用于固体墨储存器的感应加热器的制作方法
专利名称：用于固体墨储存器的感应加热器的制作方法
技术领域：
以下描述的装置和方法涉及加热相变墨的装置，并且尤其涉及在墨储存器中使用浸入式加热器熔化凝固的墨。
背景技术：
喷墨印刷机从喷墨器喷射液体墨滴以在图像接收面形成图像，图像接收面诸如中间转移面或介质基片(诸如纸)。全色喷墨印刷机使用多个墨储存器储存许多不同颜色的墨用于印刷。普遍公知的全色印刷机具有四个墨储存器。每个储存器储存不同颜色的墨， 即青色、品红色、黄色和黑色墨，用于产生全色图像。相变喷墨印刷机利用在室温保持固相的墨。在墨被装入印刷机之后，固相墨被运送到熔化固相墨以产生液相墨的熔化装置。可以将液相墨储存在印刷头内部或外部的储存器中。液相墨被按需提供到印刷头的喷墨器。如果将电源从印刷机移除以保存能量或维护印刷机，熔融墨就开始冷却并可能最终变回到固相形式。在此情况下，在印刷头能喷墨之前需要再次熔化固相墨。因此，熔化墨花费的时间影响了固相墨印刷机印刷运行的可用性。因此，改进印刷机中加热并储存熔融墨的装置是期望的。
发明内容
在一实施方式中，印刷机包括被配置为接收固相墨的墨装入器和设置为从所述墨装入器接收固相墨的熔化装置。所述熔化装置被配置为加热所述固相墨到熔化所述固相墨并产生液相墨的温度。容器流体连接于所述熔化装置以从所述熔化装置接收熔融墨。所述容器包括由隔热材料组成的外壳。所述外壳具有在所述外壳内部具有高度、宽度和深度的容积空间。感应加热元件被放置在所述外壳的所述容积空间内以在所述容积空间内熔化墨。所述加热元件具有大于由所述容积空间高度和宽度定义的面积的表面积。根据本发明一个实施方式，所述容器中所述感应加热元件的至少一部分被放置为紧邻所述外壳的出口。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中所述感应加热元件的一部分延伸到所述外壳的所述出口。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器的所述外壳进一步包括多个
喷墨器，其流体连接于所述容积空间以接收来自所述容积空间的熔融墨用于印刷装置的喷
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蛮O根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器的所述外壳的所述隔热材料为热固性塑料。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述感应加热元件的参量容积大于完全充满所述外壳的所述容积空间的液体容积的50%。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括多个感应细长杆。
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根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括感应材料网。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括感应材料块，其具有多个穿过所述感应材料块的通道。根据本发明一个实施方式的印刷机，进一步包括温度传感器，其被放置在所述容积空间内使所述温度传感器感测储存于所述外壳内的所述容积空间中的墨的温度；电线圈，其被放置在所述印刷机中紧邻所述容器；电功率源；开关，其可操作地连接于所述电功率源和所述电线圈；和控制器，其可操作地连接于所述温度传感器和所述开关，以使所述控制器接收对应于储存于所述外壳内的所述容积空间中的所述墨的温度的由所述温度传感器产生的电信号并且产生运行所述开关的电信号，所述控制器被配置为将从所述温度传感器接收的电信号与预定阈值比较并且当小于所述预定阈值时响应所述控制器识别从所述温度传感器接收的所述信号而产生运行所述开关的电信号，运行所述开关的所述电信号使所述开关有选择地连接所述电功率源到所述线圈，以使所述电线圈产生电磁场来在所述感应加热元件中产生感应电流并且在所述容器的所述容积空间中产生热。
图1是间接相变喷墨印刷系统的示意图。图2是墨储存器的侧立面示意图，墨储存器包括放置在所述储存器中的具有加热元件的感应加热系统。图3是图2所示为清楚起见不带有加热系统的墨储存器的后立面示意图。图4是图2所示储存器的部分放大图，示出了储存器的出口和加热系统加热元件的一部分。图5是与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括带有多个通道的材料块。图6是另一与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括被配置为延伸跨越储存器的宽度的多个细长杆。图7是另一与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括被配置为延伸跨越储存器的深度的多个细长杆。图8是另一与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括多个网状或网格状片材。图9是包括感应加热系统的墨储存器的示意图，感应加热系统带有放置在储存器中的加热元件和呈现为恒温器的控制器。
具体实施例方式以下的说明和附图提供了对这里所公开系统和方法的环境以及该系统和方法的细节的总体理解。在图中，相似的参考数字自始至终被用于指代相似的元件。这里所用的词语“印刷机”涵盖任何用墨在介质上产生图像的装置。词语“印刷机”包括但不限于数字复印机、制书机、传真机、多功能机或类似物。虽然说明书集中于在固相墨储存器中控制固相墨熔化的系统，但所述在储存器中熔化墨的装置可以与使用具有固相的相变流体的任何装置联用。此外，固相墨可以被称为或引用为墨、墨锭或锭。术语“参量容积”(“parametric volume")指的是由绕成型物体的外壳定义的容积，诸如可以包括缝隙和腔体的加热元件。 因此，物体的参量容积包括物体内的开放空间也包括形成物体的材料的容积。在本文件中使用的参量容积指的是装配加热器的紧密配合的多边箱体的内部容积。图1是被配置为使用熔化了的相变墨间接印刷或平版印刷的相变墨印刷机实施方式的侧面示意图。图1印刷机10包括墨输送(handling)系统12、印刷系统沈、介质供应和输送系统48和控制系统68。墨输送系统12接收并传送固相墨到熔化装置以产生液相墨。 印刷系统沈在系统68的控制下接收熔融墨并将液相墨喷射到图像接收面上。介质供应和输送系统48从印刷机10中一个或更多个供给源抽取介质，同步化介质到固定(transfix) 压区的传送以将墨图像从图像接收面转印到介质，并且接着传送已印刷介质到输出区。更具体地说，墨输送系统12也被称为墨装入器，被配置为接收固相形式的相变墨，诸如通常被称为墨锭的墨块14。墨装入器12包括插入墨锭14的供应通道18。虽然单个供应通道18可见于图1中，但墨装入器12包括为使用于印刷机10中墨的每种颜色或色调而分开的供应通道。供应通道18指引墨锭14朝向在通道18—个末端的熔化组件20，在此墨锭被加热到相变墨熔化温度以熔化固相墨形成液相墨。可以依据相变墨的构成而使用任何合适的熔化温度。在一个实施方式中，相变墨熔化温度约为80°C到130°C。来自熔化组件20的熔融墨通过重力或其他方式导入容器以储存。该容器包括具有外壳，在该外壳内部具有储存墨容积空间。该容器有时被称为熔融墨储存器、墨储存器或熔化储存器。可以为用于印刷机10中的每种颜色、色调或成分的墨提供单独的储存器M。 可替换地，单个的储存器外壳可以被划分为包含不同颜色的墨。如图1所描述的，墨储存器 24供应熔融墨到印刷头观中的通道，该通道通向形成于印刷头前面27的喷墨器。墨储存器M与印刷头观相结合或紧密联系。在替换的实施方式中，储存器M与印刷头观可以是分开的或独立的单元。每个熔化储存器M可以包括加热元件，如以下更具体的描述，至少在印刷机10适当的运行阶段，该加热元件可操作地将包含在对应储存器中的墨加热到适合熔化墨和/或维持墨为液相或熔化形态的温度。在图1的实施方式中，墨储存器M被放置以直接从熔化组件20接收熔融墨。在替换的实施方式中，容器M可以从其他熔融墨的源接收熔融墨，诸如从熔化组件20接收熔融墨的中间储存器(未示出)。印刷系统沈包括至少一个印刷头28，印刷头28具有设置为喷射熔融墨滴的喷墨器。在图1中示出了一个印刷头，但可以使用任何适合数量的印刷头观。印刷头以对应于由控制系统68产生的启动(firing)信号运行以朝向墨接收表面喷射墨滴。如图1所描述， 印刷机10被配置为使用间接印刷工艺，其中墨滴被喷射到中间表面30上并接着被转印到印刷介质。在可替换的实施方式中，印刷机10可以被配置为直接喷射墨滴到记录介质上。中间表面30包括通过脱离剂施加组件38施加到旋转部件34的脱离剂层或脱离剂膜，脱离剂施加组件38也被称为滚筒维护单元(DMU)。旋转部件34虽然在图1中示为滚筒，但在替换的实施方式中旋转部件34可以包括移动的或旋转的带、条、辊或其他相似种类的结构。固定辊40对着旋转部件34上的中间表面30加载以形成让印刷介质52的片材通过的压区44。将所述片材以与由印刷头观的喷墨器在中间表面30上形成的墨图像同步配准的方式供应通过压区44。压区44产生压力(在某些情况下还有热)来帮助将表面30 的墨滴传送到印刷介质52，同时基本上防止了墨粘附到旋转部件34。
印刷机10的介质供应和输送系统48被配置为沿着印刷机10中定义的指引介质通过压区44的介质路径50传送印刷介质，在压区44墨被从中间表面30传送到印刷介质 52。介质供应和输送系统48包括至少一个介质源58，诸如为装置10储存并供应不同种类和尺寸印刷介质的供应托盘58。介质供应和输送系统包括诸如辊60之类的合适机构以便沿着介质路径50传送介质，该合适的机构可以是驱动辊或导辊，也可以是挡板(baffle)、 导向板和类似物。介质路径50可以包括一个或更多个用于控制并调整印刷介质温度的介质调节装置，以便介质以合适的温度到达压区44从而接收来自中间表面30的墨。例如，在图1的实施方式中，为在印刷介质到达压区44前提供给印刷介质初始的预定温度，沿着介质路径50 提供预热组件64。预热组件64可以依赖辐射的、传导的或对流的热或者这些热形式的任何组合以使介质达到目标预热温度，在一个实用的实施方式中该目标预热温度的范围是约 30°C到约70°C。在替换的实施方式中，为控制介质(和墨)的温度，在墨被沉积在介质上之前、之中或之后，可以沿着所述介质路径使用其他热调节装置。控制系统68帮助运行并控制印刷机10的各种子系统、部件和功能。控制系统68 被可操作地连接于一个或更多个图像源72，诸如扫描仪系统或工作站连接，以接收并处理来自图像源的图像数据并产生传送到印刷机部件和子系统的控制信号。某些控制信号以所述图像数据为基础，诸如所述启动信号，并且这些启动信号如上面所述的那样运行印刷头。 为准备中间表面30、传送介质到固定压区并通过成像装置10运送墨图像到介质输出，其他控制信号导致印刷机的部件和子系统执行各种程序和运行。控制系统68包括控制器70、电子储存或存储器74和用户界面(UI) 78。控制器70 包括诸如中央处理单元(CPU)装置、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)装置或微控制器之类的处理装置。在其他任务中，处理装置处理由图像源72提供的图像。组成控制器70的所述一个或更多个处理装置被配置为与存储于存储器74的程序指令联用。控制器70执行这些指令以运行印刷机的部件和子系统。可以使用任何合适种类的存储器或电子存储器。例如，存储器74可以是非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)，或者是可编程非易失性存储器，诸如EEPROM或闪速存储器。用户界面(UI) 78包括位于成像装置10上能使操作者与控制系统68互动的合适的输入/输出装置。例如，UI 78包括键盘和显示器(未示出)。控制器70可操作地耦合于用户界面78以接收表明选择的信号和由装置的用户或操作者输入用户界面78的其他信息。控制器70可操作地耦合于用户界面78以给用户或操作者显示包括可选项、机器状态、 耗材状态及类似项的信息。为了从远程位置接收图像数据和用户互动数据，控制器70也可以耦合于通信线路84，诸如计算机网络。控制器70产生输出到印刷机10的各种系统和组件的控制信号，诸如墨输送系统 12、印刷系统沈、介质输送系统48、脱离剂施加组件38、介质路径50和可操作地连接于控制器70的印刷机10的其他装置和机构。控制器70产生对应于存储于存储器74的程序指令和数据的控制信号。该控制信号，例如，控制系统部件的运行速度、功率水平、计时、驱动和其他参数以使印刷机10以各种状态、模式或运行等级(在该文件中将其共同表示为运行模式运行)。这些运行模式包括，例如，启动或热身模式、各种印刷模式、运行准备模式、维护模式和诸如待机或睡眠之类的省电模式。
当印刷机以印刷模式或运行准备模式运行时，所述储存器中的墨通过与所述储存器关联的加热器维持为液相状态。所述加热器被配置为输出能维持墨温度在墨的熔化温度以上的预定范围内的热。在某些运行模式和装置状态中，诸如当印刷机关机、在待机模式下或者在省电模式下，通过减少加热器的热输出或者同时使加热系统停止运行，让墨的温度降到熔化温度以下。结果让墨不同程度地凝结或凝固在储存器中。当印刷机10返回到印刷模式或运行准备模式时，储存器加热器被激活以产生能熔化储存器中固化墨并使墨的温度达到合适印刷的温度水平的热。相变墨印刷装置从关机状态、待机模式或省电模式到印刷模式或准备模式的转变中面临的一个问题是足够熔化储存器中的墨以开始印刷所需要的时间量。通常储存器加热器使用位于储存器墨外部的加热元件。这些加热器转移热能进入储存器外壳直到所述外壳达到让暴露于或热接触于所述储存器外壳的墨开始熔化的温度。热能接着在内部移动通过外壳内部容积中的墨。因此，使给定容积的墨变为全部熔融状态所需的时间至少部分取决于可暴露于热能的墨的表面积大小和热能必须被传导以全部渗透墨团的距离。然而，可暴露或接触于墨外部的热源的表面积受限于储存器的几何性质。为减少使墨达到全部熔融的状态以便印刷所需的时间，可以将墨以高于其他情况下所需的温度加热。然而，更高的热输出增加了印刷机的能量消耗。作为现有已知储存器加热器的替代，相变墨印刷机的储存器可以装备感应加热系统。如以下所讨论的，感应加热系统包括被配置为浸入储存器的墨中并通过储存器的外部源感应加热的加热元件。因此，热能产生于储存器中墨的容积腔(volume)内以避免需要加热外壳。此外，为了增加可以与墨热接触的加热器表面积，感应加热元件具有能使表面积与容积比非常高的构造或形状。结果，在这种情况下熔化储存器中实质部分容积墨或升高该容积墨的温度要比使用加热器加热墨储存器的全部或部分的情况下发生得快得多。此外， 为了在出口或出口周围熔化墨，加热元件可以被设置在紧邻储存器的出口，这样在储存器容积腔的墨进入全部熔融状态之前容易地使用初始熔化的容积腔墨。现在参考图2，示出了根据本公开具有感应墨加热系统104的熔化储存器组件100 的更多细节。如图所示，储存器包括界定了内部容器的外壳108，这里内部容器指的是储存器容积腔110，用来接收并持有大量熔融墨。外壳108由能允许磁场通道通过外壳而不实质干涉外壳的非导电材料形成，并且适合固相或熔融相的各种相变墨。各种塑料，包括热固性塑料和弹性材料，可以用于外壳108。此外，外壳108可以包含一层或更多层隔热材料和导热材料。外壳108的材料被配置为在储存器容积腔110内提供至少适度的热滞留。外壳108包括至少一个进口 112和至少一个出口或导管114。将熔融墨从熔融墨源通过进口 112引入容积腔110，诸如从熔化组件20、导管或从其他储存器。进口 112位于顶表面或壁116或其附近的外壳108的上面部分里。在图2的实施方式中，进口 112可以实施为储存器容积腔110上方顶部116上的全开口或部分开口。熔融墨从容积腔110通过出口或导管114被运送。储存器110可以与印刷头观结合为一体或者与印刷头观紧密联系，或者可以是与印刷头分开的单元或独立的单元。在图2的实施方式中，储存器100包括被配置为供应熔融墨到印刷头观中多个喷墨器27的印刷头储存器。替代地，出口 114可以将储存器容积腔110连接到其他导管、管或其他流动路径结构(未示出)来运送熔融墨到远程印刷头或其他储存器。
参考图2与图3，外壳108的储存器容积腔110具有界定容纳墨的容积空间的尺寸。界定储存器容积空间的尺寸依赖于所利用的形状。例如，在图2和图3的实施方式中， 储存器容积腔110具有由高度H、宽度W、深度D定义的大体为立方体或长方体的形状。在替代的实施方式中，储存器容积腔110可以具有其他合适的形状，诸如圆柱形、规则的和不规则的形状以及这些形状的结合之类示例。有关储存器容积腔使用的术语高度、宽度和深度可以广泛地解释为涵盖使用于界定关于这些形状的容积的尺寸属性。进一步界定储存器容积腔110的上部液相墨容积水平限制(如虚线134所示)和下部液相墨容积水平限制(如虚线138所示)。如这里所用的，上部限制134和下部限制138分别代表了期望的在装置 10正常运行期间维持于储存器容积腔110内的墨的最大和最小容积。如图2所示，可以将墨水平传感器118至少部分地放置在储存器容积腔110中来检测储存器容积腔110中墨的高度或水平何时到达上部容积限制134和下部容积限制138中的一个或两个。墨水平传感器118可以使用任何适合的种类。墨水平传感器118耦合于控制器120并被配置为输出表明检测到的墨水平的信号到控制器120。控制器120被配置为通过基于至少部分在储存器容积腔110的墨水平上的入口 112控制熔融墨向储存器容积腔110的供应。如图2所示，上部容积限制134可以设置在储存器110上表面116的下方以便用于印刷机10成角度的布置和/或倾斜提供容限(tolerance)。将下部容积限制138设置在储存器容积腔110底部117的上方并在出口 114的上方。如果储存器容积腔110中墨高度到达或降到下部容积限制138的下方，控制器120可以暂停运行或采取其他行动以确保储存器容积腔110中液体水平超过液体水平的下部限制。控制器120包括诸如以上描述的那些处理装置。控制器120可以整合到印刷机10的控制器系统68中，或者可以包含用于储存器组件100的单独的专用控制系统。感应加热系统104包括感应功率源124、感应线圈1 和感应加热元件130。感应线圈1 被放置在外壳108的外部。储存器外壳可以是能兼容加热元件感应加热的任何材料。外壳108使用塑料材料使得能将保持和/或定位装置109合并在外壳外部上以帮助感应线圈相对于储存器容积腔110和加热元件130设置，也可以通过使用合并的定位装置将加热元件130放置或粘附于外壳的内部。电引线138将感应线圈1 耦合于功率源124。 运行中，功率源1 产生通过线圈128的交流电。该交流电导致线圈1 产生交变磁场影响(impinge)储存器腔110中的感应加热元件130。本领域众所周知，交变磁场通过涡电流损失和/或磁滞在感应加热元件130中引起热。为了激活功率源124以产生适合于控制加热元件130中产生的热量的一个或更多个预定功率等级(level)和/或频率的交流电， 将控制器120耦合于感应功率源124。通过控制功率源124的功率等级和频率以及其他参数，诸如线圈1 的尺寸和相对于加热元件130的定位，在加热元件130中可以迅速地产生目标等级的热。加热元件130由至少部分导热材料形成，该导热材料能响应线圈128的磁场在储存器中产生并维持适合熔化墨的热等级。在一个实施方式中，加热元件由至少部分金属材料形成，诸如不锈钢，但可以使用任何合适的导热材料。加热元件可以具有促进加热元件 130响应交变磁场磁滞加热的铁磁性。加热元件被设置在储存器容积腔110中靠近于储存器容积腔110的底部117并向顶部116延伸。在一个实施方式中，加热元件130的参量容积大于上至上部容积限制134的储存器容积腔Iio的总容积的50%。如图2所示，至少部分加热元件130被设置在储存器容积腔110的下部容积限制138以下，以使在大多数运行模式和装置状态下至少有部分加热元件浸入墨。如图4最佳地看到，加热元件130可以占据储存器容积腔110中靠近出口 114的位置以加快熔化出口 114附近的墨。依据加热元件130的结构，加热元件130可以一直延伸到出口 114的入口并且在某些情况下部分进入出口 114。相对于加热元件130参量容积，加热元件130具有非常高表面积的结构或形状。在一个实施方式中，加热元件130具有提供可暴露于墨102的表面积大于由储存器容积腔110 的高度H和宽度W定义的表面积的形状。许多不同的形状和结构可以用于加热元件130。 例如，加热元件130可以包括网状物、捆束物、网眼物、网屏物、辫状物、编织物，或者成簇的导热纤维、线或细丝。这样的细导热材料组提供了容易实现的、非常高的表面积与容积比， 同时在纤维和/或细丝之间提供足够的空间以让墨流过出口 114。图2-4的加热元件130 表示为纤维状或细丝状的束或簇，与钢丝棉相似。图5-8示出了可以使用的加热元件130的一些其他可能的结构。例如，图5所示的加热元件530包括导热材料块534，其具有多个延伸穿过所述材料块的通道538。通道538 均勻分布在块534中，所以在块534的长度和宽度上大体均勻地产生热。图6所示的加热元件630包括多个细长杆634。杆634被配置为纵向地延伸跨越储存器容积腔110的宽度 W。与图5的通道538相似，杆被均勻隔开以致热沿着加热元件630的长度和宽度大体均勻地产生。在加热元件630的一端或两端可以使用端帽638 (如图6中虚位所示)或者类似类型的结构来将杆634在结构上连接。图7示出了包括多个细长杆734的加热元件730。端帽738 (如图7中虚位所示)可以用于热连接杆734。加热元件730与加热元件630大体上相同，除了加热元件730的细长杆734被配置为沿着储存器容积腔110的深度D延伸。图 8示出了包括多个按层并彼此均勻隔开设置的导热材料的网状物、网屏物、网眼物或网格状片材834的加热元件830。杆838延伸于连贯网8；34之间以在结构上将网8；34连接。加热系统104的控制器120可操作地控制功率源IM的功率等级和/或频率以使墨被加热到适合印刷机运行模式的温度。例如，当以印刷模式或就绪模式运行印刷机10且激活熔化组件20熔化固相相变墨到熔化温度时，熔融墨就通过进口 112流入储存器容积腔 110。控制器120以配置为维持接收在储存器容积腔110中的墨为液相状态的等级激活功率源。熔融墨可以通过出口 114流入印刷头观的喷墨器。当印刷模式或就绪模式转为待机模式或功率节省模式时，控制器120可以根据模式使功率源IM不运行或者减小功率源 IM的功率等级和/或频率。结果，墨温度可以降低到墨的凝固点或以下并且墨可以凝固在储存器容积腔110内。当装置从待机模式或功率节省模式转为印刷模式或就绪模式时，控制器120激活功率源124以感应加热加热元件130。因为热产生于加热元件130中，所以紧邻加热元件 130区域的固相墨102首先开始融化。紧邻出口 114位置的加热元件130的位置使墨熔化紧邻出口 114发生并且在加热元件130开始加热之后使熔融墨快速地流过出口 114。因此， 即使储存器容积腔110中墨102的其他部分还没有达到完全熔融状态时，熔融墨也可以通过出口 114流入印刷头观。现在参考图9，在一个实施方式中，控制器102可以被配置带有温度传感器140以调节储存器容积腔110中墨的温度。在该实施方式中，控制器102从温度传感器140接收温度信息并有选择地打开和关闭开关144来控制电流从功率源IM通过电引线138到达感应线圈128的流动。开关144可以是机电的或固态开关。在该实施方式中，控制器120响应温度传感器140检测到的储存器温度有选择地打开和关闭开关144。当温度传感器140 产生的信号表明墨温度低于预定温度下限时，控制器120关闭开关144使电流从功率源124 流到线圈1 导致线圈1 产生交变磁场。加热元件130的温度响应交变磁场而升高，将墨储存器110中的墨加热。当墨102的温度到达高于温度下限的温度上限时，控制器120 打开开关144以去掉线圈124的电流从而减小加热元件130的热。替代地，更精确的控制方法可以使用温度变化率或相对于温度下限或上限设置点的预定温度接近偏移量对传送到加热元件的电流和/或开启/停止循环频率的变化初始化。这种“开关”的一种形式是 PID控制器。可以使用的相变墨的某些实施方式的温度下限和上限分别是110°C和125°C。在另一运行模式，墨102以固相占据了储存器容积腔110。根据各种本领域公知的能量节省程序和技术，控制器120可以打开开关144让墨102冷却和凝固。当印刷装置与电源断开的时间段足以使墨冷却到凝固点时，墨102也可以凝固。当熔化凝固的墨时，控制器120关闭开关144使来自功率源124的电流通过引线138流到线圈128，导致线圈128 产生交变磁场，该交变磁场在加热元件130中感应产生热。加热元件130跨越储存器容积腔110的宽度W均勻地施加热。由于加热元件130靠近印刷头观的喷墨器27，所以靠近喷墨器27的墨102比储存器容积腔110中远离喷墨器27部分的墨熔化得更快。因此，喷墨器27以均勻方式跨越印刷头宽度接收熔融墨并且即使墨102的部分保持固相也可以通过多个喷墨器喷射熔融墨。以上描述的实施方式仅是示例性的而非限于替代的实施方式。描述了感应加热元件的各种实施方式。在所有的情况下，各种非加热组件能与不同的实施方式配合。例如，夕卜壳材料、通风、温度反馈控制、储存器容积和流体水平容积限制可以与任何感应加热元件联用。可以以任何相对储存器的方式定位感应加热元件。合并了成角度褶皱、弯曲、孔洞、空隙和类似物的结构扩大了加热元件的表面积并使重力促进液化的墨到储存器出口。虽然图 1描述了间接相变成像装置，但是上面描述的加热元件和储存器同样适合使用在包括直接标识装置的相变墨成像装置的其他实施方式中。此外，描述的装置也适合与使用一个或多个墨储存器的成像装置联用，并且适合使用一种或更多种墨的颜色的成像装置。
权利要求
1.印刷机，其包括墨装入器，其被配置为接收固相墨；熔化装置，其被设置以接收来自所述墨装入器的固相墨并被配置为将所述固相墨加热到熔化所述固相墨并产生液体的温度；和容器，其流体连接于所述熔化装置以接收来自所述熔化装置的熔融墨，所述容器包括外壳，其由隔热材料组成，所述外壳具有所述外壳内部的容积空间，所述容积空间具有高度、宽度和深度；以及感应加热元件，其被放置在所述外壳的所述容积空间内以在所述容积空间内熔化墨， 所述加热元件被配置为具有大于由所述容积空间的所述高度和宽度定义的面积的表面积。
2.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中所述感应加热元件的至少一部分被放置为紧邻所述外壳的出口。
3.根据权利要求2所述的印刷机，其中所述容器中所述感应加热元件的一部分延伸到所述外壳的所述出口。
4.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器的所述外壳进一步包括多个喷墨器，其流体连接于所述容积空间以接收来自所述容积空间的熔融墨用于印刷装置的喷墨。
5.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器的所述外壳的所述隔热材料为热固性塑料。
6.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述感应加热元件的参量容积大于完全充满所述外壳的所述容积空间的液体容积的50%。
7.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括 多个感应细长杆。
8.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括 感应材料网。
9.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括 感应材料块，其具有多个穿过所述感应材料块的通道。
10.根据权利要求1所述的印刷机，进一步包括温度传感器，其被放置在所述容积空间内使所述温度传感器感测储存于所述外壳内的所述容积空间中的墨的温度；电线圈，其被放置在所述印刷机中紧邻所述容器； 电功率源；开关，其可操作地连接于所述电功率源和所述电线圈；和控制器，其可操作地连接于所述温度传感器和所述开关，以使所述控制器接收对应于储存于所述外壳内的所述容积空间中的所述墨的温度的由所述温度传感器产生的电信号并且产生运行所述开关的电信号，所述控制器被配置为将从所述温度传感器接收的电信号与预定阈值比较并且当小于所述预定阈值时响应所述控制器识别从所述温度传感器接收的所述信号而产生运行所述开关的电信号，运行所述开关的所述电信号使所述开关有选择地连接所述电功率源到所述线圈，以使所述电线圈产生电磁场来在所述感应加热元件中产生感应电流并且在所述容器的所述容积空间中产生热。
全文摘要
用于储存相变墨的容器，其包括主要由隔热材料组成的外壳和放置于该外壳内的感应加热元件。感应加热元件以增加加热元件表面积和使储存器出口附近的凝固墨快速熔化从而使印刷能运行的方式形成。
文档编号B41J2/175GK102555500SQ201110405100
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年12月8日
发明者布伦特·罗德尼·琼斯, 爱德华·F·伯雷斯 申请人:施乐公司
技术领域：
以下描述的装置和方法涉及加热相变墨的装置，并且尤其涉及在墨储存器中使用浸入式加热器熔化凝固的墨。
背景技术：
喷墨印刷机从喷墨器喷射液体墨滴以在图像接收面形成图像，图像接收面诸如中间转移面或介质基片(诸如纸)。全色喷墨印刷机使用多个墨储存器储存许多不同颜色的墨用于印刷。普遍公知的全色印刷机具有四个墨储存器。每个储存器储存不同颜色的墨， 即青色、品红色、黄色和黑色墨，用于产生全色图像。相变喷墨印刷机利用在室温保持固相的墨。在墨被装入印刷机之后，固相墨被运送到熔化固相墨以产生液相墨的熔化装置。可以将液相墨储存在印刷头内部或外部的储存器中。液相墨被按需提供到印刷头的喷墨器。如果将电源从印刷机移除以保存能量或维护印刷机，熔融墨就开始冷却并可能最终变回到固相形式。在此情况下，在印刷头能喷墨之前需要再次熔化固相墨。因此，熔化墨花费的时间影响了固相墨印刷机印刷运行的可用性。因此，改进印刷机中加热并储存熔融墨的装置是期望的。
发明内容
在一实施方式中，印刷机包括被配置为接收固相墨的墨装入器和设置为从所述墨装入器接收固相墨的熔化装置。所述熔化装置被配置为加热所述固相墨到熔化所述固相墨并产生液相墨的温度。容器流体连接于所述熔化装置以从所述熔化装置接收熔融墨。所述容器包括由隔热材料组成的外壳。所述外壳具有在所述外壳内部具有高度、宽度和深度的容积空间。感应加热元件被放置在所述外壳的所述容积空间内以在所述容积空间内熔化墨。所述加热元件具有大于由所述容积空间高度和宽度定义的面积的表面积。根据本发明一个实施方式，所述容器中所述感应加热元件的至少一部分被放置为紧邻所述外壳的出口。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中所述感应加热元件的一部分延伸到所述外壳的所述出口。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器的所述外壳进一步包括多个
喷墨器，其流体连接于所述容积空间以接收来自所述容积空间的熔融墨用于印刷装置的喷
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蛮O根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器的所述外壳的所述隔热材料为热固性塑料。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述感应加热元件的参量容积大于完全充满所述外壳的所述容积空间的液体容积的50%。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括多个感应细长杆。
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根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括感应材料网。根据本发明一个实施方式的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括感应材料块，其具有多个穿过所述感应材料块的通道。根据本发明一个实施方式的印刷机，进一步包括温度传感器，其被放置在所述容积空间内使所述温度传感器感测储存于所述外壳内的所述容积空间中的墨的温度；电线圈，其被放置在所述印刷机中紧邻所述容器；电功率源；开关，其可操作地连接于所述电功率源和所述电线圈；和控制器，其可操作地连接于所述温度传感器和所述开关，以使所述控制器接收对应于储存于所述外壳内的所述容积空间中的所述墨的温度的由所述温度传感器产生的电信号并且产生运行所述开关的电信号，所述控制器被配置为将从所述温度传感器接收的电信号与预定阈值比较并且当小于所述预定阈值时响应所述控制器识别从所述温度传感器接收的所述信号而产生运行所述开关的电信号，运行所述开关的所述电信号使所述开关有选择地连接所述电功率源到所述线圈，以使所述电线圈产生电磁场来在所述感应加热元件中产生感应电流并且在所述容器的所述容积空间中产生热。
图1是间接相变喷墨印刷系统的示意图。图2是墨储存器的侧立面示意图，墨储存器包括放置在所述储存器中的具有加热元件的感应加热系统。图3是图2所示为清楚起见不带有加热系统的墨储存器的后立面示意图。图4是图2所示储存器的部分放大图，示出了储存器的出口和加热系统加热元件的一部分。图5是与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括带有多个通道的材料块。图6是另一与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括被配置为延伸跨越储存器的宽度的多个细长杆。图7是另一与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括被配置为延伸跨越储存器的深度的多个细长杆。图8是另一与图2加热系统联用的加热元件实施方式的透视图，该加热元件包括多个网状或网格状片材。图9是包括感应加热系统的墨储存器的示意图，感应加热系统带有放置在储存器中的加热元件和呈现为恒温器的控制器。
具体实施例方式以下的说明和附图提供了对这里所公开系统和方法的环境以及该系统和方法的细节的总体理解。在图中，相似的参考数字自始至终被用于指代相似的元件。这里所用的词语“印刷机”涵盖任何用墨在介质上产生图像的装置。词语“印刷机”包括但不限于数字复印机、制书机、传真机、多功能机或类似物。虽然说明书集中于在固相墨储存器中控制固相墨熔化的系统，但所述在储存器中熔化墨的装置可以与使用具有固相的相变流体的任何装置联用。此外，固相墨可以被称为或引用为墨、墨锭或锭。术语“参量容积”(“parametric volume")指的是由绕成型物体的外壳定义的容积，诸如可以包括缝隙和腔体的加热元件。 因此，物体的参量容积包括物体内的开放空间也包括形成物体的材料的容积。在本文件中使用的参量容积指的是装配加热器的紧密配合的多边箱体的内部容积。图1是被配置为使用熔化了的相变墨间接印刷或平版印刷的相变墨印刷机实施方式的侧面示意图。图1印刷机10包括墨输送(handling)系统12、印刷系统沈、介质供应和输送系统48和控制系统68。墨输送系统12接收并传送固相墨到熔化装置以产生液相墨。 印刷系统沈在系统68的控制下接收熔融墨并将液相墨喷射到图像接收面上。介质供应和输送系统48从印刷机10中一个或更多个供给源抽取介质，同步化介质到固定(transfix) 压区的传送以将墨图像从图像接收面转印到介质，并且接着传送已印刷介质到输出区。更具体地说，墨输送系统12也被称为墨装入器，被配置为接收固相形式的相变墨，诸如通常被称为墨锭的墨块14。墨装入器12包括插入墨锭14的供应通道18。虽然单个供应通道18可见于图1中，但墨装入器12包括为使用于印刷机10中墨的每种颜色或色调而分开的供应通道。供应通道18指引墨锭14朝向在通道18—个末端的熔化组件20，在此墨锭被加热到相变墨熔化温度以熔化固相墨形成液相墨。可以依据相变墨的构成而使用任何合适的熔化温度。在一个实施方式中，相变墨熔化温度约为80°C到130°C。来自熔化组件20的熔融墨通过重力或其他方式导入容器以储存。该容器包括具有外壳，在该外壳内部具有储存墨容积空间。该容器有时被称为熔融墨储存器、墨储存器或熔化储存器。可以为用于印刷机10中的每种颜色、色调或成分的墨提供单独的储存器M。 可替换地，单个的储存器外壳可以被划分为包含不同颜色的墨。如图1所描述的，墨储存器 24供应熔融墨到印刷头观中的通道，该通道通向形成于印刷头前面27的喷墨器。墨储存器M与印刷头观相结合或紧密联系。在替换的实施方式中，储存器M与印刷头观可以是分开的或独立的单元。每个熔化储存器M可以包括加热元件，如以下更具体的描述，至少在印刷机10适当的运行阶段，该加热元件可操作地将包含在对应储存器中的墨加热到适合熔化墨和/或维持墨为液相或熔化形态的温度。在图1的实施方式中，墨储存器M被放置以直接从熔化组件20接收熔融墨。在替换的实施方式中，容器M可以从其他熔融墨的源接收熔融墨，诸如从熔化组件20接收熔融墨的中间储存器(未示出)。印刷系统沈包括至少一个印刷头28，印刷头28具有设置为喷射熔融墨滴的喷墨器。在图1中示出了一个印刷头，但可以使用任何适合数量的印刷头观。印刷头以对应于由控制系统68产生的启动(firing)信号运行以朝向墨接收表面喷射墨滴。如图1所描述， 印刷机10被配置为使用间接印刷工艺，其中墨滴被喷射到中间表面30上并接着被转印到印刷介质。在可替换的实施方式中，印刷机10可以被配置为直接喷射墨滴到记录介质上。中间表面30包括通过脱离剂施加组件38施加到旋转部件34的脱离剂层或脱离剂膜，脱离剂施加组件38也被称为滚筒维护单元(DMU)。旋转部件34虽然在图1中示为滚筒，但在替换的实施方式中旋转部件34可以包括移动的或旋转的带、条、辊或其他相似种类的结构。固定辊40对着旋转部件34上的中间表面30加载以形成让印刷介质52的片材通过的压区44。将所述片材以与由印刷头观的喷墨器在中间表面30上形成的墨图像同步配准的方式供应通过压区44。压区44产生压力(在某些情况下还有热)来帮助将表面30 的墨滴传送到印刷介质52，同时基本上防止了墨粘附到旋转部件34。
印刷机10的介质供应和输送系统48被配置为沿着印刷机10中定义的指引介质通过压区44的介质路径50传送印刷介质，在压区44墨被从中间表面30传送到印刷介质 52。介质供应和输送系统48包括至少一个介质源58，诸如为装置10储存并供应不同种类和尺寸印刷介质的供应托盘58。介质供应和输送系统包括诸如辊60之类的合适机构以便沿着介质路径50传送介质，该合适的机构可以是驱动辊或导辊，也可以是挡板(baffle)、 导向板和类似物。介质路径50可以包括一个或更多个用于控制并调整印刷介质温度的介质调节装置，以便介质以合适的温度到达压区44从而接收来自中间表面30的墨。例如，在图1的实施方式中，为在印刷介质到达压区44前提供给印刷介质初始的预定温度，沿着介质路径50 提供预热组件64。预热组件64可以依赖辐射的、传导的或对流的热或者这些热形式的任何组合以使介质达到目标预热温度，在一个实用的实施方式中该目标预热温度的范围是约 30°C到约70°C。在替换的实施方式中，为控制介质(和墨)的温度，在墨被沉积在介质上之前、之中或之后，可以沿着所述介质路径使用其他热调节装置。控制系统68帮助运行并控制印刷机10的各种子系统、部件和功能。控制系统68 被可操作地连接于一个或更多个图像源72，诸如扫描仪系统或工作站连接，以接收并处理来自图像源的图像数据并产生传送到印刷机部件和子系统的控制信号。某些控制信号以所述图像数据为基础，诸如所述启动信号，并且这些启动信号如上面所述的那样运行印刷头。 为准备中间表面30、传送介质到固定压区并通过成像装置10运送墨图像到介质输出，其他控制信号导致印刷机的部件和子系统执行各种程序和运行。控制系统68包括控制器70、电子储存或存储器74和用户界面(UI) 78。控制器70 包括诸如中央处理单元(CPU)装置、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)装置或微控制器之类的处理装置。在其他任务中，处理装置处理由图像源72提供的图像。组成控制器70的所述一个或更多个处理装置被配置为与存储于存储器74的程序指令联用。控制器70执行这些指令以运行印刷机的部件和子系统。可以使用任何合适种类的存储器或电子存储器。例如，存储器74可以是非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)，或者是可编程非易失性存储器，诸如EEPROM或闪速存储器。用户界面(UI) 78包括位于成像装置10上能使操作者与控制系统68互动的合适的输入/输出装置。例如，UI 78包括键盘和显示器(未示出)。控制器70可操作地耦合于用户界面78以接收表明选择的信号和由装置的用户或操作者输入用户界面78的其他信息。控制器70可操作地耦合于用户界面78以给用户或操作者显示包括可选项、机器状态、 耗材状态及类似项的信息。为了从远程位置接收图像数据和用户互动数据，控制器70也可以耦合于通信线路84，诸如计算机网络。控制器70产生输出到印刷机10的各种系统和组件的控制信号，诸如墨输送系统 12、印刷系统沈、介质输送系统48、脱离剂施加组件38、介质路径50和可操作地连接于控制器70的印刷机10的其他装置和机构。控制器70产生对应于存储于存储器74的程序指令和数据的控制信号。该控制信号，例如，控制系统部件的运行速度、功率水平、计时、驱动和其他参数以使印刷机10以各种状态、模式或运行等级(在该文件中将其共同表示为运行模式运行)。这些运行模式包括，例如，启动或热身模式、各种印刷模式、运行准备模式、维护模式和诸如待机或睡眠之类的省电模式。
当印刷机以印刷模式或运行准备模式运行时，所述储存器中的墨通过与所述储存器关联的加热器维持为液相状态。所述加热器被配置为输出能维持墨温度在墨的熔化温度以上的预定范围内的热。在某些运行模式和装置状态中，诸如当印刷机关机、在待机模式下或者在省电模式下，通过减少加热器的热输出或者同时使加热系统停止运行，让墨的温度降到熔化温度以下。结果让墨不同程度地凝结或凝固在储存器中。当印刷机10返回到印刷模式或运行准备模式时，储存器加热器被激活以产生能熔化储存器中固化墨并使墨的温度达到合适印刷的温度水平的热。相变墨印刷装置从关机状态、待机模式或省电模式到印刷模式或准备模式的转变中面临的一个问题是足够熔化储存器中的墨以开始印刷所需要的时间量。通常储存器加热器使用位于储存器墨外部的加热元件。这些加热器转移热能进入储存器外壳直到所述外壳达到让暴露于或热接触于所述储存器外壳的墨开始熔化的温度。热能接着在内部移动通过外壳内部容积中的墨。因此，使给定容积的墨变为全部熔融状态所需的时间至少部分取决于可暴露于热能的墨的表面积大小和热能必须被传导以全部渗透墨团的距离。然而，可暴露或接触于墨外部的热源的表面积受限于储存器的几何性质。为减少使墨达到全部熔融的状态以便印刷所需的时间，可以将墨以高于其他情况下所需的温度加热。然而，更高的热输出增加了印刷机的能量消耗。作为现有已知储存器加热器的替代，相变墨印刷机的储存器可以装备感应加热系统。如以下所讨论的，感应加热系统包括被配置为浸入储存器的墨中并通过储存器的外部源感应加热的加热元件。因此，热能产生于储存器中墨的容积腔(volume)内以避免需要加热外壳。此外，为了增加可以与墨热接触的加热器表面积，感应加热元件具有能使表面积与容积比非常高的构造或形状。结果，在这种情况下熔化储存器中实质部分容积墨或升高该容积墨的温度要比使用加热器加热墨储存器的全部或部分的情况下发生得快得多。此外， 为了在出口或出口周围熔化墨，加热元件可以被设置在紧邻储存器的出口，这样在储存器容积腔的墨进入全部熔融状态之前容易地使用初始熔化的容积腔墨。现在参考图2，示出了根据本公开具有感应墨加热系统104的熔化储存器组件100 的更多细节。如图所示，储存器包括界定了内部容器的外壳108，这里内部容器指的是储存器容积腔110，用来接收并持有大量熔融墨。外壳108由能允许磁场通道通过外壳而不实质干涉外壳的非导电材料形成，并且适合固相或熔融相的各种相变墨。各种塑料，包括热固性塑料和弹性材料，可以用于外壳108。此外，外壳108可以包含一层或更多层隔热材料和导热材料。外壳108的材料被配置为在储存器容积腔110内提供至少适度的热滞留。外壳108包括至少一个进口 112和至少一个出口或导管114。将熔融墨从熔融墨源通过进口 112引入容积腔110，诸如从熔化组件20、导管或从其他储存器。进口 112位于顶表面或壁116或其附近的外壳108的上面部分里。在图2的实施方式中，进口 112可以实施为储存器容积腔110上方顶部116上的全开口或部分开口。熔融墨从容积腔110通过出口或导管114被运送。储存器110可以与印刷头观结合为一体或者与印刷头观紧密联系，或者可以是与印刷头分开的单元或独立的单元。在图2的实施方式中，储存器100包括被配置为供应熔融墨到印刷头观中多个喷墨器27的印刷头储存器。替代地，出口 114可以将储存器容积腔110连接到其他导管、管或其他流动路径结构(未示出)来运送熔融墨到远程印刷头或其他储存器。
参考图2与图3，外壳108的储存器容积腔110具有界定容纳墨的容积空间的尺寸。界定储存器容积空间的尺寸依赖于所利用的形状。例如，在图2和图3的实施方式中， 储存器容积腔110具有由高度H、宽度W、深度D定义的大体为立方体或长方体的形状。在替代的实施方式中，储存器容积腔110可以具有其他合适的形状，诸如圆柱形、规则的和不规则的形状以及这些形状的结合之类示例。有关储存器容积腔使用的术语高度、宽度和深度可以广泛地解释为涵盖使用于界定关于这些形状的容积的尺寸属性。进一步界定储存器容积腔110的上部液相墨容积水平限制(如虚线134所示)和下部液相墨容积水平限制(如虚线138所示)。如这里所用的，上部限制134和下部限制138分别代表了期望的在装置 10正常运行期间维持于储存器容积腔110内的墨的最大和最小容积。如图2所示，可以将墨水平传感器118至少部分地放置在储存器容积腔110中来检测储存器容积腔110中墨的高度或水平何时到达上部容积限制134和下部容积限制138中的一个或两个。墨水平传感器118可以使用任何适合的种类。墨水平传感器118耦合于控制器120并被配置为输出表明检测到的墨水平的信号到控制器120。控制器120被配置为通过基于至少部分在储存器容积腔110的墨水平上的入口 112控制熔融墨向储存器容积腔110的供应。如图2所示，上部容积限制134可以设置在储存器110上表面116的下方以便用于印刷机10成角度的布置和/或倾斜提供容限(tolerance)。将下部容积限制138设置在储存器容积腔110底部117的上方并在出口 114的上方。如果储存器容积腔110中墨高度到达或降到下部容积限制138的下方，控制器120可以暂停运行或采取其他行动以确保储存器容积腔110中液体水平超过液体水平的下部限制。控制器120包括诸如以上描述的那些处理装置。控制器120可以整合到印刷机10的控制器系统68中，或者可以包含用于储存器组件100的单独的专用控制系统。感应加热系统104包括感应功率源124、感应线圈1 和感应加热元件130。感应线圈1 被放置在外壳108的外部。储存器外壳可以是能兼容加热元件感应加热的任何材料。外壳108使用塑料材料使得能将保持和/或定位装置109合并在外壳外部上以帮助感应线圈相对于储存器容积腔110和加热元件130设置，也可以通过使用合并的定位装置将加热元件130放置或粘附于外壳的内部。电引线138将感应线圈1 耦合于功率源124。 运行中，功率源1 产生通过线圈128的交流电。该交流电导致线圈1 产生交变磁场影响(impinge)储存器腔110中的感应加热元件130。本领域众所周知，交变磁场通过涡电流损失和/或磁滞在感应加热元件130中引起热。为了激活功率源124以产生适合于控制加热元件130中产生的热量的一个或更多个预定功率等级(level)和/或频率的交流电， 将控制器120耦合于感应功率源124。通过控制功率源124的功率等级和频率以及其他参数，诸如线圈1 的尺寸和相对于加热元件130的定位，在加热元件130中可以迅速地产生目标等级的热。加热元件130由至少部分导热材料形成，该导热材料能响应线圈128的磁场在储存器中产生并维持适合熔化墨的热等级。在一个实施方式中，加热元件由至少部分金属材料形成，诸如不锈钢，但可以使用任何合适的导热材料。加热元件可以具有促进加热元件 130响应交变磁场磁滞加热的铁磁性。加热元件被设置在储存器容积腔110中靠近于储存器容积腔110的底部117并向顶部116延伸。在一个实施方式中，加热元件130的参量容积大于上至上部容积限制134的储存器容积腔Iio的总容积的50%。如图2所示，至少部分加热元件130被设置在储存器容积腔110的下部容积限制138以下，以使在大多数运行模式和装置状态下至少有部分加热元件浸入墨。如图4最佳地看到，加热元件130可以占据储存器容积腔110中靠近出口 114的位置以加快熔化出口 114附近的墨。依据加热元件130的结构，加热元件130可以一直延伸到出口 114的入口并且在某些情况下部分进入出口 114。相对于加热元件130参量容积，加热元件130具有非常高表面积的结构或形状。在一个实施方式中，加热元件130具有提供可暴露于墨102的表面积大于由储存器容积腔110 的高度H和宽度W定义的表面积的形状。许多不同的形状和结构可以用于加热元件130。 例如，加热元件130可以包括网状物、捆束物、网眼物、网屏物、辫状物、编织物，或者成簇的导热纤维、线或细丝。这样的细导热材料组提供了容易实现的、非常高的表面积与容积比， 同时在纤维和/或细丝之间提供足够的空间以让墨流过出口 114。图2-4的加热元件130 表示为纤维状或细丝状的束或簇，与钢丝棉相似。图5-8示出了可以使用的加热元件130的一些其他可能的结构。例如，图5所示的加热元件530包括导热材料块534，其具有多个延伸穿过所述材料块的通道538。通道538 均勻分布在块534中，所以在块534的长度和宽度上大体均勻地产生热。图6所示的加热元件630包括多个细长杆634。杆634被配置为纵向地延伸跨越储存器容积腔110的宽度 W。与图5的通道538相似，杆被均勻隔开以致热沿着加热元件630的长度和宽度大体均勻地产生。在加热元件630的一端或两端可以使用端帽638 (如图6中虚位所示)或者类似类型的结构来将杆634在结构上连接。图7示出了包括多个细长杆734的加热元件730。端帽738 (如图7中虚位所示)可以用于热连接杆734。加热元件730与加热元件630大体上相同，除了加热元件730的细长杆734被配置为沿着储存器容积腔110的深度D延伸。图 8示出了包括多个按层并彼此均勻隔开设置的导热材料的网状物、网屏物、网眼物或网格状片材834的加热元件830。杆838延伸于连贯网8；34之间以在结构上将网8；34连接。加热系统104的控制器120可操作地控制功率源IM的功率等级和/或频率以使墨被加热到适合印刷机运行模式的温度。例如，当以印刷模式或就绪模式运行印刷机10且激活熔化组件20熔化固相相变墨到熔化温度时，熔融墨就通过进口 112流入储存器容积腔 110。控制器120以配置为维持接收在储存器容积腔110中的墨为液相状态的等级激活功率源。熔融墨可以通过出口 114流入印刷头观的喷墨器。当印刷模式或就绪模式转为待机模式或功率节省模式时，控制器120可以根据模式使功率源IM不运行或者减小功率源 IM的功率等级和/或频率。结果，墨温度可以降低到墨的凝固点或以下并且墨可以凝固在储存器容积腔110内。当装置从待机模式或功率节省模式转为印刷模式或就绪模式时，控制器120激活功率源124以感应加热加热元件130。因为热产生于加热元件130中，所以紧邻加热元件 130区域的固相墨102首先开始融化。紧邻出口 114位置的加热元件130的位置使墨熔化紧邻出口 114发生并且在加热元件130开始加热之后使熔融墨快速地流过出口 114。因此， 即使储存器容积腔110中墨102的其他部分还没有达到完全熔融状态时，熔融墨也可以通过出口 114流入印刷头观。现在参考图9，在一个实施方式中，控制器102可以被配置带有温度传感器140以调节储存器容积腔110中墨的温度。在该实施方式中，控制器102从温度传感器140接收温度信息并有选择地打开和关闭开关144来控制电流从功率源IM通过电引线138到达感应线圈128的流动。开关144可以是机电的或固态开关。在该实施方式中，控制器120响应温度传感器140检测到的储存器温度有选择地打开和关闭开关144。当温度传感器140 产生的信号表明墨温度低于预定温度下限时，控制器120关闭开关144使电流从功率源124 流到线圈1 导致线圈1 产生交变磁场。加热元件130的温度响应交变磁场而升高，将墨储存器110中的墨加热。当墨102的温度到达高于温度下限的温度上限时，控制器120 打开开关144以去掉线圈124的电流从而减小加热元件130的热。替代地，更精确的控制方法可以使用温度变化率或相对于温度下限或上限设置点的预定温度接近偏移量对传送到加热元件的电流和/或开启/停止循环频率的变化初始化。这种“开关”的一种形式是 PID控制器。可以使用的相变墨的某些实施方式的温度下限和上限分别是110°C和125°C。在另一运行模式，墨102以固相占据了储存器容积腔110。根据各种本领域公知的能量节省程序和技术，控制器120可以打开开关144让墨102冷却和凝固。当印刷装置与电源断开的时间段足以使墨冷却到凝固点时，墨102也可以凝固。当熔化凝固的墨时，控制器120关闭开关144使来自功率源124的电流通过引线138流到线圈128，导致线圈128 产生交变磁场，该交变磁场在加热元件130中感应产生热。加热元件130跨越储存器容积腔110的宽度W均勻地施加热。由于加热元件130靠近印刷头观的喷墨器27，所以靠近喷墨器27的墨102比储存器容积腔110中远离喷墨器27部分的墨熔化得更快。因此，喷墨器27以均勻方式跨越印刷头宽度接收熔融墨并且即使墨102的部分保持固相也可以通过多个喷墨器喷射熔融墨。以上描述的实施方式仅是示例性的而非限于替代的实施方式。描述了感应加热元件的各种实施方式。在所有的情况下，各种非加热组件能与不同的实施方式配合。例如，夕卜壳材料、通风、温度反馈控制、储存器容积和流体水平容积限制可以与任何感应加热元件联用。可以以任何相对储存器的方式定位感应加热元件。合并了成角度褶皱、弯曲、孔洞、空隙和类似物的结构扩大了加热元件的表面积并使重力促进液化的墨到储存器出口。虽然图 1描述了间接相变成像装置，但是上面描述的加热元件和储存器同样适合使用在包括直接标识装置的相变墨成像装置的其他实施方式中。此外，描述的装置也适合与使用一个或多个墨储存器的成像装置联用，并且适合使用一种或更多种墨的颜色的成像装置。
权利要求
1.印刷机，其包括墨装入器，其被配置为接收固相墨；熔化装置，其被设置以接收来自所述墨装入器的固相墨并被配置为将所述固相墨加热到熔化所述固相墨并产生液体的温度；和容器，其流体连接于所述熔化装置以接收来自所述熔化装置的熔融墨，所述容器包括外壳，其由隔热材料组成，所述外壳具有所述外壳内部的容积空间，所述容积空间具有高度、宽度和深度；以及感应加热元件，其被放置在所述外壳的所述容积空间内以在所述容积空间内熔化墨， 所述加热元件被配置为具有大于由所述容积空间的所述高度和宽度定义的面积的表面积。
2.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中所述感应加热元件的至少一部分被放置为紧邻所述外壳的出口。
3.根据权利要求2所述的印刷机，其中所述容器中所述感应加热元件的一部分延伸到所述外壳的所述出口。
4.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器的所述外壳进一步包括多个喷墨器，其流体连接于所述容积空间以接收来自所述容积空间的熔融墨用于印刷装置的喷墨。
5.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器的所述外壳的所述隔热材料为热固性塑料。
6.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述感应加热元件的参量容积大于完全充满所述外壳的所述容积空间的液体容积的50%。
7.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括 多个感应细长杆。
8.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括 感应材料网。
9.根据权利要求1所述的印刷机，其中所述容器中的所述感应加热元件进一步包括 感应材料块，其具有多个穿过所述感应材料块的通道。
10.根据权利要求1所述的印刷机，进一步包括温度传感器，其被放置在所述容积空间内使所述温度传感器感测储存于所述外壳内的所述容积空间中的墨的温度；电线圈，其被放置在所述印刷机中紧邻所述容器； 电功率源；开关，其可操作地连接于所述电功率源和所述电线圈；和控制器，其可操作地连接于所述温度传感器和所述开关，以使所述控制器接收对应于储存于所述外壳内的所述容积空间中的所述墨的温度的由所述温度传感器产生的电信号并且产生运行所述开关的电信号，所述控制器被配置为将从所述温度传感器接收的电信号与预定阈值比较并且当小于所述预定阈值时响应所述控制器识别从所述温度传感器接收的所述信号而产生运行所述开关的电信号，运行所述开关的所述电信号使所述开关有选择地连接所述电功率源到所述线圈，以使所述电线圈产生电磁场来在所述感应加热元件中产生感应电流并且在所述容器的所述容积空间中产生热。
全文摘要
用于储存相变墨的容器，其包括主要由隔热材料组成的外壳和放置于该外壳内的感应加热元件。感应加热元件以增加加热元件表面积和使储存器出口附近的凝固墨快速熔化从而使印刷能运行的方式形成。
文档编号B41J2/175GK102555500SQ201110405100
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年12月8日
发明者布伦特·罗德尼·琼斯, 爱德华·F·伯雷斯 申请人:施乐公司
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