CN100418775C - 用于沉积墨滴的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在基材上沉积墨滴的装置，该装置包括用于基材的支承件、位于该支承件上方用于在支承件上的基材上面沉积墨滴的墨滴喷射组件、封闭结构和与该封闭结构相连以提供从封闭结构通过缝隙的气流的加压气体源，其中封闭结构与支承件一起形成封闭区域，墨滴通过该封闭区域被喷射到基材上，封闭结构与支承件一起还形成入口缝隙和出口缝隙，基材通过这些缝隙运行。

Description

用于沉积墨滴的装置
技术领域
本发明涉及在基材上沉积墨滴。
背景技术
喷墨印刷机是一种用于在基材上沉积(附着)墨滴的装置。喷墨印刷机通常包括一个从油墨供应到喷嘴路径的油墨通路。喷嘴路径终止于墨滴从中喷出的喷嘴孔中。墨滴喷射通过采用致动器对油墨通路中的油墨加压来控制，致动器可能为，例如压电式偏转器、热气泡喷墨发生器或静电偏转元件。典型的印刷装置具有一个带有相应喷嘴孔和相关致动器的油墨通路阵列。各喷嘴孔中的墨滴喷射可以独立控制。在按需喷墨式印刷装置中，当印刷装置和印刷基材相对于彼此运动时，各致动器被起动以选择性地在图像的特定像素位置上喷射墨滴。在高性能印刷装置中，喷嘴孔通常具有50微米或更小，例如大约25微米的直径，以100至300个喷嘴/英寸的间距分散，具有100至3000dpi或更高的分辨率，并且提供具有大约1至70皮升(pl)或更小体积的墨滴。墨滴喷射频率通常为10kHz或更高。
Hoisington等人的美国专利No.5265315说明了一种具有半导体本体和压电式致动器的印刷装置，其全部内容在此被引作参考。本体由蚀刻以形成油墨腔的硅构成。喷嘴孔由连接到硅本体上的独立喷嘴板形成。压电式致动器具有一层压电材料，该压电层响应所施加的电压改变几何形状，或者弯曲。压电层的弯曲为沿油墨通路布置的泵吸腔中的油墨加压。Fishbeck等人的美国专利No4825227和Hine的美国专利No.4937598中说明了压电式喷墨印刷装置，其全部内容在此被引作参考。
印刷精度受到许多因素影响，包括装置中或印刷机的多个装置之间的喷嘴所喷射的墨滴的尺寸和速度一致性。墨滴尺寸和墨滴速度一致性反过来受到一些因素的影响，如油墨通路的尺寸一致性、声音干涉效应、油墨流动通路中的污染以及致动器的起动一致性。
商业上的印刷纸可以具有能降低印刷质量的松散颗粒。
发明内容
总体而言，本发明的一个方面的特征在于一种用于在基材上沉积墨滴的装置。该装置包括用于基材的支承件、位于该支承件上方用于在基材上沉积墨滴的墨滴喷射组件、封闭结构和与该封闭结构相连的加压气体源。封闭结构与支承件一起形成封闭区域，墨滴通过该封闭区域被喷射到基材上。封闭结构与支承件一起还形成入口缝隙和出口缝隙，基材通过这些缝隙运行。与封闭结构相连的加压气体提供从封闭结构通过这些缝隙的气流。
在一些实施例中，封闭结构包括一个设置在墨滴喷射组件上方的罩。入口和出口缝隙以及气压可以调节为以高于基材速度的某一速度通过缝隙输送气体。对于0.004英寸基材，入口缝隙和出口缝隙可以在大约0.006至大约0.100英寸之间。从加压气体源中清除颗粒物和水分可能很有利。在一些情况下，加压气体的压力是标准大气压之上大约0.1英寸至大约10英寸水柱。
在其它实施例中，封闭结构包括一个将加压气体输送到各缝隙附近的各个狭缝的歧管分配系统。
本发明的一个或多个实施例的细节在下面附图和说明中提出。结合这些说明和附图以及权利要求书，将可以明白本发明的其它特征、目的和优势。
附图说明
图1是一种用于在基材上进行印刷的装置的示意性侧视图。
图2是图1中所示一个印刷工作台的透视图。
图2A是图2中所示印刷工作台沿线2A-2A获得的横截面图。
图3是一种可选印刷工作台的透视图。
图3A是图3中所示印刷工作台沿线3A-3A获得的横截面图。
在各附图中，相同标记表示相同部件。
具体实施方式
图1显示了用于在基材12(例如，纸)上连续沉积墨滴的装置10。基材12被从位于供应支架16上的卷料14中拉出，并且供应到用于在基材12上放置大量不同颜色的墨滴的一系列墨滴沉积工作台18。各墨滴沉积工作台18具有一个位于基材12上方用于在基材12上沉积墨滴的固定墨滴喷射组件(喷墨装置)20。在各沉积工作台18中的基材12下面是一个基材支承结构22(例如，多孔台板)。在基材12离开最后的沉积工作台24之后，它可能到达一个预加工工作台26。预加工工作台26可能被用于干燥基材12。它也可能被用于基材12的UV处理或其它放射处理。接下来，基材12前进到加工工作台28，在这里它被折叠并且切成成品30。基材进给速度大约为0.25至5.0米/秒或更高。墨滴喷射组件可能喷出墨滴。它也可能喷出可UV处理的材料、可放射处理的材料或能够作为液滴输送的其它材料。
图2显示了一种装置32，其中可印刷基材12在墨滴喷射组件20下面沿机器的纵向前进。在该实施例中，墨滴喷射组件20由安装并密封在印刷单元支承件23中的大量离散的印刷单元21组成。未印刷的基材12进入入口侧36，已印刷的基材38离开出口侧40。基材支承结构22(例如，多孔台板)支承可印刷的基材12。基材支承结构22也可以为曲形无孔台板或转鼓(未示出)。安装在墨滴喷射组件上方的是一个用于接受通过入口46进入的加压气体44的罩42。
图2A显示了图2中所示、沿线2A-2A获得的装置。进入罩42的加压气体前进到由印刷单元支承件23和支承结构22形成的封闭区域50的近边52和远边54。从这里，加压气体离开进纸缝隙56和出纸缝隙58。这种结构可以在碎屑有机会进入印刷区之前将其清除。另外，加压气体可以帮助保持基材平铺在支承结构上。罩42中的压力在名义大气压之上大约0.1英寸至大约10英寸水柱之间。同时具有进纸缝隙56和出纸缝隙58将在封闭区域50下面保持压力平衡，例如降低卡纸的风险。
气压应该被调节为使得通过缝隙的气体速度在大约0.25至大约5米/秒之间。如果气压太高，图像可能被损坏，能量需求可能受到限制，并且可能存在过大的噪音。过大的噪音可能由湍流产生，并且随着速度变高，湍流变得更大，于是噪音变得更大。给定流速所需的能量与气流成比例，以至于随着流速变高，能量需求也变得更大。
对于0.004英寸的基材(例如纸)，入口缝隙为大约0.006至大约0.100英寸，并且出口缝隙为大约0.006至大约0.100英寸。如果缝隙太大，能量需求可能受到限制，如果缝隙太小，图像可能被涂抹或者可能存在卡纸。
基材可能为纸、塑料或其它可印刷的基材。典型基材为大约0.002至大约0.008英寸厚。
加压气体可以，例如采用HEPA过滤器过滤以清除颗粒物和过量水分。在一些情况下，水或其它溶剂可以加入以防止墨滴喷射组件堵塞。在一些情况下，可能需要惰性气体环境以帮助处理墨滴。在其它情况下，可能需要其它气体以帮助处理墨滴。
图3显示了一种用于清洁印刷路径的可选装置60。在该实施例中，加压气体被输送到包含在印刷单元支承件23中的歧管分配系统62中。图3A显示了沿线3A-3A获得的该可选装置60，并且显示了加压气体从歧管分配系统62经过分配系统中的狭缝64前进。在该实施例中，狭缝64沿着印刷单元支承件23的整个横向长度连续。狭缝64将加压气体输送到封闭区域50，然后到达进纸缝隙56和出纸缝隙58。
入口和出口缝隙与气压和狭缝宽度一起调节使得通过缝隙的气体速度优选为大约1.0米/秒。
对于0.004英寸的基材(例如纸)，入口缝隙和出口缝隙为大约0.006至大约0.100英寸。
上面已经说明了本发明的多个实施例。然而，可以理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的条件下进行各种修改。例如，可以通过使用印刷单元支承件23中的许多小孔(未示出)而非狭缝64用于输送加压气体到封闭区域50的方式修改图3中所示装置。小孔可以构成为使得加压气体不会与墨滴在基材12上的沉积干涉。沉积的墨滴可以为油墨或其它材料。例如，沉积的墨滴可能为可以UV处理或其它放射处理的材料或者能够作为液滴输送的其它材料。因此，其它实施例也下面权利要求书的范围内。

Claims (22)

1. 一种用于在基材上沉积墨滴的装置，该装置包括：
用于所述基材的支承件；
墨滴喷射组件，其安置在所述支承件上方，用于在位于所述支承件上的所述基材上面沉积所述墨滴；
封闭结构，其与所述支承件一起形成封闭区域，所述墨滴通过该封闭区域被喷射到所述基材上，所述封闭结构还与所述支承件一起形成入口缝隙和出口缝隙，所述基材运行通过所述入口缝隙和出口缝隙；和
加压气体源，其与所述封闭结构相连，以提供从所述封闭结构流经所述入口缝隙和出口缝隙的气流；
其中，流经所述入口缝隙和出口缝隙的气流的速度大于所述基材的速度。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，封闭结构包括设置在所述墨滴喷射组件上方的罩。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加压气体的压力为标准大气压之上0.1英寸至10英寸水柱。
4. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述入口缝隙在0.006至0.100英寸之间。
5. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述出口缝隙在0.006至0.100英寸之间。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述封闭结构包括歧管分配系统，其将加压气体输送到歧管分配系统的位于所述入口缝隙和出口缝隙附近的相应狭缝。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加压气体的压力为标准大气压之上0.1英寸至10英寸水柱。
8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述入口缝隙在0.006至0.100英寸之间。
9. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述出口缝隙在0.006至0.100英寸之间。
10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述墨滴包括油墨。
11. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基材包括纸。
12. 根据权利要求1所述的装置，所述支承件为连续运动的支承件。
13. 根据权利要求1所述的装置，还包括用于从所述加压气体源中清除颗粒物的过滤器。
14. 根据权利要求1所述的装置，还包括将水分添加到所述加压气体源。
15. 根据权利要求1所述的装置，还包括将溶剂添加到所述加压气体源。
16. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口缝隙和出口缝隙和所述加压气体的压力的大小以下述方式设置，即以高于基材速度的速度输送所述气体通过所述入口缝隙和出口缝隙。
17. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体为空气。
18. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体具有低于空气的氧含量。
19. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体具有高于空气的氧含量。
20. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口缝隙在0.006至0.100英寸之间。
21. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出口缝隙在0.006至0.100英寸之间。
22. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口缝隙和出口缝隙和所述加压气体的压力的大小以被设置为使所述基材平铺在所述支承件上。
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