專利名稱：用于油箱加熱器的加熱元件配置的制作方法
技術領域：
這個公開內容大體上涉及相變噴墨顯像裝置，具體地，涉及加熱用于這種顯像裝 置的印刷頭的裝置和方法。
背景技術：
固體油墨或相變油墨打印機傳統上接收固體形態的油墨，或者是丸或者是油墨 棒。固體油墨丸或油墨棒通常經過用于打印機的油墨裝載器的插入口插入，并且利用輸入 機構和/或重力將油墨棒沿著輸入通道推或滑向固體油墨熔化總成。該熔化總成將固體油 墨熔化為液體，將此液體傳送到熔融油墨容器。該熔融油墨容器配置為保存大量的熔融油 墨并將該熔融油墨通到一個或多個印刷頭油箱，其根據需要設在該打印機的至少一個印刷 頭附近。印刷頭油箱可由多個板或面板形成，其彼此粘合或粘結并包括對齊以形成油墨供 應路徑的開口，該路徑將油墨從熔融油墨容器引向印刷頭的油墨噴嘴。該印刷頭油箱的一 個面板通常配置為用作該印刷頭油箱的加熱器以加熱該油箱，以便將其中的相變油墨保持 在液體或熔融形態。為了防止油墨泄露出油墨供應路徑，該加熱器和鄰近的油箱板之間的粘性粘合或 密封必須圍繞該板中的油墨供應路徑開口連續。圍繞該加熱器的油墨供應路徑開口的非平 面外形(如升高或凹下的區域)會導致該加熱器和鄰近的油箱板之間圍繞該油墨供應路 徑開口較差的粘結或粘合，這轉而會使油墨可能沿該油墨供應路徑行進時在這些板之間滲 出。泄漏出供應路徑并到達該加熱器和鄰近的油箱板之間的油墨會對印刷頭的壽命產生不 利影響。
發明內容
提供用于相變油墨顯像裝置的油箱總成，其包括后板，包括油墨輸入口，其配置 為接收來自油墨源的液體油墨；以及前板，包括油墨箱，其配置為保存從該油墨源接收的油 墨并將該油墨通到印刷頭。第一熱分配板粘結于該后板；以及第二熱分配板粘結于該前板。 加熱器粘結在該第一和該第二熱分配板之間。該加熱器、該第一熱分配板和該第二熱分配 板每個包括油墨供應路徑開口，其對準其他的油墨供應路徑開口以形成油墨供應路徑，其 配置為將油墨從該油墨輸入口引導至該油墨箱。該加熱器包括具有至少一個油墨供應路徑 開口的第一隔熱層和具有至少一個油墨供應路徑開口(其對準該第一隔熱層中的該至少 一個油墨供應路徑開口)的第二隔熱層。該加熱器包括設在該第一和該第二隔熱層之間的 電阻加熱元件。該電阻加熱元件配置為接收電流并將該電流轉換為熱量。該電阻加熱元件 包括環繞該第一和第二隔熱層中每個油墨供應路徑開口的材料，其形成圍繞對應的油墨供 應路徑開口連續的周界。
本公開的前面所述的方面和其他特征在下面的描述中結合附圖來解釋說明，其中圖1是包括內建油墨箱的噴墨印刷設備的一個實施例的示意框圖。圖2是包括內建油墨箱的噴墨印刷設備的另一實施例的示意框圖。圖3是圖1和2的噴墨印刷設備的油墨傳送部件的一個實施例的示意框圖。圖4是形成圖1-3的該內建油箱的一個實施例的板的分解立體圖。圖5是圖4的該內建油墨箱的側面剖視圖。圖6是示出圖4的該內建油箱的該加熱器和熱分配板的側視圖。圖7是由圖6的加熱器組成的材料堆疊。圖8是圖7的該熱軌道層蜿蜒的熱軌道圖案的視圖，示出該加熱器中圍繞該油墨 供應路徑開口的軌道環。圖9是圖7的該熱軌道層蜿蜒的熱軌道圖案的現有技術視圖，示出該加熱器中圍 繞該油墨供應路徑開口的軌道斷裂。
具體實施例方式為了大體上理解這些實施例，引用了附圖。在這些附圖中，至始至終將相似的參考 標號用來指明相似的元件。如這里所使用的，該術語“顯像裝置”通常指的是用以將圖像施加到印刷介質的裝 置。“印刷介質”是紙、塑料或其他合適圖像的物理介質或襯底的實體頁。該顯像裝置可包 括各種各樣的其他部件，如修正機、送紙機等，并可實現為復印機、打印機或多功能機。“打 印任務”或“文檔”通常是一組相關的頁面，通常是來自特定用戶的一組原始打印任務頁面 或電子文檔頁面圖像的一組或多組整理過的拷貝，或以別的方式相關。圖像通常包括電子 形式的信息，其可通過標記引擎渲染在該印刷介質，還可包括文本、圖表、圖片等。圖1和3是噴墨印刷設備一個實施例的示意框圖，其包括控制器10和印刷頭20， 該印刷頭可包括多個液滴散發液滴生成器用以將油墨滴33散發到印刷輸出介質15上。印 刷輸出介質傳輸機構40可相對該印刷頭20移動該印刷輸出介質。該印刷頭20接收來自 多個內建油墨箱61、62、63、64的油墨，這些油墨箱連接到印刷頭20。該內建油墨箱61-64 分別通過各自的油墨供應通道71、72、73、74從多個遠程油墨容器51、52、53、54接收油墨。盡管沒有在圖1-3中描述，但是噴墨印刷設備包括油墨傳送系統，用以將油墨提 供到該遠程油墨容器51-54。在一個實施例，該噴墨印刷設備是相變油墨顯像裝置。因而， 該油墨傳送系統包括相變油墨傳送系統，其具有固體形態、至少一種顏色的至少一個相變 油墨的源。該相變油墨傳送系統還包括熔化和控制設備(未示)，用以熔化或將該相變油墨 的固體形態相變為液體形態并將該熔融的相變油墨傳送到合適的遠程油墨容器。該遠程油墨容器51-54配置為將保存在其中的熔融相變油墨通到內建油墨箱 61-64。在一個實施例，該遠程油墨容器51-54可選擇性地增壓，例如通過壓縮空氣，其由壓 縮空氣源67經由多個閥門81、82、83、84提供。例如，從該遠程容器51-54至該內建油箱 61-64的油墨流可處于壓力或者重力作用。可提供輸出閥門91、92、93、94以控制油墨至該 內建油墨箱61-64的流動。該術語“遠程油墨容器”或等同物暗示一段分開的距離，如通常 所描述的，然而這個術語意圖為也適用于功能性關系，并因此同樣適用于近定位、集成或組裝在單個單元內。該內建油墨箱61-64還可被選擇性加壓，例如通過選擇性加壓該遠程油墨容器 51-54和經過閥門85加壓空氣通道75。或者，該油墨供應通道71-74可關閉，例如通過關 閉該輸出閥門91-94，加壓該空氣通道75。該內建油墨箱61-64可加壓以在該印刷頭20上 執行例如清潔或排空操作。該內建油墨箱61-64和該遠程油墨容器51-54可配置為容納熔 融的固體油墨并可加熱。該油墨供應通道71-74和該空氣通道75也可加熱。該內建油墨箱61-64在一般印刷操作期間可與大氣相通，例如控制該閥門85以將 該空氣通道75與大氣相通。該內建油墨箱61-64也可在非加壓傳送來自該遠程油墨容器 51-54的油墨期間(即，當在未加壓該內建油墨箱61-64的情況下傳送油墨時)與大氣相
iM o圖2是噴墨印刷設備的一個實施例的示意框圖，其類似于圖1的實施例，并且其包 括傳送鼓30，用以接收由該印刷頭20散發的液滴。印刷輸出介質傳輸機構40將印刷輸出 介質15旋轉嚙合抵靠于該傳送鼓30以使得印在該傳送鼓上的圖像轉移到該印刷輸出介質 15。如圖3中示意性描述的，該油墨供應通道71-74和該空氣通道75的一部分可實現 為多管道線纜70中的管道71A、72A、73A、74A、75A。圖4和5描述油箱總成60的一個實施例，用以實現該內建油箱61、62、63、64。該 油箱總成60由多個板或面板形成，它們組裝成容納油墨箱和油墨供應路徑的外殼。在一個 實施例，該油箱總成包括后面板或板104和a前面板或板108。位于該后面板104和該前面 板108之間的是過濾器總成120，然后加熱器片或面板110夾在第一熱分配板114和第二熱 分配板118之間。該后面板104通常可包括該油箱總成60的后部，其接收來自該遠程油墨 容器51-54的油墨，而該前面板108包括該油箱61-64，其將進料給該印刷頭的油墨噴嘴。該后板104、該第一加熱板114、該第二加熱板118、該過濾器總成120和該前板 108每個可由熱傳導材料形成，如不銹鋼或鋁，并且可以任何合適的方式彼此粘合或密封， 例如，通過壓力敏感粘結劑或其他合適的粘合或粘結劑。該加熱器110包括加熱元件，其可 以是電阻加熱薄膜、帶、軌道或金屬絲，其還可以由PTC(正溫度系數)或NTC(負溫度系數) 材料組成，并且其響應通過其的電流生成熱量。該加熱元件在每側可由電絕緣材料覆蓋，如 聚酰亞胺，其所具有的熱屬性和/或極薄的截面使得能夠將足夠量的所生成的熱量傳遞到 該油箱總成的板以將容納在其中的該相變油墨維持在或者加熱到適當的溫度。在一個實施 例，該加熱器是配置為以均勻的梯度生成熱量從而將該油箱總成中的油墨保持在大約100 攝氏度至大約140攝氏度。該加熱器110還可配置為在其他溫度范圍內生成熱量。該加熱 器110能夠生成足夠的熱量以使該油箱總成能夠熔化該油箱總成的通道和室內的固化的 相變油墨，正如當將打印機從斷電狀態啟動時所可能發生的。通常，該油墨從該后板104向該前板108行進。該后面板包括輸入口 171、172、 173、174，其分別連接到該供應通道71、72、73、74以通過那里接收來自相關的遠程油墨容 器51-54(圖1-3)的油墨。將經由輸入口所接收的油墨引導至過濾室，其由相鄰設置的后 板和第一加熱板形成。如圖5所描述的，該后面板104和/或第一加熱板114可包括凹處、 凹腔和/或壁，其限定多個過濾室124。每個過濾室124配置為通過該輸入口 171-174之一 (圖5中的端口 174)接收油墨。垂直過濾器總成120夾在該后板104和該第一加熱板114之間并被置于基本與它們平行。該過濾器總成大體上阻止顆粒進入該油墨并導致噴射過程 的問題。顆粒可能會阻塞射流，導致它們失效或偏軸。垂直過濾器允許更緊湊的印刷頭油 箱；然而，該過濾器可安置于別的角度而不是垂直。并且，該過濾器非常精細，從而降低通過 該過濾器的壓降，使該過濾器的表面積最大。處于相對水平面一定角度的過濾器提供更大 的表面積。該過濾器總成的過濾器可以任何合適的方式粘合或者粘結于該后面板和第一熱 分配板之一。或者，該過濾器總成的過濾器可通過該后面板和/或第一熱分配板中模制或 其他方式形成特征而保持在合適的位置，如狹槽或凹槽。圖4和5的實施例中，該第一加熱板114包括堰板，其包括開口 271、272、273、274， 這些開口設在集成在該油箱總成中的這些過濾室124的每個的上部。該第一加熱板中的該 開口 271-274包括該油墨供應路徑的入口。該加熱器110和該第二加熱板118包括對應的 開口，其與該第一加熱板/堰板中的開口對齊以形成該油墨供應路徑的其余部分。例如，如 圖4所描述的，該第二加熱板118包括油墨路徑開口 471-474，該加熱器包括油墨路徑開口 371-374。該加熱器和第一和第二加熱板中的開口形成的油墨供應路徑將該過濾室124 中接收的油墨引導至集成進該前面板108(這里指的是儲罐板)中的相關的油箱(或儲 罐)61-64。如圖4所描述的，該前面板包括多個儲罐壁128，其朝向該第二加熱板118延伸 并與之配合形成該油箱61-64。該油箱61-64保存該油墨直到該印刷頭激活并通過該油箱 61-64中的出口開口吸出油墨，該開口將該油墨引導至噴射該油墨的噴嘴堆疊。每個油箱包 括排氣口 134，其使得該油箱能夠自調節壓力。這些噴嘴然后可通過該通道130吸出油墨而 不經歷壓降。另外，該油箱排氣口可在運行中耦接于該空氣通道75 (圖1-3)，從而可將正壓 力引入該油箱61-64以執行對該印刷頭的清潔或排空操作。圖6示出該加熱器110粘合于第一熱分配板114和該第二熱分配板118以及由各 個板中對齊的油墨供應開口形成的所得到的油墨路徑138。該加熱器110具有第一側140 和第二側144。該第一側114和第二熱分配板118每個包括粘合表面148、150，用以分別粘 合或粘結于該加熱器的該第一側140和第二側144。該第一和第二熱分配板的粘合表面可 使用雙面壓敏粘結劑(PSA) 154分別粘結或粘合于該加熱器的第一和第二側，但是可使用 任何合適的粘結或粘合劑。這個結構使得能夠使用單個加熱器在基本上整個油箱總成中生 成熱量以將該油箱內的油墨保持在所需的溫度。該加熱器元件本身可由包括導熱材料層的 多個不同的層組成，該導熱材料層可與該電阻加熱元件電絕緣。在一個實施例，該加熱器由置于多個隔熱層或膜之間的加熱元件層形成。如圖8 所描述的，該加熱元件層由電阻熱軌道158的蜿蜒圖案形成，該軌道由導熱材料形成，如鉻 鎳鐵合金。其他用作該電阻熱軌道的合適材料包括銅、鋁、銀、各種合金等。該蜿蜒圖案這 里限定為任何軌道布局，其具有由鄰近的間距隔開的多個導電材料路徑。該加熱軌道生成 的瓦特密度是具體區域中軌道的幾何形狀和數量、還有加熱軌道的厚度和寬度的函數。在 一個實施例，該加熱軌道的瓦特密度是每平方英寸大約50瓦特，但是可采用任何合適的瓦 特密度。在為所需的瓦特密度適當地構造該加熱軌道之后，一對電板(每個具有從其延伸 出的導線)耦接于該加熱軌道。該導線終止于連接器，這樣電流源可耦接到該導線以完成 通過該加熱軌道的電路通路。該電流使得該加熱軌道生成熱量。該隔熱層或膜可由合適的 導熱、不導電材料如聚酰亞胺形成。該熱軌道層可通過粘結或粘合劑或材料以任何合適的方式粘合或粘結于該隔熱層。
為了避免該加熱器110產生高局部熱量而自損毀，該加熱器可耦接于導熱帶以提 高沿該加熱器長度的熱均勻性。該導熱體可以是鋁、銅或其他導熱材料層或帶，其粘結于 由該粘合加熱元件層和隔熱層形成的結構的至少一側。該導熱體提供高導熱路徑，從而熱 能在物體上快速且更均勻的傳播。熱能的快速傳遞使得軌道溫度保持在會產生損傷的限度 下，防止該總成的軌道和其他部件上的過大應力。更低的熱應力導致該軌道更少的熱皺折， 熱皺折會導致該加熱器層脫層。或者，可采用PTC薄膜加熱器，其本來就能在覆蓋區域上提 供均勻加熱，并且另外還可補償導致非均勻性的局部影響，如末端效應和流體流動區域。參照圖7，示出該加熱器總成的具體實施例的材料堆疊的分解剖視圖和這些層對 應的厚度。該加熱器可利用下列從該加熱器一個側面到另一個側面的層而形成為層疊鋁 箔160、聚酰亞胺164、聚酰亞胺168、鉻鎳鐵合金170、聚酰亞胺174和聚酰亞胺178。如圖 7所描述的，第一聚酰亞胺隔熱層168通過薄聚酰亞胺粘結層164粘結于該箔。該熱軌道層 170然后層壓或者沉積在該第一隔熱層168上。第二隔熱層178然后使用另一薄聚酰亞胺 粘結層174粘結于該熱軌道層170。一旦構造完成，該加熱器可使用PSA粘結劑粘結于該 熱分配板，例如如圖6所描述的。圖7中描述的該加熱器的材料堆疊是一個示例性的實施 例。替代的加熱器材料、層構造等可用于不同的溫度環境，或解決構建該加熱器其他實施例 的成本和幾何形狀問題。為了防止油墨泄漏出該油墨供應路徑，加熱器和該熱分配板的粘合表面之間的粘 性粘合或密封必須圍繞這些板中的油墨供應路徑開口連續。因為該第一和第二熱分配板可 由剛性材料制成，如不銹鋼或鋁，所以該熱分配板的粘合表面可形成或制造成均勻的或平 坦的外形，至少在該粘合表面上圍繞該油墨供應路徑開口的區域。因此，圍繞該油墨供應路 徑開口的該加熱器的粘合表面的平面度或平整度對于該加熱器和該熱分配板之間的粘合 效果是關鍵的。圍繞一個油墨供應路徑開口的區域中不平坦的表面形狀(如升高或凹下區 域)會導致圍繞該油墨供應路徑開口的該加熱器和熱分配板之間較差的粘結或粘合，其轉 而使得沿該油墨供應路徑行進的油墨可能在這些板之間滲出。泄漏出供應路徑并到達該加 熱器和熱分配板之間的油墨久而久之會使得這些板之間的粘性粘合變弱并導致性能(如 清除和噴射)退化或失效。軌道類型加熱元件的示例中，該加熱器中圍繞該油墨供應路徑開口的粘合區域中 非平坦表面外形可能由軌道斷裂導致，即，該加熱器的熱軌道層中加熱軌道的蜿蜒圖案中 的軌道之間的中斷或間隔。該加熱器總厚度對應于該加熱器的元件層的厚度。因此，該加 熱器的總厚度可在這些軌道在的該加熱器區域和軌道斷裂所在區域之間變化。在圖7的實 施例中，該加熱器的總厚度大約0. 25mm，該熱軌道層的厚度大約0. 025mm。結果，加熱器厚 度在加熱器軌道所在的地方是0. 25mm,而在軌道斷裂所在的地方是0. 175mm。在該加熱器的熱軌道圖案的已知設計中，如在圖9所描述的加熱器中，該熱軌道 圖案在圍繞每個油墨供應路徑開口的區域中通常包括軌道斷裂180。圍繞該油墨供應路徑 開口 371-374的軌道斷裂180(如在已有設計中)會導致圍繞該油墨供應路徑開口 371-374 相應的加熱器厚度變化，其轉而會導致非平面粘合外形。如所提到的，該加熱器中圍繞油墨 供應路徑開口的非平面外形會導致圍繞該油墨供應路徑開口該加熱器和熱分配板之間較 差的粘結或粘合。
為了解決加熱器中圍繞油墨供應路徑開口的非平面外形(其可能是由該加熱器 的蜿蜒的熱軌道層中的軌道斷裂導致的)所引起的難題，將該熱軌道圖案修改為結合有圍 繞該加熱器中每個油墨供應路徑開口的軌道環。再參考圖8，說明熱軌道圖案的實施例，示 出圍繞該油墨供應路徑開口 371-374的軌道環184。該軌道環184形成圍繞每個油墨供應 路徑開口的連續周界。該軌道環與該加熱器的該熱軌道層的蜿蜒的加熱軌道結合成整體并 可以與該加熱軌道其余部分相同的方式形成。該軌道環厚度等于該加熱器軌道的其余部 分，但是寬度可以不同，并且可以是該加熱器電路的一部分或可以無功能。
圍繞該油墨供應路徑開口的該軌道環184可使該加熱器圍繞該油墨供應路徑開 口的熱軌道層厚度不變或者均勻以提高該加熱器的粘合表面的平整度，其轉而提高圍繞該 油墨供應開口的該加熱器和該熱分配板之間的粘結。因此，可消除該加熱器和該熱分配板 之間的油墨泄漏通道。其他加熱元件構造或材料(包括導線和連續的、主要連續的或不連 續的膜)以同樣的方式構造為環繞開口具有均勻的厚度以得到所需要的沒有泄漏的總成。本領域技術人員將認識到對于上述的具體實現可進行許多修改。所以，下面的權 利要求不受上面說明和描述的具體實施例的限制。這些權利要求(原始呈交和經過修改 的)包含變化、改變、修改、改進、等同方式以及與這里公開的實施例和教導實質上等同的 方式，包括當前未預見或未了解的那些，以及例如可由申請人/專利權人和他人作出的。
權利要求
一種用于相變油墨顯像裝置的油箱總成，該油箱總成包括后板，包括油墨輸入口，該入口配置為接收來自油墨源的液體油墨；前板，包括油墨箱，其配置為保存所接收的來自該油墨源的油墨并將該油墨通到印刷頭；第一熱分配板，粘結于該后板；第二熱分配板，粘結于該前板；以及加熱器，粘結在該第一和該第二熱分配板之間，該加熱器、該第一熱分配板和該第二熱分配板每個包括油墨供應路徑開口，其對準其他油墨供應路徑開口以形成油墨供應路徑，該路徑配置為將油墨從該油墨輸入口引導至該油墨箱，該加熱器包括第一隔熱層，其至少在該油墨供應路徑開口周圍具有均勻的厚度；第二隔熱層，其至少在該油墨供應路徑開口周圍具有均勻的厚度；電阻加熱軌道，在該第一和該第二隔熱層之間布置為蜿蜒圖案，該電阻加熱軌道配置為接收電流并將該電流轉變為熱量，該電阻加熱軌道包括軌道環，其圍繞對應的油墨供應路徑開口形成連續的周界以使該加熱器圍繞該油墨供應路徑開口具有均勻厚度。
2.根據權利要求1所述的油箱總成，該后板包括多個油墨輸入口，對于每個油墨輸入 口該前板包括油墨箱，對于每個油墨輸入口該加熱器、該第一熱分配板和該第二熱分配板 每個包括油墨供應路徑開口，其與相應的油墨供應路徑開口對齊以形成油墨供應路徑，該 路徑配置為將油墨從各自的油墨輸入口引導至相應的油墨箱。
3.根據權利要求2所述的油箱總成，該電阻加熱軌道配置為產生足夠的熱量以將包含 在該油墨供應路徑和油墨箱中的固體油墨保持在熔融形態。
4.根據權利要求1所述的油箱總成，該后板和該第一熱分配板在其間封閉過濾室，該 過濾室配置為經由該油墨輸入口接收油墨以及將油墨引導至該第一熱分配板中的該油墨 供應路徑開口，該過濾室包括至少一個設在該油墨輸入口和該第一熱分配板中該油墨供應 路徑開口之間的過濾器。
全文摘要
提供用于相變油墨印刷頭油箱的加熱器，其包括具有至少一個油墨供應路徑開口的第一隔熱層，和具有至少一個與該第一隔熱層中的該至少一個油墨供應路徑開口對齊的油墨供應路徑開口的第二隔熱層。該加熱器包括該第一和該第二隔熱層之間布置為蜿蜒圖案的電阻加熱軌道。該電阻加熱軌道配置為接收電流并將該電流轉變為熱量。該電阻加熱軌道包括用于該第一和第二隔熱層中每個油墨供應路徑開口的軌道環，其圍繞對應的油墨供應路徑開口形成連續的周界。
文檔編號B41J2/05GK101856908SQ2010101048
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月19日 優先權日2009年1月19日
發明者乍得·約翰·斯萊尼斯, 克里斯托弗·喬恩·萊哈提, 納賽爾·艾拉維札德 申請人:施樂公司