專利名稱：用于熔融固態油墨的閥系統和調節熔融油墨流動的方法
技術領域：
本發明涉及相變油墨制圖機或印刷機，尤其是涉及其中用于控制熔融固態油墨的流動的閥系統和方法。
背景技術：
相變油墨制圖機或印刷機使用相變油墨，該相變油墨在環境溫度下處于固相，但是在機器或印刷機的升高工作溫度下處于熔融的液相。在該升高工作溫度下，熔融或液態相變油墨的液滴或射流從印刷機的印刷頭裝置噴射至印刷介質上。這種噴射可以直接噴射至最終的圖像接收基片上，或者間接噴射至成像部件上然后再從成像部件轉印至最終圖像接收介質上。當墨滴與印刷介質表面接觸時，該墨滴快速固化，以便以固化墨滴的預定圖案形式形成圖像。
已經公開了該相變油墨制圖機或印刷機的示例以及用于通過它在圖像接收片材上產生圖像的方法。

發明內容
通過固態油墨閥系統可以更好地控制熔融固態油墨的流動，該固態油墨閥系統可以包括具有一個或多個閥孔的閥板、臍帶連接器以及位于閥板和臍帶連接器之間且與所述至少一個閥孔連接的閥。在閥板和臍帶連接器之間的油墨流動可以通過驅動閥而進行異步調節。
該閥可以這樣驅動，即通過加熱和冷卻該閥；通過向包圍著閥的閥元件的線圈施加電流，并向閥元件中用于加熱固態油墨的電線施加電流；或者通過異步驅動與閥孔相關聯的閥機構。


圖1是示例性的相變油墨制圖機的示意圖；圖2是示例性的相變油墨熔化和控制組件的透視圖；圖3是示例性的相變油墨熔化和控制組件的分解透視圖，該組件安裝有按照一種示例性實施例的閥系統；
圖4是第一示例實施例的示例閥系統；圖5是第一示例實施例的閥的透視圖；圖6是解釋對第一示例實施例的閥進行控制的流程圖；圖7是第二示例實施例的閥的示意圖；圖8是解釋對第二示例實施例的閥進行控制的流程圖；圖9是第三實施例的閥的閥板的前側；圖10是第三實施例的閥的閥板的背側；圖11是第三示例相變油墨熔化和控制組件的后側，該組件安裝有第三示例實施例的閥系統；圖12是第三示例實施例的閥系統的透視圖；圖13是第三示例實施例的閥的閥元件和保持器的透視圖；圖14是第三示例實施例的閥的凸輪的透視圖；以及圖15是解釋對第三示例實施例的閥進行控制的流程圖。
具體實施例方式
下面的詳細說明將介紹用于異步調節熔融的固態油墨的流動的裝置、方法和系統。為了清楚方便起見，提供了電氣裝置和/或機械裝置的具體示例。不過應當知道，這里所述的細節和原理同樣可用于其它的電氣裝置和/或機械裝置。
圖1表示了示例性的相變油墨制圖機10，例如影印機、單功能或多功能印刷機等。機器10包括機架11，所有的操作子系統和部件都可以直接或間接地安裝在該機架11上。該相變油墨制圖機或印刷機10包括成像部件12，該成像部件12可以為滾筒或環形帶等形式。成像部件12可以具有成像表面14，該成像表面14可以沿方向16運動，且相變油墨圖像可以形成于該成像表面14上。
相變油墨制圖機10還可以包括相變油墨系統20，該相變油墨系統20可以具有至少一個用于供給一種顏色的固態形式相變油墨的供給源22。因為相變油墨制圖機10可以是多顏色制圖機，因此油墨系統20例如可以包括四個供給源22、24、26、28，表示四種不同顏色CYMK(青、黃、品紅、黑)的相變油墨。相變油墨系統20還可以包括相變油墨熔化和控制組件100(見圖2)，用于使固態形式的相變油墨熔化或相變成液態形式。該相變油墨熔化和控制組件100可以控制和供給熔融液態形式的油墨至印刷頭系統30，該印刷頭系統30包括至少一個印刷頭組件32。因為相變油墨制圖機10可以為高速或高吞吐量的多顏色制圖機，因此印刷頭系統例如可以包括四個獨立的印刷頭組件32、34、36和38，如圖1中所示。
相變油墨制圖機10可以包括基片供給和輸送系統40。該基片供給和輸送系統40例如可以包括基片供給源42、44、46、48，其中的供給源48例如可以是大容量紙張供給裝置或供給器，用于儲存和供給例如為切割片材形式的圖像接收基片。該基片供給和輸送系統40可以包括基片輸送和處理系統50，該系統50可以具有基片預熱器52、基片和圖像加熱器54和定影裝置60。相變油墨制圖機10還可以包括原始文件供給器70，該原始文件供給器70有文件保持托盤72、文件供給和取回裝置74以及文件曝光和掃描系統76。
對機器10中各種子系統、部件和功能的操作和控制可以借助于控制器或電子子系統(ESS)80來進行。控制器80例如可以為獨立、專用的微型計算機，該微型計算機具有中央處理單元(CPU)82、電子存儲器84和顯示器或用戶界面(UI)86。控制器80例如可以包括傳感器輸入和控制裝置88以及像素布置和控制裝置89。此外，CPU 82可以讀取、捕獲、準備和管理在圖像輸入源(例如掃描系統76或者聯機或工作站連接件90)和印刷頭組件32、34、36、38之間的圖像數據流。因此，控制器80可以為主要的多任務處理器，用于操作和控制所有的其它機器子系統和功能，包括機器的印刷操作。
在工作時，用于所要形成的圖像的圖像數據可以從掃描系統76或通過聯機或工作站連接件90而發送給控制器80進行處理，并輸出至印刷頭組件32、34、36、38。另外，控制器80可以確定和/或接收對相關子系統和部件的控制(該控制例如是來自操作人員通過用戶界面86的輸入)，并因此可以執行該控制。因此，合適顏色的固態形式相變油墨可以熔化并傳送給印刷頭組件。另外，可以對于成像表面14進行像素布置控制，從而按照這樣的圖像數據形成所需的圖像，且接收基片可以從一個或多個供給源42、44、46、48進行供給，并用裝置50進行輸送，以便與表面14上的圖像形成進行時間配準。
最后，圖像可以在轉印輥隙92內從表面14轉印至接收基片上，以便隨后在定影裝置60處進行定影。
參考圖2，相變油墨熔化和控制組件100可以如圖所示與油墨系統20連接。該相變油墨熔化和控制組件100可以包括熔化器組件300，用于使固態的相變油墨熔化或相變，以便形成熔融的液態油墨。它還可以包括熔融液態油墨的儲存和供給組件400，該熔融液態油墨儲存和供給組件400可以定位在熔化器組件300的熔化器殼體302的下面。相變油墨熔化和控制組件100可以包括熔化器之前的組件200，用于可控制地容納、調節和供給來自油墨系統20的固態油墨供給源22、24、26、28的固態的相變油墨。
該熔化器之前的組件200可以包括冷卻裝置210，該冷卻裝置210安裝成與第二供給裝置206為熱交換關系，以便使得固態的相變油墨的溫度保持成低于固態相變油墨的熔點溫度，從而防止固態相變油墨在其到達熔化器殼體302之前過早熔化。
第一供給裝置202可以包括四個管202A、202B、202C、202D，一個管用于一種顏色(CYMK)的油墨。散熱器或換熱器210可以保證固態的相變油墨不會過早熔化，例如通過使得固態油墨的表面溫度保持在例如低于它們的熔化溫度(例如110℃)的大約60℃處。熔化器組件300以及熔融液態油墨儲存和控制組件400(它們可以都位于熔化器之前的組件200的下面)可以發熱且使熱量垂直對流而處于例如120℃的溫度下。
如圖3所示，第一儲存容器404(該第一儲存容器404可以為低壓容器LPR)可以直接位于熔化器組件300的下面，并可以利用重力而從熔化器組件300接收熔融液態油墨。第一儲存容器404的儲存容量可以為每種顏色(CYMK)儲存14克的熔融固態油墨。
止回閥裝置500可以位于背板430的底部并穿過第二儲存容器414，該第二儲存容器414可以為高壓容器(HPR)。這樣，熔融液態油墨可以利用重力而從第一儲存容器404穿過止回閥裝置500流入第二儲存容器414中。
在第二儲存容器414的底部，排出開口419A、419B、419C、419D(每一個用于一種顏色的油墨CYMK)可以用于使熔融液態油墨流入過濾器組件(未示出)，并繼續流入具有多個排出孔421的聯管板420。例如，對于每種顏色可以有四個排出孔，因此，可以有總共16個排出孔。當熔融油墨流過聯管板420并通過排出孔421排出時，熔融油墨可以流入閥板600中。閥板可以包括多個閥孔610。閥孔610的數目可以與排出孔421的數目相同。可以為每一閥孔610提供閥620，以便調節熔融油墨流向臍帶連接器630的流動。當油墨的流動通過閥620來調節時，油墨可以通過臍帶連接器630而流向印刷頭系統30。
下面參考圖4和圖5介紹閥系統的示例性實施例。
臍帶連接器殼體(未示出)可以包括用于風扇冷卻的進口和出口以及電線611，該電線611可以布置成穿過連接器本體612并通向閥620。可以為每個排出孔610都提供一個閥620，且該閥620可以包括管621，例如硅橡膠管，熔融油墨可以流過該管621。各閥620可以具有用于加熱的加熱元件623，該加熱元件623可以與一個或多個電線611連接；以及用于冷卻的冷卻元件，例如翅片622。如圖5所示，加熱元件623可以布置在冷卻元件622內。為了更高效地冷卻管621，可以在管621上安裝多個翅片622。
加熱元件623可以為高密度鎳-鉻箔、熱電珀耳帖效應裝置或PTC球。加熱元件623的加熱可以通過控制器613來控制。管621可以通過翅片622來冷卻。較大翅片面積與較高氣流量可以產生很高的對流傳熱系數。翅片622的表面形狀可以變化以便增加表面面積。例如可以包括散熱器和波紋形狀。翅片622還可以被電冷卻或化學冷卻。
壓縮空氣可以環繞各管621進行冷卻，從而利用空氣的膨脹從管621帶走熱量。壓縮空氣冷卻器例如可能需要40至80psi的壓強來工作。因為固態油墨是熱敏的，因此可以通過使電流經過電線611和加熱元件623，而使管溫度提高至合適高的溫度(例如120℃)，從而使油墨熔化，并且通過用翅片622將管621冷卻至適當低的溫度(例如65℃)，從而使油墨固化。因此，通過在閥620的管621中熔化和固化該油墨，從而可以調節油墨的流動。
圖6是表示對加熱和冷卻元件的示例性控制的流程圖。
該過程可以在步驟S100中開始，并可以繼續前進至步驟S200。在步驟S200中，可以判斷加熱元件是否需要加熱。如果需要，則該過程可以前進至步驟S300。否則，該過程可以跳至步驟S400。在步驟S300中，加熱元件可以被加熱。誼過程可以繼續前進至步驟S400。
在步驟S400中，可以判斷冷卻元件是否需要冷卻。如果需要，則該過程可以繼續前進至步驟S500。否則，該過程可以跳至步驟S600。在步驟S500中，冷卻元件例如可以通過例如允許空氣在臍帶連接器殼體中流動而被冷卻。該過程可以前進至步驟S600。
在步驟S600中，可以判斷是否需要重復誼過程。如果需要，該過程可以返回至步驟S200。否則，該過程可以在步驟S700中結束。
如上所述，閥620可以是與閥板600或臍帶連接器630相獨立的單元。不過，閥620可以直接安裝在一硅橡膠管上，而該硅橡膠管壓入閥板600的出口內。該管的端部可以允許硅橡膠管安裝在臍帶連接器630的端部上。冷卻元件622和加熱元件623可以集成在閥板600上。
這樣一種示例性實施例的結構在不同條件下進行測試。第一示例測試在20℃的環境溫度下通過施加10伏電壓來進行。具有裂口和彎曲構造的翅片在750fpm的空氣流速下使用。臍帶連接器被加熱至120℃。結果，將花費18秒時間來使得油墨的溫度從65℃增加至120℃。此外，將花費39秒時間來使得溫度從120℃降低至65℃。釋放油墨的溫度是117℃，使溫度從65℃增加至釋放溫度的時間是16秒。
第二示例測試在20℃的環境溫度下通過施加15伏電壓來進行。具有裂口和彎曲結構的翅片在750fpm的空氣流速下使用。臍帶連接器被加熱至120℃。結果，將花費14.5秒時間來使得油墨的溫度從65℃增加至120℃。此外，將花費37秒時間來使得溫度從120℃降低至65℃。釋放油墨的溫度是122℃，使溫度從65℃增加至釋放溫度的時間是17秒。
圖7表示了閥系統的另一示例性實施例。電磁閥700可以由布置在閥板600一側上的尖端密封件710構成。該尖端密封件710可以由Viton制成。在尖端密封件710的徑向內側，具有傾斜表面的針頭720可以裝配在尖端密封件710上。針頭720可以由400系列不銹鋼制成。針頭720可以包括針頭本體730，該針頭本體730可以為圓筒形。在針頭本體730上可以有開口740，熔融油墨可以利用致動器而從尖端密封件710和針頭720之間形成的空間通過該開口740進入，并沿箭頭所示方向軸向流過針頭本體730并從螺線管組件的端部流出。
在針頭本體730內部可以提供有高溫電線750。高溫電線750可以使針頭本體730保持加熱，從而使油墨更平滑地流動。高溫電線750在工作時的溫度例如可以保持在150℃。
在針頭本體730的臍帶連接器側可以有Viton密封件760，該密封件760可以直接與臍帶連接器連接，以便允許油墨流入臍帶連接器。
針頭本體730可以被針頭本體殼體770環繞，該針頭本體殼體770可以防止由高溫電線750產生的熱量發散至針頭本體730外部。針頭本體殼體770可以由PPS高溫塑料制成。
在針頭本體殼體770和主殼體780之間的空間可以充裝線圈790。電流可以流過該線圈790，這樣，將吸引針頭720朝著臍帶連接器運動，從而打開在尖端密封件710和針頭720之間的間隙。
圖7中表示了一個孔740。不過，應當知道可以提供有多個孔，例如一個在圖7的頂側，而另一個在圖7的底側，以便使油墨更高效地流動。
圖8是表示控制圖7的閥的示例過程的流程圖。
該過程可以在步驟S1000中開始，并可以繼續前進至步驟S1010。在步驟S1010中可以接通高溫電線。在步驟S1020中，可以判斷油墨是否應當流動。如果否，該過程可以跳至步驟S1060并結束。否則，該過程可以繼續前進至步驟S1030。在步驟S1030中，電流通過線圈，從而吸引針頭，以便在該針頭和尖端密封件之間形成間隙。在步驟S1040中，判斷是否應當停止流動。如果不應當停止，該過程可以重復步驟S1040。否則，該過程可以前進至步驟S1050。在步驟S1050中，可以終止通向線圈的電流。該過程可以在步驟S1050中結束。
圖9-圖14表示了另一示例實施例的閥系統800。圖9表示了閥板860的前側，而圖10表示了閥板860的背側。對于每個排出孔，閥板860可以包括兩個孔，即第一孔861和第二孔862。因此，當有16個排出孔(例如四種顏色中的每一種顏色都有四個孔)時，有16個第一孔和16個第二孔。如圖10所示，第一孔861和第二孔862可以通過在閥板860背側上的油墨分配槽道863來連接。排出孔421可以定位成使得各排出孔421的位置與相應的一個第一孔861相對應。
如圖11所示，第一孔861可以與排出孔421連通，且第二孔862可以與臍帶連接器870連通，誼臍帶連接器870將熔融油墨送至印刷頭(未示出)。
因此，當第一孔861被閥系統800打開時，從各排出孔421排出的油墨可以流入第一孔861，并可以在流過油墨分配槽道863后從第二孔862噴出，并可以流入臍帶連接器870。
如圖12所示，閥系統800可以包括提升操作桿810、凸輪操作桿820和凸輪830。提升操作桿810可以包括一個或多個閥元件811和托架812。閥元件的數目可以等于用于一種顏色的第一孔861的數目。在所示示例實施例中，因為對于四種顏色中的每一種顏色都有四個第一孔861，因此有四個安裝在提升操作桿810上的閥元件811。各閥元件811例如可以通過保持器813而安裝在提升操作桿810上，如圖13所示。
各閥元件811可以穿過托架812的開口插入。閥元件811可以通過密封環814而固定在托架812上。閥元件811的尖端部815可以指向成使得尖端部815關閉第一孔861，如圖12所示。閥元件811可以由不銹鋼銷制成，該不銹鋼銷具有壓縮模制的錐形Vitron尖端。這些閥元件811可以是多路的(multiplexed)，使得一組閥按順序打開，這樣在一個凸輪旋轉循環中，全部四個頭都可以根據需要輸送油墨。閥元件811例如可以移動2.0mm的沖程，以便允許熔融油墨流向臍帶連接器870。
該提升操作桿810可以安裝在凸輪操作桿820的一端上。凸輪操作桿820的另一端可以通過彈簧等(未示出)而壓靠凸輪830。凸輪830可以由馬達840通過凸輪軸850進行驅動。馬達840可以為單個馬達。與提升操作桿810類似，可以為每一種顏色提供凸輪操作桿820和凸輪830。用于各顏色的凸輪830可以布置在同一凸輪軸850上，因此，全部凸輪830以相同轉速一起旋轉。當凸輪830旋轉時，凸輪操作桿820可以在凸輪830的側表面上滑動。因此凸輪操作桿820可以以懸臂方式運動。
如圖14中所示，各凸輪830可以包括一個或多個相對平坦的表面831。當凸輪830由于凸輪軸850通過馬達840來旋轉而進行旋轉時，凸輪操作桿820可以與平坦表面831接觸。當凸輪操作桿820接觸該平坦表面時，凸輪操作桿820的處于凸輪側的端部可能會降低，這是因為該平坦表面831朝著凸輪軸850向內成形。因為凸輪操作桿820布置成懸臂方式，因此當凸輪操作桿820的處于凸輪側的端部降低時，凸輪操作桿820的處于提升操作桿側的端部可以升高。
一個凸輪830的平坦表面831可以徑向偏離另一凸輪830的平坦表面831。因此，當全部凸輪830通過凸輪軸850而一起旋轉時，凸輪操作桿820可以異步運動。
圖15是表示控制閥系統800的示例方法的流程圖。該過程可以在步驟S2000中開始，并可以繼續前進至步驟S2100。在步驟S2100中，可以判斷熔融油墨是否應當流入閥系統800。如果是，該過程可以前進至步驟S2200。否則，該過程可以在步驟S2500中結束。
在步驟S2200中，凸輪軸可以通過馬達而旋轉。這時，因為在凸輪軸上可以有多個凸輪，而且因為凸輪的相對平坦表面可以彼此徑向偏離，因此凸輪操作桿可以在凸輪軸旋轉時異步運動。該過程可以繼續前進至步驟S2300。
在步驟S2300中，判斷油墨是否應當繼續流動。如果是，該過程可以返回步驟S2200，以便使凸輪軸進一步旋轉。如果否，該過程可以前進至步驟S2400。在步驟S2400中，凸輪軸的旋轉可以停止，且該過程可以在步驟S2500中結束。
因此，如上所述，流向臍帶連接器的熔融固態油墨的流動可以根據需要進行異步調節。
權利要求
1.一種固態油墨閥系統，包括閥板，該閥板包括至少一個閥孔；臍帶連接器；以及閥，該閥定位在閥板和臍帶連接器之間，并與所述至少一個閥孔連接，所述閥構造成可異步調節在閥板和臍帶連接器之間的油墨流動。
2.根據權利要求1所述的閥系統，其中，所述閥包括連接至閥板的管；用于將固態油墨加熱成液態的加熱器；用于將固態油墨冷卻成固態的冷卻器；和控制器，該控制器通過加熱器和冷卻器來控制固態油墨的溫度，以便在固態油墨處于固態時停止熔融固態油墨的流動。
3.根據權利要求1所述的閥系統，其中，所述閥包括密封件，處于所述閥的輸入側上并且與所述至少一個閥孔相接觸；針頭，該針頭裝配在密封件內以防止固態油墨通過，并且當該針頭被驅動時，在針頭與該密封件之間形成一間隙；該針頭包括開口以及其內的電線，當該針頭被驅動時，該間隙與該開口相連通。
4.根據權利要求3所述的閥系統，其中，所述閥還包括圍繞所述針頭的線圈，該線圈構造成可驅動該針頭，以便在密封件中形成供固態油墨通過的間隙。
5.根據權利要求1所述的閥系統，其中，所述閥包括至少一個閥元件；提升操作桿，該提升操作桿保持所述的至少一個閥元件；凸輪操作桿，該凸輪操作桿連接至該提升操作桿并設置成可提升該提升操作桿；和凸輪，該凸輪設置在凸輪軸上，并設置成可升高和降低該凸輪操作桿。
6.一種調節固體油墨流動的方法，包括在閥板和臍帶連接器之間提供至少一個閥，該至少一個閥與閥板上的至少一個閥孔相連通；驅動該至少一個閥，以便異步地調節通過其的熔融固態油墨的流動。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述的驅動該至少一個閥包括用加熱元件加熱該固態油墨，以及用冷卻元件冷卻該固態油墨。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，所述的驅動該至少一個閥包括向圍繞閥元件的線圈施加電流以及向閥元件內的電線施加電流。
9.根據權利要求6所述的方法，其中，所述的驅動該至少一個閥包括旋轉一凸輪，使得所述至少一個閥的至少一個閥元件打開和/或關閉至少一個閥孔。
全文摘要
在相變油墨制圖機中，通過一種固態油墨閥系統可以更好地控制熔融固態油墨的流動，該固態油墨閥系統包括閥板，該閥板有一個或多個閥孔；臍帶連接器；以及閥，該閥定位在閥板和臍帶連接器之間。在閥板和臍帶連接器之間的油墨流動可以通過驅動閥來進行異步調節。該驅動可以這樣進行，即通過加熱和冷卻閥；通過向環繞閥中的閥元件的線圈施加電流和向閥元件中的電線施加電流；和/或，通過異步驅動與閥孔相關聯的閥。
文檔編號B41J2/175GK1891471SQ20061009568
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月29日 優先權日2005年6月30日
發明者R·萊頓 申請人:施樂公司