具有气流管理系统的印刷机头的制作方法
【专利说明】具有气流管理系统的印刷机头
[0001 ] 背景
[0002]本实施方案大体上涉及印刷机头，并且尤其涉及用于管理围绕移动的印刷机头的气流模式(airflow patterns)的系统。
[0003]印刷机通常用于将图形或文本印刷到薄片材料上。这些薄片的印刷材料可以用于多种目的，包括形成到制造物品中。这些印刷机的印刷机头通常以足以围绕印刷机头产生湍流的速度移动。特别地，如果薄片具有纹理或如果印刷机头定位在超出推荐的印刷距离的当前标准的距离处，则这种湍流就可以负面地影响在薄片上的印刷质量。
[0004]因此，在本领域中需求管理围绕移动的印刷机头的气流模式以减少空气流动对印刷质量，尤其是对大的印刷距离上的印刷质量的影响。
[0005]概述
[0006]印刷系统包括具有气流管理系统的印刷机头，气流管理系统用于减少在印刷间隙(在印刷机头和印刷目标之间的空间)中的湍流。气流管理系统包括空气分流器和侧部构件，所述空气分流器在印刷机头的前缘上，所述侧部构件延伸印刷机头的长度。空气分流器和构件被定位成使得间隙在印刷机头和空气分流器以及构件之间形成。定位在印刷机头的顶部上的风道内的真空风扇可以通过这些间隙尤其是通过在印刷机头的前缘处的间隙来抽吸空气，并且在印刷机头的后侧上返回空气。气流管理系统可以允许通过减少在印刷间隙中的气压和湍流来增加印刷距离。
[0007]—方面，本发明提供一种印刷机，其包括印刷机头，其中印刷机头配置成移动，并且其中印刷机头具有前缘、后缘和顶部，该顶部联接前缘与后缘。印刷机还包括气流管理系统，该气流管理系统与印刷机头相关联。气流管理系统包括空气分流器，该空气分流器与前缘相关联且远离前缘延伸，使得第一间隙在前缘和空气分流器之间形成。气流管理系统还可以包括第一侧部构件，其中第一侧部构件从前缘延伸到后缘，并且其中第一侧部构件与印刷机头相关联，使得第二间隙在印刷机头和第一侧部构件之间形成。
[0008]在另一方面，本发明提供了印刷机头，该印刷机头包括外壳，其中外壳具有前缘、后缘和顶部，所述前缘与印刷方向相关联，所述后缘在外壳的与前缘相对的侧上，所述顶部从前缘延伸到后缘。印刷机头还包括至少一个容器，该容器与外壳相关联，其中容器容纳印刷介质。印刷机头还包括至少一个喷嘴，该喷嘴与外壳相关联，其中容器与至少一个喷嘴流体连通，并且其中至少一个喷嘴配置成将印刷介质分配到印刷目标上。印刷机头还包括气流管理系统，该气流管理系统与外壳相关联，其中气流管理系统配置成在印刷机头和印刷目标之间产生低湍流区域。气流管理系统包括空气分流器，该空气分流器与前缘相关联，使得第一间隙在前缘和空气分流器之间形成。气流管理系统还包括第一侧部构件，其中第一侧部构件从前缘延伸到后缘，并且其中第一侧部构件与印刷机头相关联，使得第二间隙在印刷机头和第一侧部构件之间形成。
[0009]基于对以下的附图和详细描述的查阅，实施方案的其他系统、方法、特征和优点对本领域普通技术人员将是明显的或将变得明显。意图是所有这些另外的系统、方法、特征和优点被包括在本说明书和本概述内、在实施方案的范围内并且由以下权利要求保护。
[0010]附图简述
[0011]可以参照以下的附图和描述更好地理解实施方案。图中的部件不一定是按比例的，而是将重点放在图示实施方案的原理上。此外，贯穿本文的相对的术语和方向术语，诸如“顶部”、“底部”、“以上”和“以下”应该相对于图中所示出的零部件和实施方案进行理解。此外，在附图中，相同的参考标记表示贯穿不同视图的相应的部分。
[0012]图1是具有使用空气分流器管理系统的印刷机头的印刷机的示意性等轴测图；
[0013]图2是使用空气分流器管理系统的印刷机头的示意性放大侧视图，其示出了印刷介质定位在印刷位置中；
[0014]图3是常规印刷机头的示意性侧视图，其示出了理想的印刷情形；
[0015]图4是常规印刷机头的示意性侧视图，其示出了通常的印刷情形；
[0016]图5是常规印刷机头的示意性侧视图，其示出了在导向方向上围绕印刷机头的气流模式；
[0017]图6是常规印刷机头的示意性侧视图，其示出了在背向方向上围绕印刷机头的气流模式；
[0018]图7是具有气流管理系统的印刷机头的示意性等轴测图；
[0019]图8是具有气流管理系统的印刷机头的示意性侧视图；
[0020]图9是具有气流管理系统的印刷机头的示意性俯视图；
[0021]图10是具有气流管理系统的印刷机头的示意性俯视图，该气流管理系统仅具有一个侧部构件；
[0022]图11是具有气流管理系统的印刷机头的示意性等轴测图，该气流管理系统使用支柱将翼面和侧部构件附接到印刷机头；
[0023]图12是具有气流管理系统的印刷机头的示意性俯视图，该气流管理系统使用支柱将翼面和侧部构件附接到印刷机头；
[0024]图13是具有气流管理系统的印刷机头的示意性剖视图，其示出了在印刷方向上围绕印刷机头的气流模式；以及
[0025]图14是具有气流管理系统的印刷机头的示意性等轴测图，其示出了围绕正在印刷方向上移动的印刷机头的气流模式。
[0026]详述
[0027]印刷机通常用于在薄片材料上进行印刷，薄片材料用于在物品尤其是消费品的制造中使用。在一些使用的材料(诸如天然皮革和合成皮革、带纹理的非织物材料或织物材料)的不均匀表面上印刷，造成了对制造商的挑战。这些挑战之一是将薄片定位在距印刷机头合适的印刷距离处，该印刷机头可以同时调节材料和由围绕印刷机头的气流模式所引起的印刷距离的限制。
[0028]印刷距离可以影响印刷图形的外观。例如，喷墨印刷机通常包括喷嘴，该喷嘴按液滴来分配油墨。液滴旨在跟随特定的轨迹到物品。通过跟随轨迹，液滴按预期的图案落在物品上。如果液滴偏离特定的轨迹，图案可能会扭曲。经过短的印刷距离，诸如小于1.5mm，许多印刷机可以在可接受的公差内维持特定的轨迹。然而，由于围绕与移动托架相关联的印刷机头的不受控制的气流模式，常规的印刷机可能会在大于约1.5mm的距离处在维持特定轨迹上有问题。同时，印刷机头和托架的组合可以被称为转向架(truck)。
[0029]通常印刷机头设计不考虑气流模式管理。印刷机头通常是盒子形状，其中在盒子的前缘和后缘处具有大而钝的表面。印刷机头还通常包括粗糙的表面，该粗糙的表面具有连接器、通风孔和开口形成突起或凹部。因为印刷机头的盒式形状和不规则的表面，诸如通过用突起或凹部使流动跳动(trip)，钝体穿过流体的运动，以及经由转向架在印刷目标上的运动通常产生库艾特流动(Couette flow)，转向架的运动会产生湍流。当湍流出现发生在印刷间隙一一在转向架和印刷目标之间的空间中时，湍流可以使墨滴移动而脱落其预期的特定的轨迹，如将在下面更详细讨论的。
[0030]如贯穿本详述和在权利要求书中使用的术语“图形”是指任何视觉设计元素，包括但不限于:各种类型的照片、标识、文字、说明、线条、形状、图案、图像以及这些元素的任何组合。而且，术语图形并不旨在进行限制，且可结合任意数目的连续的或不连续的视觉特征。例如，在一个实施方案中，图形可包括应用到鞋类物品的小区域的标识。在另一个实施方案中，图形可以包括应用于鞋类物品的一个或更多个区域(包括整体)上的大区域的色彩。
[0031 ]图1是印刷机100的实施方案的示意图。在一些实施方案中，印刷机100配置成印刷到薄片材料上。在一些实施方案中，诸如在图1中所示的实施方案中，印刷机100可以旨在用于与多种类型的三维物品一起使用。在一些实施方案中，印刷机100可包括用于将图形或任何类型的设计或图像应用于薄片材料、鞋类和/或服装的各种种类的设置。此外，应用图形的过程可发生在物品的制造期间和/或在物品已被制造之后。在一些实施方案中，图形可在鞋类物品已被制造成包括鞋面和鞋底结构的三维形式之后被应用于该鞋类物品。在一些实施方案中，印刷机100可以在零售位置处使用以将使用者选择的图形应用于鞋类物品和/或服装物品。在其它的实施方案中，图形可以应用于物品的部件或旨在切割成部件且组装成物品的薄片材料。
[0032]为了清楚起见，以下的详述讨论了示例性的实施方案，其中印刷机100用于将图形应用于鞋类物品150(在图2中示出)。在此情况下，鞋类物品150，或简单地，物品150，可采取运动鞋(例如跑步鞋)的形式。然而，应当注意，在其它的实施方案中，印刷机100可以用于与任何类型的印刷目标一起使用，包括织物、纺织品、薄片材料、部件材料、成品或其它类型的鞋类。虽然图1示出了适合用于与单个物品一起使用的系统，但将要理解的是，印刷机100可以用于将图形应用于两个或更多个物品，包括后来组装以制造鞋类物品的物品或部件。
[0033]现详细地参照印刷机100的操作，转向架110包括印刷机头112和托架，该托架与移动托架相关联。该托架包括将印刷机头可滑动地安装到导轨104的设置。在一些实施方案中，托架还可以包括用于冷却印刷机头112的设置，诸如通风孔和冷却风扇。为了清楚的目的，托架、托架驱动设置和托架安装设置未具体地在附图中示出或标明。
[0034]印刷机头112还包括或配置成与诸如油墨的印刷介质的容器流体连通，该印刷介质的容器或在直接安装到印刷机头112的墨盒中(如图2中示出)，或与印刷机头112间隔开，并且使用诸如管道系统的任何流体连通连接器连接到印刷机头112。间隔开的容器通常与工业规模的印刷机一起使用，使得该容器可以容纳非常大量的印刷介质。为了简明的目的，在本说明书中仅讨论油墨作为印刷介质且墨盒作为容器，尽管本领域技术人员将会容易地认识到替代方案可以容易地被代替。
[0035]任何数量的墨盒可以与印刷机头112关联，并且墨盒的数量通常取决于印刷机100所使用的配色方案(color scheme)。例如，标准的配色方案是CMYK，CMYK是众所周知的配色方案，其提供四种颜色(青色、洋红色、黄色和黑色)的油墨，该四种颜色的油墨可以混合以产生几乎任何其它颜色或所要求印刷的色调。在图2所示的实施方案中，四个油墨盒与印刷机头关联，第一墨盒122、第二墨盒124、第三墨盒126和第四墨盒128。然而，在其它的实施方案中，可以设置更多或更少的墨盒。然而，增加直接安装到印刷机头112的墨盒的数量，可以增加由于在导轨104上移动印刷机头112所产生的湍流的数量。减少墨盒的数量可以限制可用的印刷颜色。
[0036]印刷机头112包括至少一个喷嘴120，喷嘴120用于把容纳在油墨容器中的油墨分配到印刷目标上。在图2中，印刷目标被示出为物品150。在图2中，物品150定位在夹持器155
中。夹持器的类似于夹持器155的各种实施方案在________提交的名称为“Systems and
Methods for Printing to Articles of Footwear” 的第______号美国专利公开、现序列号为的美国申请(代理人案号:51-2516)中被示出和描述，该专利申请的公开内容据此通过引用并入。虽然示出为鞋类物品，但是物品150可以是任何类型的物品，如以上所讨论的。可以设置任何数量的喷嘴120，但是通常每个油墨容器设置至少一个喷嘴120。虽然图2示出了三个喷嘴120，但是在系统中的喷嘴120的实际