專利名稱：固體油墨印刷頭的油墨儲存容器的制作方法
技術領域：
本公開涉及用于印刷的器件和機器，尤其涉及這種器件或機器中的印刷頭和到印 刷頭的油墨供應。
背景技術：
如圖1所示，一種印刷機10利用能夠操作以向介質(zhì)傳送機構16傳送的基底14上 施加液體墨滴的印刷頭12。在一些機器中，油墨是直接施加到基底上的，如圖1中所示，然 而在其它機器中，油墨被施加到轉移單元(比如轉移鼓)，然后該傳遞單元將印刷圖像轉移 到該基底上。印刷頭12從遠端容器18接收液體油墨的供應。在某些機器中，來自該遠端容器 18的油墨在高壓下被饋送到該印刷頭。因此，機器10可包括壓強源20，比如壓縮空氣源， 其通過壓強閥總成22連接到遠端容器18。輸出閥總成M控制油墨從該遠端容器通過流體 管線沈流到本地存儲罐28，該本地存儲罐28與印刷頭18直接相關。當油墨在本地容器 28中時，通過壓強閥總成22來自空氣管線30的壓強可被施加以迫使該油墨從本地容器進 入印刷頭12?？刂破?2控制機器10的這些閥門總成、介質(zhì)傳送機構和印刷頭的定時和運 行，如同現(xiàn)有技術中所知道的。印刷頭12可被配置為向基底14施加多種顏色的油墨。因此，遠端和本地容器18、 28每個包括多個獨立的容器，每一個對應一種顏色。通常提供四種顏色的油墨-黑色、黃 色、青色和品紅色-從而可以提供四個獨立的容器。該容器可向單一印刷頭供應油墨，或向 多個印刷頭中對應的一個供應油墨。壓力閥總成22和輸出閥總成M每個將包括四個閥 門，以及四個相應的流體管線26和氣體管線30。每個閥門由控制器32獨立控制以在一個 或更多個印刷頭12處提供多色印刷能力。在典型機器10中，印刷頭12是由多個板的疊層形成的，該多個板限定油墨通過在 每個本地容器觀和多個噴墨噴管之間的一連串的歧管的流通路徑。該印刷頭疊層可進一 步包括加熱板、過濾器和能夠操作以通過該噴管噴射油墨的油墨排出或膈膜板。有關壓強 的考量決定了印刷頭12和本地容器觀的結構以確保合適的印刷頭功能。例如，優(yōu)選地，在 該噴墨噴管處存在微小的負壓強以使得油墨能夠通過該噴管最可靠且最佳地噴出。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，在印刷過程中施加在該噴墨噴管處的正壓強會導致噴管失靈。為了避免這些與壓強相關的問題，典型的機器10的本地容器通常是作為鑄造金 屬(經(jīng)常是鋁)箱形成的。這些現(xiàn)有技術裝置中的容器的尺寸足夠大(考慮到機加工容差 和和容器的仰角)，從而該容器內(nèi)容納的可用油墨的體積保持低于該印刷頭12的最低一排 噴墨噴管。盡管這種方式確保了印刷過程中噴墨噴管有微小的負壓強，然而它是以更高的 穩(wěn)態(tài)功率損失、更大的容器內(nèi)容納的墨水的更長的預熱時間、制造該容器過程中更高的材 料成本和更大的印刷頭重量為代價的。另外，在這種現(xiàn)有技術方式中，本地容器箱是開放的 系統(tǒng)，這要求考慮通風和油墨泄漏。需要一種用于向印刷頭供應油墨的裝置和方法，其能夠滿足印刷頭的壓強要求而沒有與現(xiàn)有技術的本地容器箱有關的成本和尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文披露的方面，提供一種用于噴墨印刷機中的印刷頭的容器，該印刷頭具 有至少一個在其背面的印刷頭進口以使油墨從該容器流到該印刷頭中。該容器包含密封 安裝到該印刷頭的該背面并限定與該印刷頭進口連通的室的周邊壁。該室在一個面是開 放的而該容器包括附著于該周邊壁且覆蓋所述一個面的有彈性的(resilient)可彎曲 (flexible)膜。提供與該室連通的進口以提供油墨到該室中的通道。該有彈性的可彎曲膜 具有在第一狀態(tài)的初始松弛狀況以及彎曲(flexed)狀況，在該松弛狀況中，該容器基本上 充滿油墨，而在該彎曲狀況中該膜坍縮(collapse)到該室中。在另一個方面中，一種印刷頭總成包含印刷頭，該印刷頭包括用于液體油墨排出 的噴管、與該噴管和容器連通的導管。該容器包括密封安裝到該印刷頭并限定與該導管連 通并在一個面開放的室的周邊壁、附著于該周邊壁并覆蓋所述一個面的有彈性的可彎曲膜 以及與該室連通以提供油墨到該室中的通道的進口。在又一個方面中，提供包含印刷頭的印刷頭總成，該印刷頭包括用于液體油墨的 排出的噴管、與該噴管連通的導管、由附著于該印刷頭并限定與該導管連通的室的有彈性 的可彎曲膜形成的容器，以及與該室連通以提供油墨到該室中的通道的進口。


圖1是包括與該印刷頭直接相關的本地容器的印刷機的示意框圖。圖加是安裝到印刷頭的、根據(jù)本披露的本地容器的側面局部剖視圖，其中顯示該 容器在初始狀態(tài)。圖2b是圖加中描繪的本地容器的側面局部剖視圖，其處于印刷狀態(tài)。圖2c是圖加中描繪的本地容器的側面局部剖視圖，其處于油墨裝載狀態(tài)。圖3是用于多色印刷機的本地容器的立體圖。圖4是安裝到印刷頭的、根據(jù)本披露的一種替代的本地容器的側視圖。
具體實施例方式參考圖加-c，噴墨印刷頭疊層40裝備有與該印刷頭直接相關的本地容器45。印 刷頭42包括一系列噴墨噴管42并且可以是根據(jù)現(xiàn)有技術已知的其它方式構造為向基底上 噴射墨滴。本地容器45包括側面或周邊壁46和嚙合壁48，該嚙合壁48被配置為液體密封 嚙合到印刷頭40。該嚙合壁48限定用于向印刷頭40(尤其向噴墨噴管42)供應油墨的出 口 50?？梢蕴峁┡c提供給該印刷頭的油墨顏色的數(shù)量對應的多個出口孔50。噴墨疊層被 配置為在背面44具有對應于本地容器嚙合壁48中的(一個或更多)出口 50的(一個或 更多)進口孔43。在這些開口中的任一個中可包含單向閥或止回閥以允許到該印刷頭的單 向流。容器45可以以傳統(tǒng)方式安裝到該印刷頭的背面44上或固定于該背面44。例如， 嚙合壁48可以粘著于背面44或用螺絲緊固?？梢岳斫?，可以省略嚙合壁48以利于將周邊 壁46直接密封安裝到印刷頭40，其中該印刷頭的(一個或更多)進口孔43與該(一個或更多)容器的室47直接連通。在這種情況下，周邊壁46的邊緣可被粘著于背面44或以某 種能夠提供流體密封的其他方式固定。在一個實施方式中，在周邊壁46中的至少一個中限定至少一個單向進口 57。進口 57可包含止回閥或能夠操作以允許油墨流入而不能流出容器45的類似閥門。進口 57連接 于外部油墨供應，比如印刷機10的遠端油墨容器18。替代地，進口 57可包含能由控制器 32控制以在該油墨被供應給該容器時打開而在印刷過程中閉合的閥門。進口 57可被限定 在嚙合壁48中，同時該印刷頭的噴射疊層限定適當?shù)膶Ч芤詫⒃撨M口連接到該遠端油墨 容器。(該導管可類似在本文中更詳細地描述的、圖4中顯示的導管76構造)。本地容器45可以是鑄造金屬(比如鋁)、塑料或成型片材金屬箱，如同現(xiàn)有技術 已知的，但是具有相對于現(xiàn)有技術存儲罐箱設計短得多的深度。在一個實施方式中，本地容 器具有0. 1英寸的深度，其大約是印刷頭40的噴射疊層的厚度。(注意，該印刷頭和本地 容器的相對尺寸在圖加-c中被夸大了，以便顯示得更清楚)。進口 57和出口 50可以被澆 鑄、機加工或蝕刻到該容器的壁中。周邊壁46與嚙合壁48 (如果存在的話)或與該印刷頭的背面44 一起限定在一個 面開放的室47，如圖加所示。在一個方面中，本地容器45包括只在周邊壁46上的實心壁和 可選的嚙合壁48。該室的開放的那一面被有彈性的和可彎曲的膜或膜片55閉合。在一個 實施方式中，膜陽是粘著于周邊壁46的薄硅樹脂片。該硅樹脂片可具有約10密爾(mils) 的厚度?？梢允褂闷渌嗳?compliant)材料和厚度，比如1密爾厚的聚亞胺(PI)、PET或 PEEK膜。在圖加中描寫的初始狀態(tài)中，容器45充滿油墨而單向進口 57對附加的油墨和外 部壓強都關閉。在此初始狀態(tài)中，該膜基本處于其松弛或中和狀況，從而該膜不對該容器內(nèi) 部的油墨施加任何壓力。在圖加中可以看到，當容器充滿時，油墨水平高于印刷頭噴管42。 因為整個系統(tǒng)是閉合的，所以不存在泄漏的危險，不管該印刷頭和容器是否從豎直傾斜掉。在該容器被完全裝滿的情況下，該印刷頭準備好進行印刷操作。從容器45吸取油 墨以供給到該印刷頭的噴墨噴管42。進口閥57在此操作過程中保持閉合，如圖2b中所示， 以便在噴墨噴管后和本地容器45內(nèi)是負壓強。隨著油墨被負壓強從容器45吸走，該膜向 內(nèi)彎曲或坍縮到其印刷狀態(tài)55'。該膜足夠相容以基本上縮緊容器45的內(nèi)部，從而當印刷 操作完成時該容器近乎是空的。一旦容器45空了，控制器32引導更多的熔融油墨在壓力下通過進口 57以重新填 充該容器，如圖2c中所示。隨著該負壓強被消除，在新的油墨向該容器內(nèi)的流入的輔助下， 該膜從其彎曲狀態(tài)陽‘向外彈性彎曲到狀態(tài)55"。該可彎曲膜因此吸收新的油墨裝載的 壓強，從而阻止噴墨噴管42暴露于正壓強下。該膜確保該膜后的體積是永遠充滿油墨的， 而且在容器45內(nèi)部沒有氣穴?？梢岳斫?，當全部的油墨裝載以被分發(fā)到該容器中時，該膜 在圖2(a)所示的狀態(tài)55?？梢钥闯觯?5允許本地容器45保持為閉合的系統(tǒng)。因為容器不通到大氣中，因 此幾乎沒有在該油墨內(nèi)引入氣泡的風險，并因此不需要在印刷操作前從該容器清除氣泡。 另外，該容器的閉合系統(tǒng)性質(zhì)消除了現(xiàn)有技術本地容器的頭高度限制。該膜允許實質(zhì)上能 從該容器吸取所有的油墨，這允許容器45小于傳統(tǒng)的印刷頭容器。另外，該柔順的膜可幫 助消除或最小化對在遠端容器在壓強下輸送的油墨的油墨噴射性能的影響。在某些情況 下，膜陽可響應于油墨輸送壓強而從容器47向外擴展，以避免任何在進入印刷頭40的同到之前油墨壓強的增加。膜55可被擴大以在該油墨被提供給印刷頭進行噴射時保持可接受的負壓強。因 此，負壓強控制可包括用于在該柔順膜的后側上或外面上施加向外的力(即，遠離室47)的 元件，該力提供抵抗該膜從圖2(a)中的狀態(tài)向內(nèi)偏轉到圖2(b)中的狀態(tài)的校準力。例如， 該元件可包括密封附著于該彈簧的中心(比如在圖2(c)中標明的位置60)的張力彈簧，或 可替代的是安裝到容器45的閉合真空室。更小的容器減小了油墨的體積，這減少了印刷機10的預熱時間和能量損失。有關 這一點，本地容器45可以使用與印刷頭12的噴射疊層使用的相同的熱源。因此，加熱板58 可被粘著于該噴射疊層和本地容器之間，如圖2c中所示。使用該加熱板可以輕易將該小油 墨體積加熱到工作溫度。進一步設想，可以感測通過膜55的狀態(tài)而確定本地容器45內(nèi)的油墨水平。因而， 傳感器60可與該膜的外面結合，如圖2c所示。此傳感器可以是機械或光學傳感器，其能操 作以確定該膜已經(jīng)從其初始的無應力的狀態(tài)陽偏轉(deflect)或彎曲(flex)的量。該傳 感器還可包括能夠測量該膜中的應變(strain)的應變計，該應變是該膜從其初始狀態(tài)彎 曲的量的函數(shù)。來自此傳感器60的數(shù)據(jù)可被供應給控制器32以用于控制印刷頭12的操 作。在圖加-c描繪的實施方式中，本地容器被顯示為在形狀是大體長方形。然而，也 可以設想其它結構以優(yōu)化該有彈性的膜的影響。例如，前壁48可以被彎曲以補充該膜在其 彎曲狀態(tài)陽‘的曲率。從平面圖上看，容器45和膜55可以是圓形的。該膜它本身可以被 配置為均勻彎曲，如圖2b所示，或者非均勻彎曲以在印刷操作過程中完全排空該容器。在進一步的修改中，進口 57可以與該膜55而不是該實心壁之一相結合，方式類似 于本文中更詳細地描述的圖4中顯示的進口 76'。在此修改中，該進口應該被定位為不妨 礙該膜變形到其彎曲狀態(tài)陽‘的能力。如同上面解釋的，膜55取代容器箱的實心壁。為了最大化該膜的效果，該膜可取 代該容器箱的更大區(qū)域的壁。另外，優(yōu)選地，使該膜處于這種情形其中只有該膜的有限偏 轉對于基本上完全清除該容器的油墨是必須的。從而，如圖加中所示，該膜取代該容器的 背部壁，而不是該周邊壁46之一。在多色印刷的情況下，每種油墨顏色可提供有其自己專用的容器。因而容器45可 以被形成為針對每種油墨顏色的室47a-d的單一板，這些室都分享該嚙合壁48，如圖3所 示。這些室由周邊壁46a、46b以及將每個室隔開的內(nèi)部壁46c限定。公共的有彈性的可彎 曲膜，比如膜50，可跨越所有的室，假如該膜被粘著于內(nèi)部壁46c以及周邊壁46a-b的話，以 便該膜在一個室內(nèi)的偏轉不影響該膜覆蓋其它室的部分。替代地，每個室可以裝備有其自 己的粘著于適當?shù)谋诘哪?，以閉合相應的室的開放面。每個室將進一步裝備有其自己的單 向進口 57a-d(連接于相應的遠端油墨容器18)以及出口 50a-d (連接于該印刷頭噴射疊層 內(nèi)的適當?shù)膶Ч?。在圖4中顯示的一個替代實施方式中，修改后的印刷頭60可具有由直接固定于該 印刷頭疊層的背面64的預成型的順應膜72建立的本地容器70。在此實施方式中，完全消 除了該容器的箱的配置。在其初始狀態(tài)，膜72限定空腔，該空腔可被油墨料填充。隨著印 刷操作過程中負壓強被吸收到噴墨噴管62，該膜朝該印刷頭的背面64彎曲。該容器70通過出口 74向該印刷頭供應油墨。油墨可以通過在該印刷頭的噴墨疊層中形成的單向?qū)Ч?76提供給該容器。替代地，在該膜本身中可形成單向進口 76'。在任一種情況下，導管76 或進口 76'操作以允許加壓油墨流入而不流出該容器，并可包括止回閥或類似的單向閥門 結構，如同上面描述的。在一個實施方式中，膜72是預成型為大體呈球形泡的聚亞胺材料。該膜被粘結于 該噴射層疊的背面64以形成流體密封?？梢岳斫?，上面描述的各種特征和功能，以及其它特征和功能，及其替代，可根據(jù) 期望被結合為許多其它不同的系統(tǒng)或應用。各種當前無法預料或無法理解的替代、修改、變 形或改進可在隨后由本領域的技術人員完成，它們也應被包含在下述權利要求中。
權利要求
1.一種用于噴墨印刷機中的印刷頭的容器，所述印刷頭具有至少一個在其背面的印刷 頭進口，用于油墨從所述容器流入所述印刷頭，所述容器包含密封安裝到所述印刷頭的所述背面并限定室的周邊壁，所述室與所述印刷頭進口連通 并在一個面開放；附著于所述周邊壁并覆蓋所述一個面的有彈性的可彎曲膜；以及與所述室連通以便油墨進入所述室的通道的進口。
2.根據(jù)權利要求1所述的容器，其中所述有彈性的可彎曲膜具有在第一狀態(tài)的初始松 弛狀況，在所述松弛狀況中所述容器基本上充滿油墨，還具有彎曲狀況，在所述伸縮狀況中 所述膜坍縮到所述室中。
3.根據(jù)權利要求1所述的容器，進一步包含用于檢測所述膜的偏轉的傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的容器，進一步包含安裝到所述印刷頭的所述背面并與所述周 邊壁一起限定所述室的嚙合壁，所述嚙合壁限定與所述至少一個印刷頭進口流體連通的至 少一個出口。
全文摘要
提供一種用于噴墨印刷機中的印刷頭的容器，該印刷頭具有至少一個在其背面的印刷頭進口以使油墨從該容器流到該印刷頭中。該容器包含密封安裝到該印刷頭的該背面并限定與該印刷頭進口連通的室的周邊壁。該室在一個面是開放的而該容器包括附著于該周邊壁且覆蓋所述一個面的有彈性的可彎曲膜。提供與該室連通的進口以提供油墨到該室中的通道。該有彈性的可彎曲膜具有在第一狀態(tài)的初始松弛狀況以及彎曲狀況，在該松弛狀況中，該容器基本上充滿油墨，而在該彎曲狀況中該膜坍縮到該室中。
文檔編號B41J2/175GK102133816SQ201110022380
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權日2010年1月8日
發(fā)明者威廉·B·韋弗, 戴維·P·普拉特, 邁克爾·E·諾科蒂斯 申請人:施樂公司