專利名稱：用于噴墨打印機的涂層裝置的制作方法
本申請涉及一同期提交的專利申請U.S.系列號，名稱“噴墨應用的涂層系統”，其有代理審查號NO.LE9-97-008，其公開在此一并進行參考。
本發明涉及一種噴墨打印機，其有沿打印基片送進路徑設置并與一噴墨打印裝置隔開的一涂層裝置。
按需要滴落的噴墨打印機使用熱能在一充墨室中產生一蒸汽汽泡以排出墨滴。熱能產生裝置或加熱元件(通常為一電阻)位于加熱片的腔中的排出噴嘴附近。在打印機的打印頭上提供一組腔，其各有一單一的加熱元件。打印頭典型地具有一加熱片，和一噴嘴板，其上有一組排出噴嘴。打印頭形成一噴墨打印盒的一部分，其也包括一充墨容器。
噴墨打印機典型地有兩個主要缺點。第一，根據要打印的介質或基片，打印圖像的光學色度有很大變化。第二，油墨的干燥時間過長。
試圖通過油墨配方來解決上述問題導致了在其他方面的性能損失，并且通常為解決上述兩個問題之一所進行的任何改變都導致了出現其他問題。
加熱工位位于打印區域之前、重合或之后能提高光學色度和干燥時間，但導致了動力消耗和機構的復雜。所以，該方案不是可行的。
所以，需要一改進的噴墨打印機，其能在一寬范圍的商業可得到的介質上均勻地打印圖像，并使干燥時間最少。
本發明滿足了這一需要，其中，提供了一噴墨打印機，其有一涂層裝置，用于在基片的第一側的至少一部分上涂復一薄層液體涂層材料。最好，涂層裝置位于噴墨打印裝置的前面。最好，涂層材料有一高的粘度，從而僅有一最少量的水導入在基片上。典型地，通過在涂層材料中加水而不會降低涂層材料的功能。然而，當基片由紙材制造時，施加在基片上的附加的水能使基片卷曲和皺裂。涂層裝置能在一寬的速度范圍上操作，同時保持一大致恒定的涂復速率。
圖1是根據本發明第一實施例的涂層裝置的透視圖；圖2是圖1中所示包括涂層裝置的噴墨打印機的部分去掉的側視圖；圖3是圖2中所示刮板和第三輥的放大側視圖，是從一打印機第一側看的；圖4是根據本發明第二實施例的涂層裝置一部分的側視圖，是從與圖2和3所示打印機另一側看的；圖5是根據本發明第三實施例的涂層裝置的一部分的側視圖，是從與圖2和3所示的打印機另一側看的。
圖2中顯示了根據本發明的噴墨打印機10的一部分。打印機10包括一噴墨打印裝置20，其位于一外殼30中。打印機裝置20包括一噴墨打印盒22(這里也稱為噴墨打印裝置)，其支承在一支架23上，支架然后支承在一導軌26上。一驅動機構包括一驅動皮帶28，用于使支架23沿導軌26進行往復運動，和使打印盒22進行前后運動。當打印盒22進行前后運動時，其向其下面的打印基片(介質)12排出墨滴。能使用打印機10在上面進行打印的基片12包括商業上可得到的普通辦公用紙、特殊用紙、信封、透明軟片、標簽、卡片坯件等等。對于支架導軌和驅動機構的更詳細的描述見共同專利申請US.NO.08/993,431，名稱為“從一流體中除掉雜質的過濾器和其制造方法”，申請人為Carl E Sullivan，申請日為1997年12月18日，其公開在此一并進行參考。
噴墨打印裝置20還包括一驅動電路24。電路24提供一電壓脈沖至一打印頭(未示)中的電阻加熱元件(未示)，打印頭構成了打印盒22的一部分。各電壓脈沖供應到加熱元件中之一，以瞬間地蒸發與加熱元件接觸的油墨，在裝有加熱元件的汽泡室(未示)中形成汽泡。汽泡的作用是使汽泡室中的油墨排出，從而使墨滴從一與汽泡室相關的噴嘴(未示)中排。對打印盒22更清楚的描述見共同專利申請US.NO.08/827,140，名稱為“連接一柔性電路到一聚合物容器，和在柔性電路部分上形成一絕緣層的方法，和使用一密封材料的其他元件”，申請日，1997年3月27日，其公開在此一并進行參考。
打印機外殼30包括一底部托盤32，用于存貯要在其上進行打印的基片12。一可轉動的送進輥40安裝在外殼30中，并位于托盤32之上。通過由一普通的驅動裝置(未示)的轉動，輥子40抓起最上一張基片12，并沿一基片送進路徑的初始部分將其送進到一涂層裝置60。在基片通道的最初部分由一對基片導向件50引導。在進行打印之前，一涂層裝置60(將在下面作更詳細的描述)將一層涂層材料涂覆在基片12第一側12a的至少一個部分上。
涂層裝置60包括一可轉動的第一，第二和第三輥62,64和66，和一計量裝置68，見圖1和2。在圖示的實施例中，第一輥62由鋁構成。另一方面，輥子62由聚合物、陶瓷材料或不同材料構成。鋁制輥子62的外表面62a被砂磨(grit-blasted)，從而有一在大約1-4微米Ra之間的表面粗糙度。在砂磨之后，鋁輥62被陽極氧化處理，使外表面62a硬化，使其不易磨損。第二輥64安裝在外殼30內，直接在第一輥62的上方。彈簧63使第一輥62向上朝第二輥64偏置，從而與第二輥64接觸。第一和第二輥62,64限定了一輥隙65，基片12從輥隙中通過。第三輥66有一帶紋理或粗糙的外表面66a，可以用與第一輥62相同的材料制造并以大致相同的方式砂磨。第三輥66安裝在外殼30內，直接位于第二輥64上方和與其接觸。
一輥子驅動裝置67包括一電機67a，其有一驅動軸67b。一第一齒輪67c安裝在電機驅動軸67b上，用于與驅動軸67b一起轉動。在第一齒輪67c上的齒與安裝在第三輥66上的第二齒輪66b上的齒嚙合，從而電機驅動軸67b的轉動使第三輥66轉動。一第三齒輪64b連接于第二輥64，用于與第二輥64一起轉動。在第三齒輪64b上的齒與第二齒輪66b上的齒嚙合，從而第二齒輪66b和第三輥66的轉動使第二輥64轉動。第一輥62通過與第二輥64的摩擦接觸而轉動。通過驅動電路24實現輥子驅動裝置67的作用。最好，輥子驅動裝置67在基片打印操作期間使輥子62,64和66連續地轉動。然而，在基片12打印期間，連續轉動的輥子62,64,66的轉速可以變化。例如，轉速可以作為基片12送進通過打印盒22速率的函數進行變化。
計量裝置68包括一刮板件69，和一涂層材料供應裝置80。涂層材料供應裝置80僅顯示于圖2中。刮板件69安裝在一軸69a上，該軸安裝在外殼30上，如圖1所示。一扭轉彈簧69b使刮板件69向第三輥66偏置，如圖3所示。刮板件69包括一矩形的邊緣69c，并被定位使其邊緣69c的一個角69d靠在輥子66的外表面66a上。刮板件69的第一側69c和第三輥66的一個部分66c限定了一涂層材料接收槽70。一第一和第二密封件72a和72b相鄰于第三輥66和刮板件69的端部安裝，從而使槽70的端部密封。通過涂層材料供應裝置80向槽70供應涂層材料100。
在圖示的實施例中，供應裝置80包括一容器68a用于容納液體涂層材料100，一電子閥68b能控制涂層材料100從容器68a向槽70的流動。導管68c形成了涂層材料100從容器68a向槽70的流動的通道。和一普通的液面傳感器(未示)，用于檢測槽70中涂層材料100的液面。液面傳感器向驅動電路24產生一液面信號。根據液面傳感器產生的信號，能通過電路24控制閥68b的操作。
當第三輥66轉動時，其不光滑的外表面66a在刮板件69下面攜帶液體涂層材料，其量最初由輥子66外表面66a上形成的凹部和溝槽確定。因為刮板件69的一個角69d與輥子66接觸，而不是刮板件第一側69e的一個部分與輥子接觸，所以，在刮板件69下面由輥子66攜帶的涂層材料的量不會隨輥子66轉速的變化或隨刮板件69靠在輥子66上負載的變化而有大的改變。
隨著輥子62,64,66的轉動，在第三輥66上的涂層材料100轉移到第二輥64上。第二輥64然后將涂層材料轉移到通過輥隙65的基片12上。最好，第二輥64由有表面能量的材料制造，該表面能量能使液體涂層材料充分地擴散在輥子外表面64a上，從而通過第二輥64向基片12涂覆一層大致均勻的涂層材料100。構成第二輥64的材料最好也有一足夠低的硬度，從而第二輥64能與基片12上大量的溝槽相符合，從而使涂層材料100能轉移到這些基片的溝槽中。最后，第二輥64的外表面64a最好是光滑的。這三個因素(表面能量，材料硬度和表面光滑度)是相互關聯的，并可以變化，只要一大致均勻的一層涂層材料100能涂覆到基片12上，在圖示的實施例中，第二輥64由聚氨酯，例如聚己酰胺尿脘預聚物構成，其可以從Uniroyal化學公司得到，產品標號為“Vibrathane 6060”。第二輥64被研磨和拋光，達到大約14微英寸Ra到17微英寸Ra之間的表面粗糙度。
在圖示的實施例中，基本上各基片12的第一側12a的整個表面被涂覆以液體涂層材料100。最好，在大約80毫克到大約120毫克之間，并且，最好大約為100毫克的涂層材料涂覆在一個8.5×11英寸的基片上。也可以設想，基片12第一側12a上的僅有一個部分(例如接收打印物質的部分)被涂覆。
涂層材料最好是這樣的材料，其被設計能使水加速滲入基片12，并使色素固定和凝聚在基片12的表面上，從而改善干燥時間、光學色度和圖像穩定性。例如，涂層材料可以是US專利申請“用于噴墨應用的涂層系統”中公開的材料，其一并在此進行參考。涂層材料60能在基片12上涂覆一層大致均勻的涂層材料，其中，涂層材料有一大約50厘泊到5000厘泊之間的粘度。最好是更高粘度的涂層材料，因為其包含較少的水。
一對第一送進輥81,82位于外殼30之中，在涂層裝置60和噴墨打印盒22之間。它們由一普通的由電路24控制的輥子驅動裝置84增量地(incrementally)驅動。第一送進輥81和82增量地送進基片12到打印盒22之下。如上所述，當打印盒22沿導軌26前后移動時，排出墨滴在基片12上，從而將圖像打印在基片12上。
一中部基片引導裝置90包括設置在外殼30內的一第一直線引導件92和一第二大致弓形的引導件94，它們沿基片送進路徑設置在涂層裝置60和第一送進輥81和82之間。最好，電路24使第一和第二輥62,64連續轉動，從而使第一和第二輥62,64在基片12上涂覆一層大致均勻的涂層材料100。為了使基片無限制地移動經過被增量驅動的第一送進輥81和82，電路24也使第一和第二輥62,64以一足夠的轉速轉動，從而使基片12以一線性速度經輥子62,64送進，該速度大于基片12經過被增量驅動的輥子81,82的速度。由于導向件94的弓形形狀，當基片移動離開涂層裝置60和經過第一送進輥81,82時，能允許基片12彎曲偏離基片送進路徑。
一對第二送進輥110和112位于外殼中打印盒22的下游。其由一被電路24控制的普通的輥子驅動裝置(未示)增量地驅動。送進輥110和112使經打印的基片12移動經最后的基片引導件114,116到一出口托盤34。
圖4中顯示了根據本發明第二實施例的一涂層裝置200。其中，相同的標號表示相同的部件。在該實施例中，涂層裝置200包括第一和第二轉動輥162,164，和一計量裝置68。計量裝置68大致與圖2中所示的裝置相同，圖4中未示涂層材料供應裝置80。第一輥162以與圖1實施例中第二輥64大致相同的材料和方式形成，第二輥164以與圖1實施例中第一和第二輥62,66相同的材料和大致相同的有紋理的方式形成。
第二輥164安裝在外殼30中，在第一輥162的正上方。彈簧163使第一輥162向上偏置，從而與第二輥164接觸。第一和第二輥162,164形成一輥隙165，基片12從其中通過。
一輥子驅動裝置167用于使第二輥164轉動。第一輥162通過與第二輥164的摩擦接觸而轉動。驅動電路24使輥子驅動裝置167動作。最好，輥子驅動裝置167使第一和第二輥162,164在單一基片12的打印期間連續轉動。然而，連續轉動的輥子162,164的轉速在基片的打印操作期間可以變化。例如，其可作為輥子81,82使基片12送進經過打印盒22時的速率的函數而變化。
圖5中顯示了根據本發明第三實施例的一涂層裝置300，其中，相同的標號表示相同的部件。
在該實施例中，涂層裝置300包括第一和第二轉動輥262,264，和一計量裝置68。計量裝置68大致與圖2中所示的裝置相同。圖5中沒有顯示涂層材料供應裝置80。第一輥262以與圖1實施例中第一和第二輥62,66相同的材料和大致相同的有紋理的方式形成。第二輥264以與圖1實施例中第二輥64大致相同的材料和方式形成。
第二輥264安裝在外殼30內，位于第一輥262的正上方。彈簧263使第一輥262向上朝第二輥264偏置，從而與第二輥264接觸。第一和第二輥262和264形成一輥隙265，基片12從其中通過。
一輥子驅動裝置267用于使第二輥264轉動。第一輥262通過與第二輥264的摩擦接觸而轉動。驅動電路24使輥子驅動裝置267動作。最好，輥子驅動裝置267在基片打印操作期間使第一和第二輥262,264連續轉動。然而，連續轉動的輥子262，264的轉速可以在基片打印操作期間變化。例如，其可以作為輥子81,82使基片12送進經過打印盒22時的速率的函數變化。
還可以想到，涂層裝置也要可以位于打印盒2下游。在這一實施例中，涂層裝置在施加到基片12上的油墨上涂覆一層涂層材料。也可以想到，通過涂層裝置也可以在基片上施加一層非液體涂層材料。
權利要求
1．一種噴墨打印機，包括一外殼；一噴墨打印裝置位于所述外殼之中，并包括一嘖墨打印機構，能在沿打印基片送進路徑經所述外殼移動的一打印基片的第一側上噴射墨滴；一涂層裝置沿所述打印基片送進路徑設置并與所述打印機構隔開，所述涂層裝置在所述打印基片第一側的至少一個部分上涂覆一層大致均勻的涂層材料。
2．如權利要求1所述的噴墨打印機，其特征在于所述涂層裝置位于所述噴墨打印機構前面。
3．如權利要求2所述的噴墨打印機，其特征在于所述涂層裝置包括一可轉動的第一輥有一帶紋理的外表面；一可轉動的第二輥相鄰于所述第一輥設置，并與所述第一輥形成一輥隙，所述打印基片可以通過輥隙送進；一計量裝置將一層涂層材料涂覆在所述第一和第二輥之一上，所述一個輥將所述涂層材料轉移到所述打印基片上。
4．如權利要求3所述的噴墨打印機，其特征在于所述計量裝置包括一刮板件與所述一個輥子接觸，從而所述刮板件的一個表面和所述一個輥子的一部分形成一涂層材料接收槽；一涂層材料供應裝置用于將涂層材料分配到所述所述涂層材料接收槽中，當所述一個輥子轉動時，所述刮板件使所述一個輥子接受一層大致均勻的涂層材料。
5．如權利要求4所述的噴墨打印機，其特征在于所述一個輥子包括所述第一輥。
6．如權利要求4所述的嘖墨打印機，其特征在于所述一個輥子包括所述第二輥。
7．如權利要求3所述的噴墨打印機，其特征在于所述第一輥包括一砂磨的鋁輥，和所述第二輥由一聚合材料構成。
8．如權利要求1所述的噴墨打印機，其特征在于所述涂層裝置包括一可轉動的第一輥有一有紋理的外表面；一可轉動的第二輥與所述第一輥相鄰，并與所述第一輥形成一輥隙，所述打印基片從其中通過；一可轉動的第三輥有一有紋理的外表面，其與所述第二輥相鄰；一計量裝置用于在所述第三輥上涂覆一層大致均勻的液體涂層材料，所述第三輥將所述涂層材料轉移到所述第二輥上，第二輥再將所述涂層材料轉移到所述打印基片上。
9．如權利要求8所述的噴墨打印機，其特征在于所述計量裝置包括一刮板件與所述第三輥接觸，使所述刮板件的一個表面和所述第三輥的一個部分形成一涂層材料接收槽；一涂層材料供應裝置，用于分配所述液體涂層材料到所述涂層材料接收槽，當所述第三輥轉動時，其從所述刮板件接受一層大致均勻的所述涂層材料。
10．如權利要求8所述的噴墨打印機，其特征在于所述第一和第三輥包括砂磨的鋁輥，并且所述第二輥由聚合材料構成。
11．如權利要求8所述的噴墨打印機，其特征在于所述第二輥由具有表面能量的材料構成，其允許所述液體涂層材料充分地擴散，從而由所述第二輥在所述打印基片上涂覆一層大致均勻的涂層材料。
12．如權利要求11所述的噴墨打印機，其特征在于形成所述第二輥的材料有一足夠低的硬度，從而所述第二輥能與所述打印基片上的大量的溝槽相吻合。
13．如權利要求1所述的噴墨打印機，其特征在于還包括一對位于所述外殼中的送進輥，它們設置在所述涂層裝置和所述噴墨打印機構之間，用于沿所述打印基片送進路徑經所述噴墨打印機構增量地送進所述打印基片。
14．如權利要求13所述的噴墨打印機，其特征在于還包括一位于所述外殼中的打印基片引導裝置，位于所述涂層裝置和所述一對送進輥之間，并有一形狀，當打印基片移動離開所述涂層裝置和通過所述一對送進輥時，其能使所述打印基片彎曲離開(buckle away)所述打印基片送進路徑。
15．一種噴墨打印機中使用的涂層裝置，包括一可轉動的第一輥有一帶紋理的外表面；一可轉動的第二輥相鄰于所述第一輥設置，并與所述第一輥形成一輥隙，所述打印基片可以通過輥隙；一計量裝置將一層大致均勻的涂層材料涂覆在所述第一和第二輥之一上，所述一個輥將所述涂層材料層涂覆到所述打印基片第一側的一部分上。
16．如權利要求15所述的涂層裝置，其特征在于所述計量裝置包括一刮板件與所述一個輥子接觸，從而所述刮板件的一個表面和所述一個輥子的一部分形成一涂層材料接收槽；一涂層材料供應裝置用于將涂層材料分配到所述所述涂層材料接收槽中，當所述一個輥子轉動時，所述刮板件使所述一個輥子接受一層大致均勻的涂層材料。
17．如權利要求16所述的涂層裝置，其特征在于所述一個輥子包括所述第一輥。
18．如權利要求16所述的涂層裝置，其特征在于所述一個輥子包括所述第二輥。
19．如權利要求16所述的涂層裝置，其特征在于所述刮板件有一大致矩形的末端邊緣，所述刮板件被定位使所述矩形邊緣的角部與所述一個輥子接觸。
20．如權利要求15所述的涂層裝置，其特征在于所述第一輥包括一砂磨的鋁輥，和所述第二輥由一聚合材料構成。
21．一種用于噴墨打印機的涂層裝置，包括一可轉動的第一輥有一有紋理的外表面；一可轉動的第二輥與所述第一輥相鄰，并與所述第一輥形成一輥隙，所述打印基片從其中通過；一可轉動的第三輥有一有紋理的外表面，其與所述第二輥相鄰；一計量裝置用于在所述第三輥上涂覆一層大致均勻的液體涂層材料，所述第三輥將所述涂層材料轉移到所述第二輥上，第二輥再將所述涂層材料層涂覆到所述打印基片第一側的至少一個部分上。
22．如權利要求21所述的涂層裝置，其特征在于所述計量裝置包括一刮板件與所述第三輥接觸，使所述刮板件的一個表面和所述第三輥的一個部分形成一涂層材料接收槽；一涂層材料供應裝置，用于分配涂層材料到所述涂層材料接收槽，當所述第三輥轉動時，其從所述到板件接受一層大致均勻的所述涂層材料。
23．如權利要求22所述的涂層裝置，其特征在于所述刮板件有一大致矩形的末端邊緣，所述刮板件被定位使所述矩形邊緣的一個角部與所述一個輥子接觸。
24．如權利要求21所述的涂層裝置，其特征在于所述第一和第三輥包括砂磨的鋁輥，并且所述第二輥由聚合材料構成。
25．如權利要求21所述的涂層裝置，其特征在于所述第二輥由有表面能量的材料構成，其能使所述液體涂層材料充分地擴散，從而由所述第二輥在所述打印基片上涂覆一層大致均勻的涂層材料。
26．如權利要求25所述的涂層裝置，其特征在于形成所述第二輥的材料有一足夠低的硬度，從而所述第二輥能與所述打印基片上的大量的溝槽相吻合。
27．一種用于在打印基片上打印信息的方法，沿一送進路徑移動一打印基片；在打印基片第一側的至少一部分上涂覆一層涂層材料；然后，從一噴墨打印機構中向所述打印基片的第一側上嘖出墨滴，從而使信息被打印在所述基片上。
28．如權利要求27所述的方法，其特征在于所述涂層材料層涂覆在所述打印基片第一側的基本整個表面上。
29．如權利要求27所述的方法，其特征在于所述墨滴僅噴射在所述打印基片第一側的所述部分上。
全文摘要
一種噴墨打印機(10),包括一外殼(30),一噴墨打印裝置(20)和一涂層裝置(60)。噴墨打印裝置(20)位于外殼(30)中,和包括一噴墨打印機構(22),其能在經外殼(30)沿打印基片送進路徑移動的打印基片(12)第一側上噴射墨滴。涂層裝置沿打印基片送進路徑設置并與打印機構(22)隔開。涂層裝置(60)在打印基片(12)第一側的至少一個部分上涂覆一層大致均勻的涂層材料。
文檔編號B41J11/00GK1314844SQ99807269
公開日2001年9月26日 申請日期1999年6月10日 優先權日1998年6月11日
發明者亞歷山大·D·米德, 邁克爾·W·貝斯克特, 戴維·C·布萊恩, 杰弗里·L·里奇, 菲利普·J·海因克, 邁克爾·C·利姆斯, 戴維·S·麥克米倫, 小馬克·S·韋斯曼, 布拉德利·L·比奇, 彼得·E·沃林, 羅納德·W·貝克 申請人:萊克斯馬克國際公司