组与上辊或下辊之间的空间中的调节带部接合程度的气流直接从带部吸收热量。通过吸收而受热的空气从冷却器112中排出，并由来自强制空气源的冷却空气来替代。基片两侧均由带部224和228接合，并且这种连续接触有助于带部与基片之间的热交换。另外，辊组208和辊组216之间的相对位移改变了基片路径中的弯曲度和路径的长度，从而改变带部与基片之间的热传导量。另外，控制器120能够调节致动器124驱动冷却器112中的辊的速度，以改变基片保持在基片冷却器中的时间量。带部的类型还影响基片冷却器的冷却特性。由诸如0.1mm聚酯或聚酰亚胺(Kapton)之类的薄材料制成的带部是良好的热导体，该带部对从基片到辊的热流动提供很小的阻力。由诸如1mm橡胶之类的较厚材料制成的带部吸收热量，然后当带部在带部与辊不相接合的空间中旋转时，将该热量释放到辊上。薄带和厚带彼此类似地起作用，但厚带在热平衡方程中具有显著的储能项，而对于薄带而言，该项小得多。因此，不与基片接触的厚带的热损耗比相同情况下的薄带的热损耗更显著。

图4B示出了另选的冷却系统204。在该实施方案中，控制器120操作从流体源424抽取流体的泵420，并将其引导通过靠近辊内壁的导管，或进入辊的密封的内部体积，其中一端用于流体的入口且另一端用于流体的出口。辊内部的流体吸收来自辊的热量，然后流过换热器428(诸如散热器)，在此对流体进行冷却。经冷却的流体继而返回到流体源424，以用于通过辊和换热器的另一循环。在该实施方案中，带部仅通过与辊进行接触来冷却。

在操作中，将基片冷却器112安装在打印机中，以从打印机中的干燥器接收基片。控制器120操作致动器124以使上臂部212相对于下臂部220移动，并且还将上辊304和下辊308移动到对于两组辊之间距离的适当位置。臂部212和220之间的距离以及上辊304和下辊308的位置根据基片已暴露在干燥器中的温度来确定。控制器120还操作驱动冷却器中的一个或多个辊的致动器，以使带部以与通过基片冷却器的基片路径的长度对应的预定速度旋转。控制器120能够操作这些致动器以调整通过基片冷却器的路径的长度以及基片移动通过冷却器的速度，以适应基片所暴露的不同温度。控制器120操作冷却系统204以实现带部、辊之间的热交换和基片冷却器中的流体流动。

Claims (19)

1.一种成像系统，包括：

至少一个标记材料装置，所述至少一个标记材料装置被配置为在基片上形成图像；

介质传送系统，所述介质传送系统被配置为使所述基片移动经过所述至少一个标记材料装置，以使所述至少一个标记材料装置能够在所述基片上形成图像；

第一干燥器，所述第一干燥器被配置为在所述至少一个标记材料装置已在所述基片上形成图像之后对所述基片进行干燥；和

基片冷却器，所述基片冷却器被配置为在所述基片已由所述干燥器进行干燥之后接收所述基片，所述基片冷却器被配置为改变所述基片沿其移动经过所述基片冷却器的路径的长度。

2.根据权利要求1所述的成像系统，所述基片冷却器还包括：

多个辊；

至少一个致动器，所述至少一个致动器可操作地连接到所述多个辊；和

控制器，所述控制器可操作地连接到所述至少一个致动器，所述控制器被配置为操作所述至少一个致动器以使所述辊相对于彼此移动，从而改变所述基片沿其移动经过所述基片冷却器的所述路径的所述长度。

3.根据权利要求2所述的成像系统，所述控制器被进一步配置为：

操作所述至少一个致动器以根据所述基片在所述干燥器中暴露的温度来调控所述辊旋转的速度。

4.根据权利要求3所述的成像系统，还包括：

冷却系统，所述冷却系统被配置为从所述辊吸收热量以使所述辊能够从所述基片吸收热量。

5.根据权利要求4所述的成像系统，所述冷却系统还包括：

强制空气装置，所述强制空气装置被配置为引导气流通过所述辊。

6.根据权利要求4所述的成像系统，所述冷却系统还包括：

流体源；

泵，所述泵可操作地连接到所述流体源和所述辊；

换热器，所述换热器可操作地连接到所述辊和所述流体源；并且

所述控制器可操作地连接到所述泵，所述控制器进一步被配置为操作所述泵以使流体循环经过所述辊、所述换热器和所述流体源，以使所述循环流体能够从所述辊吸收热量。

7.根据权利要求4所述的成像系统，还包括：

第一环形带，所述第一环形带围绕第一预定数量的辊缠绕；

第一构件，所述第一构件具有第一端部和第二端部，所述第一构件的所述第一端部围绕所述第一预定数量的辊中的一个辊围绕其旋转的轴安装，以使所述构件能够围绕所述轴枢转，并且所述第一构件的所述第二端部具有可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的辊，围绕所述第一构件的所述第二端部可旋转地安装的所述辊接合所述第一环形带的内表面；

所述至少一个致动器可操作地连接到可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的所述辊并连接到所述第一预定数量的辊，所述至少一个致动器进一步被配置为使可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的所述辊朝向和远离所述第一预定数量的辊移动；

第二环形带，所述第二环形带围绕第二预定数量的辊缠绕；

第二构件，所述第二构件具有第一端部和第二端部，所述第二构件的所述第一端部围绕所述第二预定数量的辊中的一个辊围绕其旋转的轴安装，以使所述第二构件能够围绕所述轴枢转，并且所述第二构件的所述第二端部具有可旋转地安装到所述第二构件的所述第二端部的辊，围绕所述第二构件的所述第二端部可旋转地安装的所述辊接合所述第二环形带的内表面；

所述至少一个致动器可操作地连接到可旋转地安装到所述构件的所述第二端部的所述辊并连接到所述第二预定数量的辊，所述至少一个致动器进一步被配置为使可旋转地安装到所述第二构件的所述第二端部的所述辊朝向和远离所述第二预定数量的辊移动；并且

所述控制器被进一步配置为操作所述至少一个致动器以使可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的所述辊朝向所述第一预定数量的辊移动，并且使所述第一预定数量的辊朝向所述第二预定数量的辊移动，并且使可旋转地安装到所述第二构件的所述第二端部的所述辊朝向所述第二预定数量的辊移动，以使所述第一预定数量的辊与所述第二预定数量的辊交错，以便所述第一环形带的一部分接合所述第一预定数量的辊，并且所述第二环形带的一部分接合所述第二预定数量的辊以在所述第一预定数量的辊和所述第二预定数量的辊之间形成起伏路径，其中基片通过所述起伏路径移动经过所述基片冷却器。

8.根据权利要求7所述的成像系统，其中所述第一环形带和所述第二环形带由0.1mm厚的聚酯或聚酰亚胺制成。

9.根据权利要求7所述的成像系统，其中所述第一环形带和所述第二环形带由1mm厚的橡胶制成。

10.根据权利要求7所述的成像系统，所述控制器被进一步配置为：

使所述第一预定数量的辊朝向所述第二预定数量的辊移动，以延长所述第一环形带和所述第二环形带之间的所述起伏路径，并且使所述第一预定数量的辊远离所述第二预定数量的辊移动，以缩短所述第一环形带和所述第二环形带之间的所述起伏路径。

11.一种用于成像系统的基片冷却器，包括：

多个辊；

至少一个致动器，所述至少一个致动器可操作地连接到所述多个辊；和

控制器，所述控制器可操作地连接到所述至少一个致动器，所述控制器被配置为操作所述至少一个致动器以使所述辊相对于彼此移动，从而改变所述基片沿其移动经过所述基片冷却器的所述路径的所述长度。

12.根据权利要求11所述的基片冷却器，所述控制器被进一步配置为：

操作所述至少一个致动器以根据所述基片在喷墨打印机中的干燥器中所暴露的温度来调控所述辊旋转的速度。

13.根据权利要求12所述的基片冷却器，还包括：

冷却系统，所述冷却系统被配置为从所述辊吸收热量以使所述辊能够从所述基片吸收热量。

14.根据权利要求13所述的基片冷却器，所述冷却系统还包括：

强制空气装置，所述强制空气装置被配置为引导气流通过所述辊。

15.根据权利要求13所述的基片冷却器，所述冷却系统还包括：

流体源；

泵，所述泵可操作地连接到所述流体源和所述辊；

换热器，所述换热器可操作地连接到所述辊和所述流体源；并且

所述控制器可操作地连接到所述泵，所述控制器进一步被配置为操作所述泵以使流体循环经过所述辊、所述换热器和所述流体源，以使所述循环流体能够从所述辊吸收热量。

16.根据权利要求13所述的基片冷却器，还包括：

第一环形带，所述第一环形带围绕第一预定数量的辊缠绕；

第一构件，所述第一构件具有第一端部和第二端部，所述第一构件的所述第一端部围绕所述第一预定数量的辊中的一个辊围绕其旋转的轴安装，以使所述构件能够围绕所述轴枢转，并且所述第一构件的所述第二端部具有可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的辊，围绕所述第一构件的所述第二端部可旋转地安装的所述辊接合所述第一环形带的内表面；

所述至少一个致动器可操作地连接到可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的所述辊并连接到所述第一预定数量的辊，所述至少一个致动器进一步被配置为使可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的所述辊朝向和远离所述第一预定数量的辊移动；

第二环形带，所述第二环形带围绕第二预定数量的辊缠绕；

第二构件，所述第二构件具有第一端部和第二端部，所述第二构件的所述第一端部围绕所述第二预定数量的辊中的一个辊围绕其旋转的轴安装，以使所述第二构件能够围绕所述轴枢转，并且所述第二构件的所述第二端部具有可旋转地安装到所述第二构件的所述第二端部的辊，围绕所述第二构件的所述第二端部可旋转地安装的所述辊接合所述第二环形带的内表面；

所述至少一个致动器可操作地连接到可旋转地安装到所述构件的所述第二端部的所述辊并连接到所述第二预定数量的辊，所述至少一个致动器进一步被配置为使可旋转地安装到所述第二构件的所述第二端部的所述辊朝向和远离所述第二预定数量的辊移动；并且

所述控制器被进一步配置为操作所述至少一个致动器以使可旋转地安装到所述第一构件的所述第二端部的所述辊朝向所述第一预定数量的辊移动，并且使所述第一预定数量的辊朝向所述第二预定数量的辊移动，并且使可旋转地安装到所述第二构件的所述第二端部的所述辊朝向所述第二预定数量的辊移动，以使所述第一预定数量的辊与所述第二预定数量的辊交错，以便所述第一环形带的一部分接合所述第一预定数量的辊，并且所述第二环形带的一部分接合所述第二预定数量的辊以在所述第一预定数量的辊和所述第二预定数量的辊之间形成起伏路径，其中基片通过所述起伏路径移动经过所述基片冷却器。

17.根据权利要求16所述的基片冷却器，其中所述第一环形带和所述第二环形带由0.1mm厚的聚酯或聚酰亚胺制成。

18.根据权利要求16所述的基片冷却器，其中所述第一环形带和所述第二环形带由1mm厚的橡胶制成。

19.根据权利要求16所述的基片冷却器，所述控制器被进一步配置为：

使所述第一预定数量的辊朝向所述第二预定数量的辊移动，以延长所述第一环形带和所述第二环形带之间的所述起伏路径，并且使所述第一预定数量的辊远离所述第二预定数量的辊移动，以缩短所述第一环形带和所述第二环形带之间的所述起伏路径。

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