用于系统的系统和技术，以及非暂时性计算机可读存储介质的制作方法

1.本说明书涉及工业打印系统，包括与按需滴墨(drop-on-demand,dod)喷墨 打印系统相关的系统和技术。


背景技术：

2.各种工业打印技术能够在包装上打印重要信息(例如，按日期销售)。dod 喷墨打印系统可用于使用各种类型的油墨(包括热熔墨)在商业产品上打印图 像。这些图像可以包括图形、公司徽标、字母数字代码和识别代码等。例如， 可以在装有消费品的瓦楞纸板箱上观察到此类图像。
3.热熔墨(有时称为相变墨)可包括改性蜡并且通常在环境温度下为固体而 在高于环境温度的温度下为液体。热熔墨可用于例如数字打印方法。在打印过 程中，通常会加热油墨直到它变成液体，然后通过打印头将其喷射到基材上。 油墨可以在环境温度下固化在基材上。热熔墨可与具有加热功能的dod喷墨 打印机一起使用，该打印机可以通过微小喷嘴喷射墨滴形成小点，进而在基材 上形成图像。一些使用热熔墨的dod喷墨打印系统在启动后可能需要至少60 分钟才能让系统达到其打印工作温度(例如，使用大型“单级”铝制容器的dod 喷墨打印系统，例如1.5升单级储液罐)。


技术实现要素：

4.本说明书描述了与工业打印系统相关的技术，特别是与按需滴墨(dod) 喷墨打印系统相关的系统和技术。dod喷墨打印系统可以包括“保持室”，该
ꢀ“
保持室”包括“两级”容器，该容器被配置为在第一部分中保持第一量的油墨和 在第二部分中保持第二量的油墨，其中第二部分较小比第一部分(因此，第二 量的油墨小于第一量)。“两级”容器可以促进“两级加热”技术，与第一部分中 的第一量的油墨相比，该技术确保第二部分中的第二量的油墨在更短的加热时 间之后完全熔化。第二部分的几何形状可以促进快速熔化，第二部分的尺寸可 以设计成在打印开始之前将要熔化的油墨的热质量最小化，并且可以设计成促 进来自周围壁的热传导。
5.一般而言，本说明书中描述的主题的一个或多个方面可以体现在一个或多 个装置中，该装置包括：限定了保持室以容纳油墨的容器，所述容器包括第一 部分，所述第一部分被配置为容纳第一量的油墨，以及小于第一部分并被配置 为容纳第二量的油墨的第二部分，第二部分包括第一导热表面，以及从第一导 热表面偏移一距离的第二导热表面，所述距离根据墨的熔点确定，第二导热表 面限定了第一部分和第二部分之间的障碍件并且包括至少一个开口，所述至少 一个开口被配置为允许油墨从第一部分流动到第二部分；以及至少一个加热元 件，其被配置为加热容器。
6.所述至少一个加热元件包括第一加热元件和第二加热元件。所述第一加热 元件具有第一额定功率，并且所述第二加热元件包括高于所述第一额定功率的 第二额定功率。所述第二至少一个加热元件比所述第一部分更靠近所述第二部 分，并且当所述加热元件
加热所述容器时，所述距离的尺寸设计以减少所述第 二量的油墨的热质量，从而导致所有的所述第二量的油墨在所述第一量的油墨 之前熔化。
7.所述装置可包括减压阀，所述减压阀联接到所述容器并且被配置为当所述 容器的压力超过阈值压力时启动。所述第一部分包括第一室并且所述第二部分 包括第二室，并且其中所述障碍件包括分隔所述第一室和所述第二室的挡板。 所述至少一个开口包括位于所述障碍件的第一端的第一开口和位于所述障碍件 的与所述第一端相对的第二端的第二开口。此外，所述障碍件包括附接到所述 容器的底表面的板。
8.本说明书中描述的主题的一个或多个方面也可以体现在一个或多个系统 中，所述系统包括限定了熔化室的第一容器，所述熔化室构造成接收油墨的容 器；与所述第一容器流体连通并且限定了保持室的第二容器，所述保持室被配 置为从所述容器接收所述油墨；所述第二个容器包括：第一部分，其配置为容 纳第一量的所述油墨；和第二部分，其小于所述第一部分并配置为容纳第二量 的所述油墨；所述第二部分包括：第一导热表面；和第二导热表面，所述第二 导热表面偏离所述第一导热表面一个距离，所述距离根据所述油墨的熔点确定， 所述第二导热表面限定了在所述第一部分和所述第二部分之间的障碍件并包括 至少一个开口，所述至少一个开口被配置为允许所述油墨从所述第一部分到所 述第二部分的流动；第一至少一个加热元件，其配置来加热所述第一容器；第 二至少一个加热元件，其配置来加热所述第二容器；打印头，其包括多个喷嘴 和配置为加热所述打印头的第三至少一个加热元件，所述打印头配置为通过所 述多个喷嘴喷射熔化的油墨；供墨系统，其包括配置为将所述打印头与所述保 持室流体联接的油墨管线和配置为加热所述油墨管线的第四至少一个加热元 件；和控制电路，其配置为：使得所述第一至少一个加热元件加热所述第一容 器；使得所述第二至少一个加热元件加热所述第二容器；使得所述第三至少一 个加热元件加热所述打印头；和使得第四至少一个加热元件加热所述油墨管线。
9.所述系统可以包括位于所述第二容器的所述第一部分内的传感器，其中， 所述控制电路还被配置为：基于所述传感器捕获的信息，确定所述第二容器中 保持的油墨的当前量；和当所述油墨的当前量不超过阈值量时，使所述第一至 少一个加热元件加热所述第一容器。所述控制电路还被配置为：使得所述第三 至少一个加热元件将所述打印头加热至阈值温度；使得所述第四至少一个加热 元件将所述油墨管线加热至所述阈值温度；和使得所述第二至少一个加热元件 将所述保持室加热至所述阈值温度。
10.所述第二至少一个加热元件可以包括：主加热元件，其包括第一额定功率； 和副加热元件，其包括高于所述第一额定功率的第二额定功率；以及所述启动 程序包括当所述第二容器被加热到所述第二阈值温度时关闭所述副加热元件。 所述启动程序包括使得所述第三至少一个加热元件将所述打印头加热至所述第 二阈值温度。所述系统可以包括减压阀，所述减压阀联接到所述第二容器并且 被配置为当所述第二容器的压力超过阈值压力时启动。所述至少一个开口包括 位于所述障碍件的第一端的第一开口和位于所述障碍件的与所述第一端相对的 第二端的第二开口。所述第二至少一个加热元件比所述第一部分更靠近所述第 二部分，并且当所述第二至少一个加热元件加热所述第二容器时，通过减少相 对于所述第一量的油墨的所述第二量的油墨的热质量，所述距离被配置为使得 所述第二量的油墨全部在所述第一量的油墨之前熔化。
11.本说明书中描述的主题的一个或多个方面还可以体现在一个或多个非暂时 性计
算机可读存储介质中，编码指令使打印系统的控制电路执行操作，包括： 使用至少一个加热元件将所述打印系统的油墨管线调节在阈值温度；使用至少 一个加热元件将所述打印系统的打印头调节在所述阈值温度；和使所述至少一 个加热元件将所述打印系统的保持室加热到第二阈值温度。
12.所述操作可以包括：基于由所述保持室的第一部分内的传感器捕获的信息， 确定所述保持室中保持的油墨的当前量；和当所述油墨的当前量不超过阈值量 时，使所述至少一个加热元件加热所述打印系统的熔化室。所述至少一个加热 元件包括：主加热元件，其包括第一额定功率；和副加热元件，其包括高于所 述第一额定功率的第二额定功率；所述主加热元件和所述副加热元件用于将所 述保持室加热至所述第二阈值温度，以及所述操作还包括当所述保持室被加热 到所述第二阈值温度时关闭所述副加热元件。此外，所述操作还包括使所述至 少一个加热元件将所述打印头加热至所述第二阈值温度。
13.与传统技术相比，本公开的实施方式可以提供以下优点中的一个或多个。 通过使用具有两个储墨部分的容器(例如，1.5升铝储器)，一个部分基本上小于 另一部分，打印系统可以被配置为在启动时实施分级加热技术。可以减少冷启 动后熔融墨可用于打印所需的时间。可以减少与启动时间导致的停机相关的成 本。可以减少因加热时间加快而对打印系统造成的潜在损坏。
14.本说明书中描述的主题的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐 述。本发明的其他特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求中变得明显。
15.附图简要说明
16.图1示出了打印系统的示例。
17.图2示出了传统的单级油墨容器的示例。
18.图3a-3b示出了两级油墨容器的示例。
19.图4示出了与图3a-3b的两级油墨容器相关的模拟结果。
20.图5a-5b示出了在图3a-3b的两级油墨容器的示例使用期间温度随时间增 加的图。
21.图6示出了两级油墨容器的另一个示例。
22.图7示出了与图6的两级油墨容器相关的模拟结果。
23.图8a-8b示出了两级油墨容器的又一示例。
24.图9a-9c示出了dod打印系统的示例。
25.图9d-9k示出了用于保持室的减压阀的各种实施方式的细节。
26.图10a-10c示出了操作dod打印系统的方法的示例。
27.各图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。
具体实施方式
28.dod喷墨打印系统可以包括油墨传送模块(ink delivery modules,idms)，其 被配置为向系统的打印头供应油墨以进行打印。热熔墨通常包括改性蜡。在室 温下，它们通常是固体。当它们被加热时，它们可能首先转变为“糊状”相(例 如，介于固相和液相之间的相)，在大约50℃和90℃的宽广温度范围内， 然后变成液体。打印头和油墨可设计为在例如125℃、10
–
14厘泊下喷射。
29.本公开的实施可以帮助克服由例如大型“单级”铝储器(例如，1.5升单级储 器)的实施引起的常规打印系统的一个或多个缺点，以及一些热熔墨的低导热 性(例如，0.1756-0.25w/mk)。例如，本公开的实施方式可以减少由达到用 于打印的操作温度所需的加热过程引起的停机时间，这对用户来说可能是昂贵 的(在时间和金钱方面)。在一些实施方式中，打印系统被配置为通过使用具 有两个储墨部分的储器(例如，1.5升铝储器)来实施分级加热技术以减少热熔 墨的热质量，其中一个储墨部分显着小于其他部分。在一些实施方式中，这种 热质量的减少允许来自较小部分的铝壁的热量通过热传导穿透隔热墨，并与较 大部分相比以更快的速度升高其内部温度，从而减少冷启动后熔化油墨可用于 打印的时间。许多热熔墨在加热和冷却期间会膨胀和收缩。较小的部分可防止 一些热熔墨在冷却期间从铝壁上收缩。这确保在冷启动期间固体热熔墨始终与 壁(例如铝壁)接触，促进来自周围壁的热传导的较小部分。
30.图1示出了打印系统100的示例。打印系统100包括机柜102以容纳具有 用户界面104的控制器装置(其包括控制电路，例如，如稍后参考图9a-9b所 讨论的)，并且(离头)油墨储器(其可以包括油墨容器，例如参考图3a-3b、6 和8a-8b在本说明书中讨论的两级油墨容器之一)具有用于进入其中的门106。 打印系统100还包括被配置为接收一个、两个、三个、四个、五个或更多个打 印头110的打印杆108。打印头110可以相对于一个或多个基板重新定位和/或 重新定向在打印杆108上，使得打印头110喷射油墨(如由打印系统100的 控制器装置所引导)以在基板移动经过打印头110时在基板上打印图像。在一 些实施方式中，打印杆108是在其自己的辊子、轮子或脚轮上的打印头支架， 允许打印头支架108独立于机柜102移动，机柜102包括它自己的辊子、轮子 或脚轮。如本文所用，用于打印的“基材”不一定是连续基材并且可以包括分立 的包装和产品(例如，在生产和/或包装线上的传送带上移动经过打印头110)。
31.打印的图像可以包括字母和/或数字字符(例如，日期代码或文本序列号)、 条形码信息(例如，一维或二维条形码)、图形、标志等。控制器装置(例如， 作为稍后参考图9a-9b讨论的)包括电子设备(例如控制电路)，其可以包括 一个或多个执行指令(例如，存储在电子设备的存储器中)以控制打印系统100 的操作的处理器。合适的处理器包括但不限于微处理器、数字信号处理器(dsp)、 微控制器、集成电路、专用集成电路(asic)、逻辑门阵列和开关阵列。电子设 备还可以包括一个或多个存储器，用于存储由一个或多个处理器执行的指令和/ 或用于存储在打印系统100的操作期间开发的数据。合适的存储器包括但不限 于随机存取存储器(ram)、闪存ram和电子只读存储器(例如，rom、eprom 或eeprom)。
32.基板可以是添加到产品的标签、产品的包装材料(在将产品放入包装之前 或之后)和/或产品本身的表面。例如，基板可以是包含一种或多种产品的瓦楞 纸板箱。因此，打印头110可以相对于一个或多个产品线在打印杆108上重新 定位和/或重新定向，产品线包括传送带和/或其他产品移动机构，其通过设备移 动产品。该设备可以是产品制造设备、产品分销设备和/或其他工业/商业设备/ 建筑物，并且产品线可以包括产品包装系统、产品分拣系统和/或其他产品处理 /管理系统。应当理解，打印系统100仅是一个示例，并且可以使用许多其他合 适的结构来构造采用本文所述的打印头系统和技术的打印系统。
33.图2示出了传统的单级油墨容器200的示例。容器200限定了腔室230， 该腔室230被配置为容纳一定量的热熔墨240。在所示的实施方式中，墨的量 具有大约1.5升的体积。
在加热和冷却期间，许多热熔墨相对于腔室230的壁 (例如铝壁)膨胀和收缩。容器200还包括加热元件220，其可以具有在400 瓦(w)到800w之间的额定瓦数(例如，表示设备可以安全地连续处理的最大功 率)。通常，单级油墨容器200可以位于打印系统的油墨容器内，例如之前参考 图1描述的油墨容器。
34.图3a-3b示出了两级油墨容器300的示例。油墨容器300可以与dod打 印系统一起使用，例如之前参考图1(例如位于油墨容器内)描述的打印系统100 或稍后参考图9a描述的打印系统900。
35.容器300限定了容纳油墨的腔室，该腔室具有第一部分330a和第二部分 330b。第一部分330a形成主容器并且第二部分330b形成副容器。如图所示， 第一部分330a大于第二部分330b。第一部分330a被设计成容纳第一量的油墨 340a，而第二部分330b被设计成容纳第二量的油墨340b。在图示的实施方式 中，第一量的油墨具有1.35升(l)的体积，并且第二量的油墨具有120毫升(ml) 的体积。然而，在其他实施方式中，第一部分330a和第二部分330b的尺寸被 设计成容纳更多或更少量的油墨。在一些情况下，基于打印需要，第二量的油 墨的体积大于120ml以在短的加热时间后为打印提供足够的油墨可能是有利 的。第一部分330a和第二部分330b的尺寸可基于诸如打印需要、墨收缩百分 比和所用墨的熔点等因素。
36.油墨容器300由导热材料制成，例如铝。容器300包括配置为加热容器的 加热元件320。在一些实施方式中，加热元件320具有在200w和800w之间 的额定功率瓦数。在一些实施方式中，加热元件320包括48伏(v)直流(dc)加 热器。尽管所示实施方式仅包括一个加热元件320，但在其他实施方式中，容 器300包括不止一个加热元件320(例如，诸如参考图6描述的实施方式)。 第一部分330a和第二部分330b由障碍件332隔开。
37.参考图3b所示，第二部分330b包括第一导热表面331a和第二导热表面 331b，它们以偏移量(d)分开偏移量(d)可以基于多种因素，例如期望的热传递 速率、油墨的熔点、油墨收缩百分比和由特定打印系统强加的实际限制等。在 所示的实施方式中，障碍件332包括一个或多个开口332b，其允许熔化的油墨 从第一部分330a流到第二部分330b。第二部分330b还包括入口端口333，该 入口端口333可以经由泵和油墨管线(例如，如稍后参照图9a所述)与打印 系统的打印头流体连通。尽管所示实施方式描述了包括开口332b的障碍件332， 但在一些实施方式中，障碍件332不包括任何开口。在这样的实施方式中，部 分330a、330b中的每一个包括与打印头流体连通的相应入口。
38.在使用容器300的打印系统(例如，先前参考图1描述的打印系统100和稍 后参考图9a描述的打印系统900)启动期间，导致加热元件320开始加热容器 300，从而加热第一部分330a和第二部分330b内的油墨。一旦第二部分330b 内的油墨达到其峰值熔点(～60℃)，液相中的对流加速导热过程并在3-5分钟 内将油墨温度升高至～120
°
。第二部分330b的熔化油墨通过入口端口333离开 容器300并且流向打印系统的打印头(例如，如稍后参考图9a所述)。该油墨体 积连同第一部分330a中的部分熔化油墨可以在相当长的时间(例如，最多45 分钟)内满足典型的打印需求(例如，最多3.75毫升/分钟)。该间隔可以允许 第一部分330a中心的未熔化的固体墨块熔化并流过一个或多个开口332b，补 充第二部分330b以确保连续打印。
39.使用容器300(或本说明书中讨论的其他容器，例如如稍后参考图6和 8a-8b讨论
的容器)的打印系统(例如前面参考图1描述的打印系统100和后 面参考图9a-9c描述的打印系统900)可以支持在短加热期(例如，小于或等 于15分钟)结束时的打印，因为容器300的设计可以提供足够的熔化油墨量， 以便在短暂的加热期后继续打印。容器300中的第二部分330b(或容器600和 800中的第二部分630b和830b)防止一些热熔墨在冷却期间从铝壁收缩。这可 以确保固体热熔墨在冷启动期间始终与第二部分330b的壁(例如铝壁)接触，从 而促进来自周围壁的热传导。此外，与传统技术不同的是，在熔化期间，容器 300的设计可降低在短加热期内未熔化的固体油墨块堵塞入口端口333(它可以 与泵流体连通，将熔化的油墨泵送到打印头)并使打印系统处于缺料状态。
40.图4示出了与图3a-3b的两级油墨容器相关的模拟结果400。图4所示的 区域401-406的近似温度范围，如下表所示。
[0041][0042][0043]
如图所示，额定功率为700w的加热元件可用于加热容器300 900秒(15 分钟)。在15分钟时，两级容器300中第二部分330b内的整个油墨体积舒适 地高于其峰值熔点(60℃)(例如区域401)。在15分钟结束时，第二部分330b 的熔化油墨可以开始通过入口端口333被泵送到打印系统的打印头以进行打印 操作。如图4还示出，第一部分330a中的一些油墨也已经熔化(例如，区域402)。 当油墨开始离开该部分330b时，该熔化的油墨可以流过开口332b以补充第二 部分330b中的油墨量。因此，连续打印操作可以在15分钟时开始，同时提供 足够的熔化油墨量以给第一部分330a内部的油墨足够的时间变得完全熔化，这 可以降低在15分钟加热期后的连续打印操作期间未熔化的油墨阻塞入口333 和错误地使打印系统缺料的风险。
[0044]
图5a是曲线图500a，其示出了在使用图3a-3b的两级墨容器300的示例 期间温度随时间的增加。参考图5a，曲线图500a示出了在环境温度为21℃的 环境中使用400w加热器加热容器300的第一和第二部分330a、330b的油墨的 实验。使用位于第一部分330a和第二部分330b中的每一个的中心的热电偶收 集温度数据。虚线曲线501a图示了在第二部分330b的中心处的热熔墨的瞬态 温度特性，而实线曲线502a图示了在第一部分330a的中心处的热熔墨的瞬态 温度特性。如图所示，当使用单个400w加热器时，第二部分330b中的基本上 所有油墨在大约22分钟时达到其峰值熔点(60℃)，而第一部分330a中的基本 上所有油墨在大约55分钟达到其峰值熔点。
[0045]
图5b是示出在环境温度为24℃的环境中使用600w加热器加热容器300 的第一和第二部分330a、330b的油墨的实验的曲线图500b。使用位于第一部 分330a和第二部分330b中的每一个的中心的热电偶收集温度数据。虚线曲线 501b图示了在第二部分330b的中心处的热熔墨的瞬态温度特性，而实线曲线502b图示了在第一部分330a的中心处的热熔墨的
瞬态温度特性。如图所示， 当使用单个600加热器时，第二部分330b中的基本上所有油墨在大约16分钟 时达到其峰值熔点(60℃)。
[0046]
油墨容器300的设计还允许用于多种不同类型的油墨的更快的启动时间。 例如，与具有相对较低熔点的油墨相比，油墨容器300可以与具有较高熔点的 油墨一起使用，而对启动时间没有显着影响。
[0047]
图6示出了两级油墨容器600的示例。油墨容器600可以与dod打印系 统一起使用，例如之前参考图1描述的打印系统100或者之后参照图9a描述 的打印系统900。
[0048]
容器600包括第一部分630a和第二部分630b，由具有一个或多个开口(未 示出)的连续障碍件650隔开以允许油墨从第一部分630a流到第二部分630b。 容器600类似于先前参照图3a-3b描述的容器300，除了第二部分630b的长度 (l)相对于图3a-3b的第二部分330b延伸之外，并且容器600包括相对的两个 加热元件640a、640b。这种延长的长度对传热速率可能没有(或最小)影响， 因为该速率主要直接取决于宽度(d)，其与图3 3a-3b的容器300相同。当 与图3a-3b(在图示的实施方式中，第二部分630b能够容纳高达263ml的油 墨)的容器300相比，这种修改可以使第二部分630b中的油墨体积增加一倍以 上，并且与传统技术相比，允许在更短的加热时间(例如，小于或等于15分钟) 之后，甚至在容器600中的初始油墨液位较低时(例如，距容器600底部大 约10毫米(mm))打印。容器600中的第二部分630b(或容器300和800中的 第二部分330b和830b)可以防止一些热熔墨在冷却期间从第二部分630b的壁 收缩。这可确保固体热熔墨在冷启动期间始终与第二部分630b中的壁(例如铝 壁)接触，促进来自周围壁的热传导。此外，使用两个加热元件640a、640b可 以促进多级加热过程，其中加热元件640a、640b在启动时被打开以引起更快的 加热，然后加热元件640a、640b中的一个可以被一段时间后关闭，以促进节能 和在所需温度下进行有效的热量调节。在一些实施方式中，两个加热元件640a、640b具有相似的额定瓦数(例如，两者都可以具有400w的额定值)。在一些 实施方式中，两个加热元件640a、640b具有不同的额定功率(例如，一个可以 具有400w的额定值而另一个可以具有800w的额定值)。
[0049]
图7示出了图6的两级油墨容器600的模拟结果700。模拟结果700显示 了在15分钟结束时使用两个400w加热元件640a、640b的油墨容器600的温 度分布。图7所示的区域701-706的近似温度范围如下表所示：
[0050][0051]
如图所示，第二部分630b中的大部分油墨在15分钟后被加热到超过其峰 值熔点(60℃)(参见例如区域701和702)，因此即使大部分油墨处于第一部分 630a保持远低于其峰值熔点温度(参见例如区域703-705)也可以开始打印。
[0052]
图8a-8b示出了两级油墨容器800的示例。油墨容器800可以与dod打 印系统一起使用，例如之前参考图1描述的打印系统100或之后参照图9a描 述的打印系统900。
[0053]
参照图8a，容器800包括第一部分830a、第二部分830b、第一加热元件 820a和第二加热元件820b。容器800类似于先前参考图6描述的容器600，除 了第一部分830a和第二部分830b由与连续障碍件相反的挡板障碍件850隔开 之外。挡板障碍件850可以在挡板障碍件的相应端部提供两个开口852a、852b 以允许油墨从第一部分830a流到第二部分830b。这些开口852a、852b可以使 第一部分830a能够在短加热时间段(例如，小于或等于15分钟)之后立即补 充第二部分830b。即使在初始油墨量较低时(例如，距容器800底部大约10毫 米)，这也可以允许连续打印。容器800的第二部分830b(或容器600和300 中的第二部分630b和330b)可以防止一些热熔墨在冷却期间从铝壁收缩。这 可以确保固体热熔墨在冷启动期间始终与第二部分830b的壁(例如铝壁)接触， 从而促进来自周围壁的热传导。此外，容器800的设计可以促进颜料油墨的使 用，因为挡板障碍件850端部上的开口852a、852b允许液体油墨在第一部分 830a和第二部分830b之间再循环(由搅拌器880辅助)以避免重颜料的沉淀。
[0054]
容器800包括两个设计尺寸dl、d2。第一设计尺寸d1代表在挡板障碍件 850的端部处的开口852a、852b的宽度。尽管在所示实施方式中，尺寸d1对 于开口851a、852b两者是相同的，但在一些实施方式中，这些开口的宽度是不 同的。在一些实施方式中，第一设计尺寸d1被限制(例如，小于或等于15mm) 以确保在短加热期(例如，小于或等于15分钟)之后第二部分830b的边缘上 的油墨完全熔化。如果该尺寸d1的尺寸基本上受到限制(例如，小于10mm)， 则可以提高传热性能，但可能会阻碍颜料油墨从第一部分830a到第二部分830b 的再循环。在一些实施方式中，该尺寸d1固定为15mm以优化关于部分830a、 830b之间的油墨再循环的热传递性能。尽管在其他实施方式中尺寸d1可以大 于或小于15mm，但是在一些实施方式中尺寸d1可以被限制为不超过15mm以 确保第二部分830b中的墨的适当熔化。
[0055]
第二设计尺寸d2代表挡板障碍件850的面向第二部分830b的表面851与 容器800的沿着第二部分830b的长度延伸的表面831之间的距离。第二尺寸 d2可以直接影响第二部分的传热性能。较小的d2尺寸可以确保第二部分内良 好的热传递，但会限制连续打印的短加热时间(例如，小于或等于15分钟)后 的熔融墨量。在一些实施方式中，该尺寸d2被限制在12-20mm之间以优化传 热性能，同时考虑到在较短加热时间之后连续打印所需的油墨量。
[0056]
图9a-9c示出了dod打印系统900的示例。前面参考图1描述的打印系 统100可包括图9a-9c中示出的打印系统900的一个或多个组件。打印系统900 包括熔化室910、保持室920、供墨系统930、光学传感器902、电磁门锁905 和一个或多个打印头950。系统900包括控制器电路960，其被配置为控制系统 900的一个或多个组件的操作。
[0057]
熔化室910可以被配置为接收和保持油墨瓶901。油墨瓶901可以是例如1 升的可回收聚丙烯瓶。瓶901可以填充900ml 125℃的熔化墨。然后油墨可以在 瓶901中冷却至固态并且在冷却期间体积收缩约14％。熔化室910的进入由电 磁门锁905和油墨门锁定开关906控制。将油墨装入系统900可以从进入熔化 室910开始(例如，通过打开室910的门)和将瓶子901装载到熔化室910中。 熔化室910被机械地设计成防止进入装置(例如门)处于打开状态的可能性。这 可以降低当熔化室910开始加热(这可以导致125℃的操作温度)时对操作者 造成灼伤的风险并且可以防止灰尘污染进入系统910。
[0058]
为了防止用户接触熔化室910的加热部分，电磁锁905物理地锁定通向熔 化室910
的通路。在一些实施方式中，当电源被移除时电磁锁905默认为锁定 状态并且只有当电磁锁905通电时才打开。在一些实施方式中，在熔化循环期 间，当熔化室910中的温度升至高于69.9℃时，开关906接合电磁门锁905。 在一些实施方式中，当熔化室冷却至低于70℃时，它可以考虑到对用户的安全， 电磁门锁905被脱开，从而可以取出空的油墨瓶901，并且可以添加新的油墨 瓶901。为了在熔化一瓶油墨901之后冷却熔化室910，可以使用具有脉宽调制 (pwm)和转速计的68立方英尺/米(cfm)24v dc冷却风扇903直接在熔化区域 吹冷空气。pwm可以在25khz(khz)下工作，占空比为99％。
[0059]
熔化室910包括一个或多个加热元件913，该加热元件913被配置为加热 熔化室910以使油墨瓶901中的油墨熔化并流出瓶901。在一些实施方式中， 一个或多个加热元件913保持关闭，直到新的瓶901的油墨被熔化。在一些实 施方式中，一个或多个加热元件913包括48vdc、200w的加热器。在一些实 施方式中，加热元件913以筒式加热器的形式提供。熔化室910包括第一硬接 线热敏电阻911和第一冗余硬接线热敏电阻912，它们被配置为感测过热状况 (例如，由于失控的加热元件)并关闭一个或多个的加热元件913。
[0060]
参考图9c中，光学传感器902与熔化室910一起使用以检测油墨瓶901 的存在。光学传感器902可发射具有第一相位的光学信号902a，其可被后向反 射元件902b(例如反光带)在第二阶段返回到光学传感器902。如果光学传感 器902检测到第二阶段，则可以确定(例如，通过控制器电路960)熔化室910 中没有油墨瓶901。油墨瓶901可以在插入熔化室910中时放置在光学传感器 902和后向反射元件902b之间，阻挡光信号902a的反射或导致光信号902a以 不同于第二相位的相位反射。在这种情况下，可以确定油墨瓶901存在于熔化 室910中。
[0061]
返回参考图9a，保持室920与熔化室910流体连通并且被配置为接收从瓶 901流出的熔化的油墨。在一些实施方式中，保持室920包括本说明书前面描 述的容器300、600、800之一。因此，保持室920可以包括被配置为容纳第一 量的墨的第一部分和小于第一部分并被配置为容纳小于第一量的第二量的墨的 第二部分。保持室920还包括一个或多个加热元件923，其可包括本说明书中 先前描述的加热元件320、640a、640b、820a、820b中的一个或多个。一个或 多个加热元件923被配置为加热保持室920以使保持室920中的油墨熔化。在 示出的实施方式中，保持室920的一个或多个加热元件923包括48vdc、400w 的加热器和48vdc、200w的加热器。当在冷启动(例如，从环境条件启动系统 900)期间使用400w加热器和200w加热器两者时，所示布置可以促进15分钟 的启动时间。在一些实施方式中，一旦保持室920已经达到阈值温度(例如， 125℃)，400w加热器可以被关闭(例如，通过控制器电路960，如稍后讨论 的)并且可以使用200w加热器以维持阈值温度。保持室920包括第二硬连线 热敏电阻921和第二冗余热敏电阻922，它们被配置为感测过热状况(例如， 由于失控的加热元件)并关闭到一个或多个加热元件923的电源。
[0062]
如前所述，在一些实施方式中，保持室920包括铝片金属容器，其设计成 将保持室920分成第一部分和较小的第二部分，其中在冷启动后15分钟内可以 熔化足够的油墨以方便清洗和打印操作。如果保持室920中的一部分油墨是液 体，则可能发生油墨泵送。在一些实施方式中，第二部分的尺寸被设计成使得 足够的油墨能够在15分钟的预热时间之后熔化以将油墨泵送到4个打印头，相 当于每个打印头进行3次1.5秒的清洗。
[0063]
保持室920还包括油墨液位传感器924，其被配置为感测保持室920中剩 余的油墨
量。在所示实施方式中，油墨液位传感器924包括浮动双位置液位传 感器，其包括两个开关924a,924b。在一些实施方式中，传感器924使用不锈钢 制造并且结合包含在传感器924的轴内的两个单刀单掷簧片开关924a、924b。 位置感测可以由传感器924携带的磁铁激活。当传感器924在开关924a、924b 之一附近，磁场导致开关弯曲并且接触以闭合常开开关，或断开常闭接触。顶 部和底部簧片开关924a、924b都是常开的。当传感器924与顶部固定夹接触时， 顶部簧片开关924a被激活(闭合)。当浮子与底部固定夹接触时，底部簧片开 关924b被激活(闭合)。传感器924被配置为感测三个条件：(1)油墨液位已 满，当顶部开关924a闭合且底部开关924b打开时检测到该值；(2)油墨液位 ok(这可以表示，例如，保持室920包含至少一个阈值油墨填充量，例如至少 30％被油墨填充)，当开关924a、924b都打开时检测到该值；(3)油墨液位空， 当顶部开关924a打开而底部开关924b闭合时检测到该值。传感器924可以被 配置为激活打印系统900的警报模块904，例如，在警报塔上，以向打印系统 900的用户指示保持室920中的油墨液位。警报模块904可以例如，包括一个 或多个配置为发出可听声音的彩色灯或扬声器。
[0064]
因为所示的油墨传感器924被配置为漂浮在油墨中，所以当保持室920中 的油墨液位下降时，导致传感器924移动到各种开关位置。在一些实施方式中， 当油墨液位传感器924在油墨中冻结或当油墨液位传感器924漂浮在熔化的油 墨中时，它将给出真实读数。但是，当油墨从冻结状态转变为熔化状态时，油 墨量传感器可能会给出错误的油墨量空读数。即，当保持室920中的油墨熔化 时，油墨液位传感器924周围的油墨可以保持固态，因为传感器的热质量可以 从其周围的油墨吸走热量。从油墨液位传感器924悬挂的较浓的油墨可能导致 传感器924沉入熔化的油墨中。因此，下表的条件可用于读取油墨液位传感器 924：
[0065][0066]
供墨系统930包括第一止回阀932、活塞泵934、行程开关933、第二止回 阀935、歧管936、过滤器931和油墨管线940。油墨从保持器通过腔室920在 被泵送到打印头950之前通过过滤器931(其可以是不锈钢过滤器)。在一些实施 方式中，过滤器931是10微米的绝对过滤器，具有20平方英寸的有效过滤面 积。在一种实施方式中，过滤器931在5和10微米之间。
[0067]
活塞泵934包括用于将油墨从保持室920泵送到油墨管线940的电机。在 图示的实
施方式中，电机是24v有刷dc电机。它能够以3500rpm的速度运行， 并以190:1的齿轮比驱动5档齿轮组。偏心轮可以连接到电机的轴上。偏心轮 的转动可以带动活塞泵934的活塞上下运动，从而可以通过过滤器931和第一 止回阀932(可以是2psi不锈钢止回阀)从保持室920中吸取油墨进入泵934 的活塞腔。然后活塞将油墨通过第二止回阀935(可以是2psi不锈钢止回阀) 推出腔室，进入歧管936，歧管936连接到油墨管线940。行程开关933(有时 称为限位开关933或原始位置传感器933或泵行程计数开关933)被配置为指 示连接到油墨泵电机轴的偏心轮何时具有完成了一次旋转。在一种实施方式中， 活塞泵包括24vdc齿轮电机。
[0068]
油墨管线940包括1至4条油墨管线。在一些实施方式中，油墨管线使用 无缝的完全退火的“316”不锈钢管制造。在一些实施方式中，油墨管线940用作 允许油墨流到打印头950的被动阀。如图所示，油墨管线940包括加热器941 以确保油墨管线940中的油墨不会被冻结和堵塞油墨管线940。
[0069]
在一些实施方式中，打印头950包括本说明书中先前讨论的一个或多个打 印头，例如先前参考图1讨论的打印头110。打印头950还包括一个或多个加 热元件951，用于加热打印头950的油墨(例如，存储在打印头950的储液器 中的油墨)。
[0070]
保持室920还包括减压阀925以释放由止回阀932、935和歧管936建立的 保持室920的压力。例如，在冷启动期间，系统900的部件可以以特定顺序加 热以防止油墨膨胀压力损坏系统900的组件。保持室920的加热元件923仅在 打印头950和油墨管线940到达第一阈值温度(例如，80℃)之后才会被激活。 这会在保持室920的加热元件923被激活之前产生延迟时间。为了减少整个 系统900的预热时间，并在较短的加热时间(例如，小于或等于15分钟)后便 于打印操作，可以在最开始激活保持室920的加热元件923。为了促进这一点， 可以使用泄压阀925来释放从止回阀932、935和歧管936建立的油墨压力。 在所示的实施方式中，泄压阀925安装在保持室920中并额定压力达到300psi 并在达到约260psi时立即释放压力。在一种实施方式中，泄压阀的额定压力为 20巴。
[0071]
减压阀925可以有各种实施方式，并且在一些实施方式中，不需要减压阀。 图9d示出了，在一些实施方式中，如何解决启动时保持室中的油墨膨胀产生 问题的示例。热熔油墨从固态到完全熔化状态可以膨胀10％。入口止回阀后的 总油墨量约为7.7毫升。因此，在某些情况下，这会产生0.77毫升需要容纳 的体积膨胀，这样做允许系统在t＝0时开始加热idm，而不必先加热打印头 储液器和油墨管线。在图9d中，泵腔室981与垂直轴982流体连通。四个水 平轴983与垂直轴982流体连通。容积984没有被配件占据。在一个示例中， 泵腔室981高6毫米，直径19.0毫米，体积为1.70毫升。垂直轴982高122 毫米，直径6.35毫米，体积为3.86毫升。水平轴983长41.7毫米，直径3.175 毫米。每个容量为1.32毫升。容积984长1.55毫米，直径13.1毫米，体积为 0.84毫升。
[0072]
图9e示出了止回/减压阀985和对应安装孔986的示例的细节。注意，可 以使用各种尺寸和标称开启压力，例如下表中所示：
[0073]
部件标号标称破裂压力pchr5510020s20巴(290psl)pchr5510040s40巴(580psl)pchr5510060s60巴(870psl)pchr5510080s80巴(1160psl)
pchr5510100s100巴(1450psl)
[0074]
在一些实施方式中，用于保持室的止回/减压阀使用内角孔987构造，如图 9f所示。这具有简单的优点，因为不需要额外的部件。然而，这种方法的缺点 是需要多轴机床，因此可能会增加制造成本。
[0075]
在一些实施方式中，用于保持室的止回/减压阀使用交叉钻孔的交叉孔988、 989构造，如图9g所示。交叉钻孔方法将使用一个带有o形密封压盖的塞子， 将泄压阀插入其中，管螺纹塞密封大孔并固定泄压阀塞组件，孔塞密封交叉钻 孔。
[0076]
在一些实施方式中，用于保持室的止回/减压阀使用具有外部排放口的底部 插入构造，如图9h所示。将减压阀990放置在垂直歧管轴991的底部可以允 许监控功能以及油墨量和速度。请注意，此方法可用于测试新设计的保持室， 以确定是否需要泄压阀，如果需要，应具有哪些特性。在确认减压阀之后，可 以将减压阀移动到前面提到的两个位置之一，保持在同一位置以在部署的打印 系统中有效使用，或者完全消除。此外，如图9h所示和描述，阀门可旋入管 接头凸台密封件。在一些实施方式中，管接头凸台密封件如图9i、9j和9k所 示。接头端可符合as4395。参考图。如图9i所示，位置p可以包括0.015英 寸半径的螺纹跳动。在倒角c处，六角平面的倒角释放量可以在15
°
+/-5
°
以内。 半径r可以在0.016到0.031英寸之间。如图9j所示，当在以直径l测量时。 前表面可以在0.010t.i.r.(total indicated runout全跳动值)以内与螺纹p.d.成 方形。参考图9k，直径d可在0.005t.i.r.以内与螺纹p.d.同心。完成的锥形 沉孔应无纵向和螺旋刀具痕迹。可允许最大100微英寸的环形工具标记。
[0077]
参考图9b，如前所述，控制器电路960可以被实施为硬件或固件并且被配 置为操作系统900的若干部件。在所示实施方式中，控制器电路960经由总线 970通信地联接到热敏电阻911、912、921、922，光学传感器902，加热元件 913、923、941、951，油墨量传感器924，门锁905，打印头950和泵934。因 此，控制器电路960能够操作这些部件。在一些实施方式中，控制器电路960 包括之前参考图1描述的控制设备和控制电子设备。控制器电路960被配置为 启动系统900的启动序列。启动序列可以是基于温度的并且通过测量温度与时 间的关系来利用油墨特性。在一些实现中，开始启动序列包括以下内容：
[0078]
1.在t＝0(例如，当用户打开打印系统900的电源时)，如果保持室920 的温度《50℃，则控制器电路960检查传感器924以查看系统900是否处于油 墨耗尽的情况。该信息可用于确定系统900是否将具有15分钟的加热时间，或 者是否必须在打印开始之前熔化新的油墨瓶901。
[0079]
2.在t＝0时，所有打印头加热器951被激活，并且保持室920的两个加 热元件923(在所示实施方式中，其包括400w加热器和200w加热器)被激活。 当一个或多个打印头950中的任何储存器的油墨达到第一阈值温度(例如， 80℃，可以是t＝0之后大约6分钟)时，油墨管线940的加热元件941对应于 那些打印头950被激活。在一些实施方式中，80℃可以提供安全裕度以允许油 墨从油墨管线940膨胀到打印头950储存器中而不损坏任何部件。在一些实施 方式中，油墨不需要完全是液体，只要是足以允许油墨膨胀到打印头950储存 器中的液体即可。
[0080]
3.一旦保持室120的温度达到第二阈值温度(例如，125℃)，油墨管线940 的加热元件941被停用并且使保持室120的加热元件923调节保持室920的温 度处于期望的温度
(例如，125℃)。
[0081]
4.一旦打印头950的每个加热元件951达到125℃，将打印头温度调节在 期望的温度(例如，125℃)。
[0082]
5.当打印头950和保持室920的所有加热元件923、951都调节在期望温 度时，控制器电路960可以使系统进入空闲状态。
[0083]
6.进入空闲状态后，控制器电路960可以在检查传感器924之前等待阈 值时间(例如，30分钟)，以确保保持室920中的所有油墨都熔化并且传感器 924是漂浮在熔化的油墨中。
[0084]
7.在进入空闲状态时，控制器电路960可以使保持室920加热元件923 的200w加热器接管保持室920的温度控制。在一些实施方式中，保持室920 的温度可以保持在125℃+/-5℃的设定点范围使用加热元件923的200w加热 器。如果温度下降到设定点范围的低阈值以下，则控制器电路960可以激活 400w加热器加热元件923使温度回到设定点范围内。
[0085]
所描述的启动顺序可用于冷启动和打印器长时间关闭(例如，超过一个小 时)然后重新启动的情况，例如维修过滤器931。加热序列的目标可以是在15 分钟内开始打印，同时还确保冻结的油墨的膨胀不会损坏系统900的任何组件。 在一些实施方式中，如果传感器924在t＝0处指示油墨已空状态，控制器电路 960可以启动油墨熔化循环。在一些实施方式中，直到传感器924至少指示油 墨可用状态(例如，保持室920包含阈值量的油墨，例如被填充至少30％)才 能开始打印。
[0086]
在一些实施方式中，如果传感器924在启动时由于油墨温度》50℃而没有 被读取，导致潜在的错误油墨空读数(如前所述)，并且传感器924指示油墨 已空状态，传感器924直到进入空闲状态30分钟后才被读取并且不会启动瓶子 熔化。然而，如果传感器924指示油墨可用状态或油墨已满状态，则控制器电 路960可以激活泵模块932并且可以将油墨泵送到打印头950，相当于每个打 印头950三次1.5秒的清洗。
[0087]
在一些实施方式中，一旦保持室920的加热元件923的400w加热器被停 用，熔化室910的加热元件913被激活以保持在系统900的规定功率预算内(即， 在一些实施方式中，保持室920加热元件923和熔化室910加热元件913的400w 保持加热器绝不会同时通电)。在一些实施方式中，保持室920的加热元件923 的400w加热器优先于熔化室910的加热元件913，并且如果保持室920的加 热元件923的400w加热器需要通电以使保持室920回到先前描述的设定点范 围，在该持续时间期间停用熔化室910的加热元件913。
[0088]
图10a-10c示出了操作dod打印系统的方法1000a、1000b的示例。在一 些实施方式中，本说明书中描述的控制器电路(例如参考之前图9a-9c描述的 控制器电路960)被配置为执行包括方法1000a、1000b的一个或多个部分的操 作。参照图10a-10b，方法1000a包括：使1010的打印系统的保持室被加热到 第一阈值温度；使1020的打印系统的打印头被加热到第一阈值温度；在确定 1022的打印头已被加热到第一阈值温度之后，使1030的油墨管线被加热；在 确定1021的打印头被加热到第二阈值温度之后，调节1023将打印头加热到期 望的调节温度；在确定1011的保持室已经加热到第一阈值温度之后，在调节温 度下调节1012的保持室的加热。
[0089]
参照图10a，在1020，使用至少一个加热元件将打印系统的打印头加热到 第一阈值温度。在一些实施方式中，第一阈值温度是125℃。在1021，确定打 印头是否达到小于第
一阈值温度的第二阈值温度。在一些实施方式中，第二阈 值温度是80℃。在1030，在确定1021已经达到第二阈值温度之后，使用至少 一个加热元件来加热油墨管线。在1022，确定打印头是否已被加热到第一阈值 温度。在1023，在打印头已经被加热到第一阈值温度之后。在确定1023打印 头已被加热到第一阈值温度之后，在1023处，使用至少一个加热元件将打印头 调节在期望的调节温度范围内。在一些实施方式中，期望的调节温度范围为 125℃+/-5℃。
[0090]
参照图10b，在1010，至少一个加热元件用于将打印系统的保持室加热到 第一阈值温度。在一些实施方式中，加热1010和加热1020同时开始。在一些 实施方式中，加热1010和加热1020的启动时间相对于彼此延迟。在1011，确 定保持室是否已被加热到第一阈值温度。在1012，在确定1011保持室已经被 加热到第一阈值温度之后，至少一个加热元件被用于将保持室调节在期望的调 节温度范围。
[0091]
参照图10c，方法1000b包括确定1040打印系统的保持室中的当前油墨量， 确定1041油墨量是否超过油墨量阈值，如果确定油墨量超过油墨量阈值，执行 1042图10a-10b的方法1000a，如果确定油墨量未超过油墨量阈值，使1043 的熔化室被加热。
[0092]
在1040，一旦打印系统通电但在加热保持室和打印头之前，使用例如浮动 传感器(例如浮动传感器924前面参考图9a讨论过)来确定在保持室内的油 墨量。
[0093]
在1041，确定1040确定的油墨量是否超过油墨量阈值。在一些实施方式 中，确定墨量超过油墨量阈值包括确定浮动传感器至少指示“油墨液位正常”读 数，如之前参考图9a-9b所讨论的。在一些实施方式中，确定油墨量没有超过 油墨量阈值包括确定浮动传感器指示“油墨液位空”读数，如之前参考图9a-9b 所讨论的。
[0094]
在1042，在确定1041油墨量超过油墨量阈值之后，执行图10a-10b的方 法1000a。在1043，在确定1041油墨量没有超过油墨量阈值后，使用至少一 个加热元件加热熔化室，使容纳在熔化室中的瓶子中的油墨熔化并补充油墨量。 保持腔室中的油墨，如前面参考图9a所讨论的那样。。一旦保持室被补充， 则执行方法1000a。
[0095]
如本文所用，“保持室”包括可保持油墨的任何腔室。如本文所用，“熔化室
”ꢀ
包括油墨可在其中熔化的任何室。
[0096]
尽管本说明书包含许多实施细节，但这些不应被解释为对本发明的范围或 可能要求保护的范围的限制，而是对本发明的特定实施例特有的特征的描述。 本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组 合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任 何合适的子组合在多个实施例中实现。此外，虽然上述特征可能被描述为在某 些组合中起作用，甚至最初要求保护，但在某些情况下可以从组合中删除一个 或多个来自要求保护的组合的特征，并且要求保护的组合可以针对子组合或变 体的一个子组合。因此，除非另外明确说明，或者除非本领域普通技术人员的 知识清楚地另有说明，否则上述实施例的任何特征可以与上述实施例的任何其 他特征组合。因此，虽然已经描述了本发明的特定实施例，但其他实施例也在 所附权利要求的范围内。此外，所描述的系统和方法可应用于打印器技术之外， 例如一般应用于流体喷射装置。