專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)纖維擠壓來(lái)制造固體墨棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及相變噴墨打印機(jī)、該噴墨打印機(jī)中所用的固體墨棒，以及 用于制造該墨棒的方法。
技術(shù)背景固體墨或相變墨打印機(jī)通常容納固體形式的墨，或是片狀或是墨棒。固體 墨片或墨棒被放置在進(jìn)料槽中，進(jìn)料機(jī)構(gòu)將固體墨傳送給加熱裝置。固體墨棒 要么由重力進(jìn)給，要么由彈簧推動(dòng)經(jīng)皿料槽移向加熱裝置的加熱板。加熱板 將撞于其上的固體墨熔融成液體，該液體被傳遞給打印頭以便噴射到記錄介質(zhì)上。用于彩色打印的相變墨通常包括相變墨載體組分，其與兼容色變墨的著色 劑相結(jié)合。在特定實(shí)施例中，彩色相變墨系列可以通過(guò)將墨載體組分與兼容的 減色法三原色著色劑相結(jié)合而制得。減色法三原色相變墨包括四種組成染料， 即青色、品紅色、黃色和黑色，盡管墨的顏色并不局限于這四種。這些減色法 三原色墨可通過(guò)使用一種染料或染料的混合而制得。例如，品紅色可fflil使用紅色翻蝶料的混合物獲得，而黑色可以ilil混合數(shù)種染料而獲得。當(dāng)前使用的墨棒通常通過(guò)成形槽和流動(dòng)填充工藝進(jìn)行制造。在這種方法 中，組成染料和載體組分被加熱至液態(tài)，然后注入到其內(nèi)部形狀與所需成品墨 棒的外形相一致的槽中。如果需要，該槽也可以具備縮進(jìn)和突出，以便在墨棒 上形成鍵控和編碼特征。這種制造方法允許形成非線(xiàn)性的外形，盡管墨棒的尺 寸也可以變化超出所需容差范圍之外。對(duì)墨不均勻的冷卻會(huì)導(dǎo)致不良的高度控 制和應(yīng)力裂紋。具體來(lái)說(shuō)，熔融墨和載體的夕卜層將熱輻射給外部空氣，并較之 混合物的內(nèi)部冷卻得更快。當(dāng)頂面敞開(kāi)且以不同于側(cè)面和底面的槽周?chē)鷧^(qū)域的3!M來(lái)冷卻時(shí)，這種情況會(huì)變得更糟。此外，按照這種方法不能在頂面上形成 特征。頂面幾乎總是凝固成不可控制的、非平面的形狀，這樣墨棒與墨棒之間 以及橫切墨棒的區(qū)^高度上發(fā)生改變。不良的高度控制使得墨棒在處理和傳 輸期間、甚至在打印機(jī)或圖像裝置的操作期間不合需要地放置。盡管有這些局 限，流動(dòng)填充工藝還是獲得應(yīng)用，因?yàn)樗浅flil且節(jié)省成本。擠壓工藝是另 外一種非?？旖萸医?jīng)濟(jì)的大量生產(chǎn)方法。然而，擠壓法形成的是僅僅在縱向方 向上結(jié)合有特征的類(lèi)型。垂直于送料方向的特征不能夠直接得以制造。 發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)實(shí)施例中， 一種制造用于相變噴墨成#^ 的墨棒的方纟跑括將 相變墨材料加熱至擠壓纟驢，相變墨材料在此 鵬下處于可延展的狀態(tài)。接著， 加熱后的墨材料被擠壓穿過(guò)擠壓口由此形成擠壓元件。然后，鍛制元件施壓于 所述擠壓元件，由此形成墨棒。另一方面包括一種用于制造墨棒的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于將相變墨材料加熱至擠壓纟昆度的加熱器。擠壓機(jī)將墨材料沿著擠壓方向擠壓M:擠壓口，由此形成擠壓元件。該系統(tǒng)還包括成形構(gòu)件，其用于將成形元件壓在所述擠壓元件 上由此形成墨棒。當(dāng)熱量借助于墨材料的升溫而導(dǎo)入到戰(zhàn)系統(tǒng)時(shí)，多個(gè)元件 可增加至標(biāo)準(zhǔn)溫度以上。熱控制器可以包括冷卻單元，用于選擇地影響冷卻與 否并對(duì)所有或部分?jǐn)D壓系 行冷卻，由此建立或保持組件和減擠壓材料的所按照又一方面， 一種用于制造墨棒的系統(tǒng)包括用于將相變墨材料加熱至 擠壓溫度的加熱器，以及用于將墨材料沿著擠壓方向擠壓通過(guò)擠壓口由此形成 擠壓元件的擠壓機(jī)。該系統(tǒng)還包括用于容納所述元件的模具；用于對(duì)容納在模 具中的擠壓元件施壓、由此以所述擠壓元件來(lái)基本填充模具的成形構(gòu)件；以及 用于將成形墨棒與所述模具分離的分離器。成形構(gòu)件可以進(jìn)行溫度控制，其通 常具有加熱和/或冷卻的能力，由此獲得最佳的成形和分離性能。


圖1是打印機(jī)頂蓋關(guān)閉時(shí)的相變打印機(jī)的透視圖。圖2是墨iIA蓋打開(kāi)時(shí)的相變打印機(jī)的部分放大頂部透視圖，并顯示了固 體墨棒即將裝Ait料通道的位置。圖3是沿著圖2中3-3線(xiàn)所得到的固體墨輸送系統(tǒng)的進(jìn)料通道的側(cè)面剖視圖。圖4是固體墨棒的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。 圖5是用于制造固體墨棒的系統(tǒng)的示意圖。圖6是用于制造圖5中固體墨棒的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的偵曬示意圖。
圖7是用于制造圖5中固體墨棒的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的頂部示意圖。圖8是用于制造圖5中固體墨棒的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面示意圖。 圖9是用于制造圖5中固體墨棒的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的頂部示意圖。 圖10是用于制造圖5中固體墨棒的系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖。 圖11是制造固體墨棒的方法的流程圖。具體實(shí)施方式

為了全面理解上述實(shí)施例，可以參考附圖。在這些附圖中，相同的附圖標(biāo) 記自始自終用來(lái)表示相同的元件。圖1顯示了固體墨或相變墨打印機(jī)10，其包括具有頂面12和側(cè)面14的機(jī) 殼。用戶(hù)界面顯示器譬如前面板顯示屏16，用來(lái)顯示打印機(jī)狀態(tài)及用戶(hù)指令相 關(guān)的信息。按鈕18或其他用于控制打印機(jī)操作的元件處于用戶(hù)界面窗口附近， 或是位于打印機(jī)的其他位置。噴墨打印機(jī)構(gòu)(未顯示)包含在機(jī)殼內(nèi)部。墨輸 送系統(tǒng)將墨傳送給打印機(jī)構(gòu)。墨輸送系統(tǒng)位于打印機(jī)殼的頂面之上。機(jī)殼的頂 面包括有如圖2中所示進(jìn)行開(kāi)啟的鉸接墨SA蓋20，由此給用戶(hù)提供itA墨輸 送系統(tǒng)的M。在圖示的特定打印機(jī)中，墨進(jìn)入蓋20與墨裝載聯(lián)接元件22相連，這樣當(dāng) 打印機(jī)墨iSA蓋20被抬起時(shí)，墨裝載聯(lián)接元件22滑動(dòng)并旋轉(zhuǎn)至墨裝載位置。 如圖2中所示，打開(kāi)墨7jCiSA蓋會(huì)露出鍵板26，該鍵板具有鍵形開(kāi)孔24A-D。 各，形開(kāi)孔24A、 24B、 24C、 24D給固體墨輸送系統(tǒng)的若干^^輸iaif 28 A、 28B、 28C、 28D (見(jiàn)圖2、 3)的插入端分別提供iSAM道。*縱向輸 道28A-D將一種特定顏色的墨棒30傳送至相應(yīng)的熔融板 32。 *輸《道具有從其插入端到其熔融端的縱向輸送方向。輸^ffl道的熔 融端舭鄰于熔融板。熔融板將固體墨棒燃七成液態(tài)。熔化的墨從輸^3M熔融 端與熔融板之間的間隙33滴下，并iaA到液體墨盒(未顯示)中。輸M3Iit28A-D具有從插入端到熔融端的縱向尺寸、以及基本垂直于該縱向尺寸的橫向尺寸。 圖示特定實(shí)施例中的各個(gè)輸送通道包括由驅(qū)動(dòng)力或元件、譬如等拉力彈簧36所驅(qū)動(dòng)的推塊34，由此沿著縱向輸鄉(xiāng)道的長(zhǎng)度將各個(gè)墨棒推向位于各^Mr送通道熔融端的熔融板32。等拉力彈簧36的張力將推塊驅(qū)向輸itilit的熔融端。 墨裝載聯(lián)接元件22與扼板38相配合，該扼板與安裝在推i央34上的等拉力彈 簧36相連接。當(dāng)墨iJA蓋被抬起以露出鍵板26時(shí)，與墨裝載聯(lián)接元件22的
連接使得推塊34拉向輸^13I的插入端。彩色打印機(jī)通常^(頓四種顏色的墨(黃色、青色、品紅色和黑色)。每種/3WD口"J^i牛、jv AtsAx化口/口:j倉(cāng)i寸日u^ao1^厶5a一j^ wi j |7仏。班似ZO興b班7t^tt孔24A、 24B、 24C、 24D以幫助打印機(jī)用戶(hù)確保只有正確顏色的墨可插入到 各個(gè)輸送通道中。鍵板的每個(gè)鍵形開(kāi)孔24、 24A、 24B、 24C、 24D具備獨(dú)特 的形狀。用于輸《道的彩色墨棒30具備與鍵形開(kāi)孔的皿相一致的外形。 鍵形開(kāi)孔和相應(yīng)的墨棒外形除了接受適用于輸《道的正確顏色墨棒之外，拒 絕接受其他所有顏色的墨棒進(jìn)入到輸iiilil中。輸^Mil中所使用的示范性固體墨棒30在圖4中得以顯示。圖示的墨棒 具有底面52、頂面54以及至少兩個(gè)側(cè)面56。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，沒(méi)有顯示該墨棒 體橫向側(cè)面上與貫穿鍵板26的鍵形開(kāi)孔24A-D相一致的^狀外形。墨棒體的 表面并不必需是平面的，它們也不需要彼此平行或垂直。墨棒體的底部具有側(cè) 邊58，底面52在此與橫向側(cè)面52相交。墨棒體可以形成為基本矩形的塊狀， 其中橫向側(cè)面56彼此基本相平行。墨棒體的這種矩形塊狀還可以包括兩個(gè)端 面60，所述端面彼此基本相平行并與側(cè)面56基本相垂直。盡管如此，其他形 狀的側(cè)面和端面也是可行的，包括曲線(xiàn)。墨棒體可以具有不同于四個(gè)的多個(gè)側(cè)面。例如，墨棒體可以形成為具有三 個(gè)、五個(gè)或?qū)嶋H任意多個(gè)的側(cè)面。這些側(cè)面在長(zhǎng)度上不必需相等，墨棒體也不 需要關(guān)于其重力的橫向或縱向中心對(duì)稱(chēng)。對(duì)于其他的形狀，墨棒體可以具備曲 線(xiàn)表面。例如，墨棒體可以具備圓柱形，且其軸線(xiàn)平行于輸送路徑的縱向輸送 方向、平行于輸送路徑的橫向尺寸，或是與縱向輸送方向和橫向尺寸(縱向) 都垂直。墨棒體還可以形成為不同于正方體的形狀。譬如，墨棒體可以時(shí)具備 橢圓形的垂直截面形狀、具備多個(gè)直線(xiàn)側(cè)面的形狀，甚至?xí)r曲線(xiàn)和直線(xiàn)側(cè)面的 組合。固體墨棒30由包含相變墨載體組分和可兼容相變墨的著色劑的相變墨組 合物所制得。該組合物在室溫下通常應(yīng)當(dāng)為固態(tài)，且其熔點(diǎn)低于用來(lái)將熔融墨 施加至基材的打印裝置的操作、鵬。以上描述足以說(shuō)明相變噴墨打印機(jī)的一般操作和這種打印機(jī)所使用的固體 墨棒?，F(xiàn)在參看圖5，它顯示了可以操作形成固體墨棒的系統(tǒng)600的示范性示 意圖。系統(tǒng)600包括擠壓部604，相變墨在其中被擠壓成普通橫截面的墨成形
件；以及第二成形部608，擠壓后的墨成形件在其中于加熱、可延展或半固體 狀態(tài)下處理成它的最終皿。擠壓部604包括擠壓模具610、用于在預(yù)定溫度和壓力條件下將材料逸入 擠壓模具610中的擠壓機(jī)614，以及設(shè)計(jì)成用于接受熔融相變墨并將墨輸送給 擠壓機(jī)614的瑢融墨入口 618。在該示范性實(shí)施例中，擠壓機(jī)614包括單個(gè)螺 旋擠壓機(jī)。任何所需或有效的擠壓機(jī)都可以使用，包括雙螺旋擠壓機(jī)、同向旋 轉(zhuǎn)雙螺旋擠壓機(jī)(其中螺旋桿以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng))、反向旋轉(zhuǎn)雙螺旋擠壓機(jī)(其 中螺旋桿以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng))、活塞等等。擠壓機(jī)614具有設(shè)于頂部的熔融墨入 口618，用于接受熔融狀態(tài)(液態(tài))的相變墨并將熔融的墨送入擠壓機(jī)614中。 熔融墨入口 618可以包括一個(gè)或多個(gè)漏斗 料器用于接收待擠壓的材料。熔化的相變墨被裝入熔融墨入口 618，然后導(dǎo)入到擠壓機(jī)614中。在擠壓 機(jī)614中，熔化的相變墨被選擇性i爐行74鄰，直到墨達(dá)到擠壓溫度。在墨被 輸送至擠壓模具之前，擠壓機(jī)中的加熱元件(未顯示)幫助將相變墨維持在擠 壓溫度。擠壓溫度與有助于將墨載彬著色齊跑分維持在適當(dāng)可延展?fàn)顟B(tài)的熱等 級(jí)相一致。當(dāng)相變墨是可延展或半固態(tài)時(shí)，組合物形成了類(lèi)似膏狀的墨稠度， 由此允許相對(duì)低壓地輸送經(jīng)過(guò)擠壓模具并具備高成形性。特定的材料狀態(tài)及其 最佳的擠壓溫度很大程度上取決于墨的配方和物理特 正，這些可以是非牛頓性 的。為適當(dāng)?shù)某矶全@得并維持理想的溫度范圍，這受益于熱控制器的使用，也 即使用具有加熱器和/或冷卻器、以及用于調(diào)節(jié)溫度的溫度傳感和域溫度控制 單元從而允許系統(tǒng)按照需要進(jìn)行加熱或冷卻的系統(tǒng)。如果材料直接通過(guò)包含混 合熔融材料的制造工藝來(lái)提供，可以不需要對(duì)擠壓過(guò)程特殊加熱。冷卻可以通 過(guò)空氣流動(dòng)來(lái)完成。冷卻操作將選擇性地執(zhí)行，這取決于材料的溫度是否接近 加壓模具和/或系統(tǒng)的其他功能區(qū)域。擠壓機(jī)中的螺旋桿620可以進(jìn)行操作，用來(lái)將保持在擠壓溫度的相變墨以 預(yù)定壓力和速度輸送至擠壓模具610中，并使墨穿過(guò)擠壓模具610的擠壓管口 (未顯示)。螺旋桿620可以是螺旋形或其他任何適于使半固態(tài)相變墨混合并 流動(dòng)ffl51擠壓機(jī)604的形狀。隨著墨輸i^圣過(guò)擠壓機(jī)并達(dá)到理想的擠壓溫度， 沿著擠壓機(jī)的長(zhǎng)度可以具有一個(gè)，梯度。擠壓模具610具有一個(gè)或多個(gè)管口或開(kāi) L (未顯示)，半固態(tài)相變墨通過(guò) 其被被施力(進(jìn)行擠壓)。擠壓模具610是一種具有流線(xiàn)型管口的成形裝置， 該管口可斷氐半固態(tài)相變墨的擠壓射流，并產(chǎn)生具有特殊截面形狀或幾何形狀 的擠壓元件。擠壓模具610可以由合金工具鋼、鋁或其他合適的材料加工制得。 模具可以被形成為實(shí)際上沒(méi)有限制的形狀和尺寸。擠壓管口對(duì)擠壓材料的厚度和寬度進(jìn)行控制。材料擠壓通過(guò)擠壓模具610，由此形成具備普通截面形式例 如圓形、矩形或其他所需或合適皿的擠壓元件。在離開(kāi)擠壓模具610之后， 仍然處于熱的半固態(tài)的擠壓元件ltt接送至第二成形部608。如圖6中所示，在一個(gè)實(shí)施例中，第二成形部608包括用于將擠壓元件成 形為所需的最終外形的成形站700，以及用于在擠壓方向D上傳送擠壓元件(未 顯示)的擠壓元件傳輸裝置704。在本示范性實(shí)施例中，擠壓元fH專(zhuān)輸裝置704 包括一個(gè)或多個(gè)傳送帶，其被設(shè)定用于沿著從擠壓機(jī)到成形站的擠壓路徑、以 與擠JBI度相對(duì)應(yīng)的速度來(lái)移動(dòng)擠壓元件。成形站700包括一個(gè)或多個(gè)成形模具組708，該模具組具有與固體相變墨 棒的最終所需外形相符的可變內(nèi)截面形狀。參看圖7，各個(gè)成形模具組708包 括一對(duì)互相配合的鍛制(forging)或模制(swaging)元件710、 714。當(dāng)將一 對(duì)鍛制元件710、 714壓在一起時(shí)，它們配合形成內(nèi)部形狀與固體墨棒的最終 所需外形相符的空腔718。只要墨材料的特性適于隨后的成形作用，互相配合 的模具并不需要彼此實(shí)際接觸來(lái)影響形狀的成形?？梢証擠壓件徑向布置三 個(gè)、四個(gè)或更多的成形模具，并定位使得它們緊密彼此配合形成所需的成形空 腔。鍛制還可以包括具備小尺寸或無(wú)內(nèi)部微的多個(gè)板，用于尺寸定位、失辨、 矯方、彎曲、銳角化或其他的初步或最終成形。鍛制元件710、 714通過(guò)譬如 凸輪720之類(lèi)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而按壓在一起。當(dāng)擠壓元件由于凸輪724的旋轉(zhuǎn)而移 動(dòng)經(jīng)過(guò)成形站時(shí)，成形模具708緊隨著擠壓元件的流動(dòng)。臂728可以與凸輪724 以及對(duì)應(yīng)的成形元件相固定。凸輪724發(fā)生旋轉(zhuǎn)由此導(dǎo)致成形模具708沿著加 壓方向以擠JBI度移動(dòng)，而凸輪720發(fā)生旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致成形元件710、 714按壓在 一起由此將擠壓元件封閉在空腔718中，這樣仍然處于半固態(tài)的擠壓元件至少 部分地填充空腔718的內(nèi)部模型并至少某種程度itt行成形。 一旦擠壓元件被 封閉在成形模具708中并成形為最終的墨棒形狀，旋轉(zhuǎn)凸輪720或其他替換機(jī) 構(gòu)移動(dòng)開(kāi)啟鍛制元件710、 714，由此將鍛制模具重新移回到初始位置。應(yīng)當(dāng)注 意，成形輥和/謝莫具可以以一種操作方式形成墨的外形，或是連續(xù)地或在步進(jìn) 成形站上部分影響墨的外形?？梢酝ㄟ^(guò)，或其他替換性成形方式之一或其組
合，來(lái)處置單個(gè)、步進(jìn)連續(xù)或多個(gè)成形站。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)描述對(duì)置的一對(duì)輥或 成形元件時(shí)，表示也可以使用多對(duì)的輥或成形元件。yu図/ t"i/j、，'取帀u乂bT卞/iu、 /i4 ^m^Ji漢wvru:r丌niimT;r:/jvTJTiija^j4p且 并處于相對(duì)兩側(cè)。作為替換，成對(duì)的成形元件740也可以相對(duì)彼此和擠壓路徑 垂直地進(jìn)行定位。在本實(shí)施例中，成對(duì)的成形元件之一包括下成形元件。下成 形元件被設(shè)置在輸送裝置上，由此隨著擠壓元件從擠壓機(jī)擠出而容納該擠壓元 件。接著，上成形元件通過(guò)活塞或其他適當(dāng)方式向下壓向下成形元件，由此將 加壓元件封閉在成形元件內(nèi)，以致該擠壓元件按照成形元件所確定空腔的內(nèi)部 形狀而改型。作為用活塞啟動(dòng)成形模具的替換，也可以使用旋轉(zhuǎn)模具組或其他 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)模具組包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)模具，當(dāng)擠壓元件沿著加 壓方向移動(dòng)時(shí)，它們發(fā)生旋轉(zhuǎn)以便沿著擠壓元件的夕卜表面滾動(dòng)。成形站還可以包括切割構(gòu)件730用于在預(yù)定位置修整擠壓元件。切割構(gòu)件 730包括第一切割元件734。為了便于切割，第一切割元件可以被加熱至切割 溫度，其中切割溫度要高于高于擠壓元件的擠壓溫度。為了確保擠壓元件的切 割部分不再粘結(jié)在一起，還可以包括第二切割元件738，它的溫度被維持在低 于第一切割元件的切割溫度之下。溫度較低的第二切割元件738平行于第一切 割元件734運(yùn)行，并沿著第一切割元件734與擠壓模具610之間的擠壓路徑而 設(shè)置，該擠壓模具距離較熱的切割元件734足夠遠(yuǎn)，由此放置擠壓材料被較熱 切割元件734所切下的兩個(gè)半部重新粘結(jié)在一起。在本示范性實(shí)施例中，第一 和第二切割元件734、 738包括導(dǎo)線(xiàn)。作為替換，也可以使用飛刀切割器或其 他任何適當(dāng)?shù)难b置、方法或其組合在預(yù)定位置修整擠壓元件。通過(guò)在切割完成 之后增大引導(dǎo)部分的移動(dòng)鵬，也可以艦切害榔分的分離。鍛制站還可以包括導(dǎo)向構(gòu)件740，用于在擠壓元件經(jīng)過(guò)成形站時(shí)保持它的 糊犬并控制其位置。導(dǎo)向構(gòu)件740可以包括輥對(duì)，它們以ffl比鄰關(guān)系關(guān)于平行軸 可旋轉(zhuǎn)地安裝在擠壓路徑附近，且其中一個(gè)的圓周相對(duì)于另外一個(gè)的圓周?chē)?合、輥壓和移動(dòng)。車(chē),以與擠JBI度相一致的速度在相反的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。 車(chē)t^t的圓周互相配合由此在其中間確定一個(gè)通道，當(dāng)擠壓元件沿著擠壓路徑移 向成形站時(shí)，該通道用于保持?jǐn)D壓元件的形狀并控制其位置。在本示范性實(shí)施 例中，第一$駒740可以設(shè)置在切割元件730前面的擠壓模具附近，而第二輥 對(duì)740可以設(shè)置在切割元件730之后的擠壓路^iJ:。 如果能夠?qū)⑦^(guò)量體積的墨方爐在指定鍛制模具中來(lái)填充所有特征，上述過(guò) 程將從中獲益，因此鍛制站包括有溢流控制裝置(未顯示)，其可將由此發(fā)生 的墨的溢流引導(dǎo)至模具的擠壓i央側(cè)，從而最小化或消除需要，或循環(huán)通過(guò)擠 壓機(jī)的材料。將最終成形的墨棒彼此分開(kāi)可以是成形模具、分離切割站或其他 任何適當(dāng)方法的功能。墨的配方以及墨棒的尺寸和構(gòu)造發(fā)生改變，這樣具體的 擠壓纟鵬、擠壓力、擠壓速度、鍛制模具的數(shù)穀其溫度、輔助性旋轉(zhuǎn)模具的 數(shù)量功能及其溫度，以及其他一些操作和裝置參數(shù)也必需發(fā)生改變以便獲得最 佳的結(jié)果。在另外一個(gè)實(shí)施例中，第二成形部608包括輥軋成形和模制站800。 圖8，輥軋成形和模制站800包括擠壓元件輸送裝置804、輥軋成形部808以 及鍛制或模制部810。通過(guò)提出f,對(duì)擠壓材料的軋輥預(yù)成形部分進(jìn)行定型修 改和/或?qū)D壓材料的成形部分與擠壓部分分開(kāi)的"擠壓"模具，在此使用術(shù) 語(yǔ)模制以便與鍛制相區(qū)分。擠壓元件輸機(jī)置804類(lèi)似于擠壓元件輸;l^g 704 并與其操作相同。在本實(shí)施例中，擠壓機(jī)擠出一段可延展的相變墨(未顯示)， 該墨具備由擠壓模具610所確定的普通截面形狀。擠壓元件輸送裝置804被設(shè) 定為，以與擠壓速度相一致的速度將墨的擠壓段傳送通過(guò)輥軋成形和模制站 800。參看圖8，輥軋成形部808包括輥導(dǎo)向件812，用于在墨的擠壓段上建立 基本縱向的形沃。成形模具820進(jìn)一步形成橫穿墨擠壓段的縱向的部分形狀。 輥導(dǎo)向件812包括輥對(duì)814、 816、 818，它們以ffl比鄰關(guān)系關(guān)于平行軸可旋轉(zhuǎn)地 安裝，且其中一個(gè)的圓周相對(duì)于另外一個(gè)的圓周?chē)Ш?、輥壓和移?dòng)。艦814、 816、 818以與擠JBI度相一致的速度在相反的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。輥對(duì)的圓周互 相配合由此在其中間確定一個(gè)通道，當(dāng)擠壓元件沿著擠壓路徑移向成形站時(shí)， 該通道用于保持?jǐn)D壓元件的形狀并控制其位置。在本示范性實(shí)施例中，如圖8 和圖9中所示，814和818被設(shè)置為，其中一個(gè)處于擠壓路徑上而另外一 個(gè)處于擠壓路徑下以便對(duì)墨擠壓段的頂部和底部進(jìn)行縱向成形。輥對(duì)816相對(duì) 于擠壓路徑橫向布置，以便對(duì)墨擠壓段的側(cè)面進(jìn)行成形。應(yīng)當(dāng)注意，也可以使 用非成形輥或板，它們用于約束或保持?jǐn)D壓材料指定區(qū)域的現(xiàn)有形狀，與上述 任何成形構(gòu)件或替換性后擠壓成形過(guò)程相結(jié)合，由此確保墨成形延伸到期望成 形的材料區(qū)域而不會(huì)導(dǎo)致不精確的定位或不可控制的變形。 成形模具820包括成形構(gòu)件824、 828。當(dāng)將一對(duì)成形構(gòu)件824、 828壓在 一起時(shí)，它們配合形成內(nèi)部形狀與固體墨棒的最終所需外形相符的空腔830。 成形構(gòu)件824、 828 M31凸輪834的運(yùn)動(dòng)而按壓在一起。凸輪834發(fā)生旋轉(zhuǎn)導(dǎo) 致成形構(gòu)件824、 828朝向彼此移動(dòng)以將擠壓元件部^4寸閉在空腔830中，由itbia—步形成橫穿墨擠壓段的縱向的部分形沃。在墨的擠壓段己經(jīng)ffi31輥導(dǎo)向件812和成形模具820而縱向成形之后，縱 向成形的墨段被移動(dòng)至模制部810。模制部810被設(shè)定用于在成形墨段上執(zhí)行 模制處理，由此形成最終的形狀并將墨段切割成單個(gè)墨棒。再次參看圖8和圖 9，模制部810可以包括多個(gè)模制構(gòu)件838。模制構(gòu)件838可以關(guān)于擠壓路徑以 大約90度的間距徑向布置。各個(gè)模制構(gòu)件可以滑動(dòng)設(shè)置在徑向嚙合于墨段的 位置上，由此制造所需的鍛模。雖然圖示了兩個(gè)模制構(gòu)件838，，裝置也可 以具有任何適當(dāng)數(shù)量的模制構(gòu)件838。各個(gè)模制構(gòu)件838在其徑向內(nèi)端攜帶有 相應(yīng)的模制模具840。各個(gè)模制模具840被設(shè)定用于形成橫穿墨擠壓段的縱向 的預(yù)定形狀并完成形狀成形，以及用于將墨段分割成基本呈最終所需外形的單 個(gè)墨棒。應(yīng)當(dāng)注意，在軋輥成形后可以不需要二次模制或鍛制，這取決于最終 墨棒的所需外形。在一個(gè)實(shí)施例中，模制構(gòu)件838可以以重復(fù)移動(dòng)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)墨的 擠壓段進(jìn)入至鵬制部810時(shí)，模制構(gòu)件838由模制驅(qū)動(dòng)器(未顯示)徑向驅(qū)動(dòng) 至一個(gè)位置，在此位置使墨段壓制成形然后返回到初始位置。模制驅(qū)動(dòng)器可以 包括任何已知或適當(dāng)?shù)耐鶑?fù)移動(dòng)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，譬如電動(dòng)、液壓、或氣壓控制的 制動(dòng)器。相令,模制元件838可以輪流地驅(qū)動(dòng)，這樣它們能夠在墨段的整個(gè)輪 廓上與其相嚙合而不必手動(dòng)干預(yù)模具。如果模具之間具有足夠空間，模制構(gòu)件838可以同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如上所述地，墨段在到達(dá)模制部810之前，縱向成形于軋輥成形部808。模制部810被設(shè)定用于M:將墨段模制和分割成單個(gè)墨棒，從而使墨的擠壓段形成為它的最終,。雖然在此描述的模制構(gòu)件838被描述為具有線(xiàn)性或徑向 的運(yùn)動(dòng)，作為替換，模制裝置也可以提供具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、擺臂運(yùn)動(dòng)或任何對(duì)以 或適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)。i^擠壓和成形處理元件可以理想地制造出具有全尺寸控制和所需最終形 狀特征的墨棒，但是，通過(guò)獨(dú)立加工過(guò)程中的附加成形步驟來(lái)制造非最終形狀
將是合乎需要的。作為舉例，對(duì)于使用僅與其他模式具備細(xì)微特征變化、譬如 傳感特征的墨棒系列的同,品，可以直彌制造和發(fā)明通用的基本外形，該外 形基于所需產(chǎn)品的銷(xiāo)售要求而進(jìn)一步地修改?？梢圆捎枚喾N外形修改方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)最終的糊犬和域外觀改變，包括額外的鍛制謝難U、鉆孔、銑削、鋸切、用 熱成形工具熔融、用柱銷(xiāo)，融材料填充一個(gè)或多個(gè)空腔或嵌入物、i!31沖壓 或其他方法添加符號(hào)說(shuō)明，增加條碼或其他光學(xué)可讀感應(yīng)元件等等。在另外一個(gè)實(shí)施例中，第二成形部608包括纖維處理站900，其用于聚集 作為纖維或長(zhǎng)絲908擠壓出的擠壓元件(參見(jiàn)圖10)。在本實(shí)施例中，擠壓模 具包括噴絲頭904，該噴絲頭擁有一個(gè)或多個(gè)所需直徑的管口或開(kāi)口 (未顯示) 以便提供一個(gè)或多個(gè)墨絲908。如同在此使用地，擠壓出的墨纖維或長(zhǎng)絲包括 具有至少一個(gè)截面尺寸橫穿擠壓方向的墨材料擠壓體，該截面足夠的薄以便對(duì) 纖維進(jìn)行彎曲和機(jī)械處理而不會(huì)斷裂。在一個(gè)實(shí)施例中，擠壓的墨長(zhǎng)絲908具 備小于大約6mm的截面。彈性通常隨著長(zhǎng)絲的變小而改進(jìn)并可以具備1或2mm 甚至更小的截面。噴絲頭904的管口可以是任何^I的所需截面尺寸和形狀。 在本示范性實(shí)施例中，管口的截面是圓形的，但也可以設(shè)想是正方形、三角形、 橢圓形或其他形狀的截面。在圖10中，噴絲頭的管口設(shè)置成單排。然而，噴 絲頭的管口型式可以是任何所需的結(jié)構(gòu)，包括雙排、矩陣式或一個(gè)或多個(gè)同心 圓。在一個(gè)實(shí)施例中，纖維處理站被設(shè)定用于通過(guò)將擠壓長(zhǎng)絲盤(pán)繞到巻繞元件 上來(lái)聚集擠壓的墨長(zhǎng)絲。在本實(shí)施例中，單個(gè)墨長(zhǎng)絲通過(guò)巻繞構(gòu)件924，墨長(zhǎng) 絲在此借助于橫動(dòng)裝置930而纏繞至譬如纏繞巻筒或線(xiàn)圈的巻繞元件928之 上，由此形成封裝。長(zhǎng)絲纏繞在巻繞元件928上，直到達(dá)到由預(yù)期包巻封裝的 尺寸所決定的適當(dāng)直徑為止。巻繞構(gòu)件924還可以包括位于巻繞元件914附近 的切割構(gòu)件(未顯示)，其用于在達(dá)到適當(dāng)直徑時(shí)切斷纖維。纖維處理站可以 包括用于於擠壓M31噴絲頭的長(zhǎng)絲的巻繞構(gòu)件。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，多 個(gè)墨長(zhǎng)絲能夠同時(shí)進(jìn)行擠壓并發(fā)送至巻繞構(gòu)件以便聚集。通過(guò)使用折疊而非巻 繞的方式，譬如圖8的重疊操作或曲折成形，對(duì)此的改變能夠更為緊密iikM裝 長(zhǎng)絲。在另外一個(gè)實(shí)施例中，纖維處理站可以被設(shè)定為，在聚集之前將多個(gè)墨長(zhǎng) 絲合并成多纖維或多長(zhǎng)絲的墨束。在本實(shí)施例中，在擠壓通過(guò)噴絲頭904之后
并行進(jìn)到長(zhǎng)絲整理或捆束構(gòu)件910之前，多個(gè)長(zhǎng)絲908可以在噴絲頭904的下 游fflil聚合導(dǎo)向件906而聚集在一起。聚合導(dǎo)向件906可以是引線(xiàn)型的孔眼、 帶槽的輥，或是任何其他常規(guī)的聚合或收集裝置。 一旦長(zhǎng)絲908被聚合，長(zhǎng)絲 908可以纏繞在輪轂908以及一個(gè)或多個(gè)附加輪轂譬如輪轂920上，由此拉緊 并調(diào)節(jié)長(zhǎng)絲908的張力。然后，長(zhǎng)絲908行進(jìn)至長(zhǎng)絲捆束構(gòu)件910。長(zhǎng)絲捆束構(gòu)件910被設(shè)定為通 過(guò)扭轉(zhuǎn)、盤(pán)旋、橫擺、編織或交織等，將長(zhǎng)絲908捆束成具備多個(gè)纖維截面的 整體纖維束914。在另外一個(gè)實(shí)施例中，長(zhǎng)絲捆束構(gòu)件910可以被設(shè)定用于將 長(zhǎng)絲908處理成粘結(jié)在一起的纖維束。在此實(shí)施例中，M將相鄰纖維的連續(xù) 部分熔融在一起、或是給相鄰纖維的部分施加控制數(shù)量的熔融墨，長(zhǎng)絲908得 以粘結(jié)在一起。粘結(jié)的纖維束可以通艦整個(gè)長(zhǎng)度的相鄰纖纟腿行粘結(jié)而得以 形成，并產(chǎn)生具有螺旋形周面的固體墨"段"。作為替換，也可以通過(guò)譬如機(jī) 械粘結(jié)、熱粘結(jié)和化學(xué)粘結(jié)之類(lèi)的其他任何粘結(jié)方式而粘結(jié)在一起。接著，形成整體鄉(xiāng)占結(jié)的長(zhǎng)絲束914可以i!Jl巻繞構(gòu)件924，束914在此 借助于橫動(dòng)裝置930而纏繞至譬如纏繞巻筒或線(xiàn)圈的巻繞元件928之上，由此 形成封裝。長(zhǎng)絲束914纏繞在巻繞元件928上，直到達(dá)到由預(yù)期包巻封裝的尺 寸所決定的適當(dāng)直徑為止。巻繞構(gòu)件924還可以包括位于巻繞元件914附近的 切割構(gòu)件(未顯示)，其用于在達(dá)到適當(dāng)直徑時(shí)切斷纖維。在另外一個(gè)實(shí)施例 中，聚集裝置可以將擠壓的長(zhǎng)絲切害拼堆疊成條狀小塊。由于纖維束中每個(gè)纖維的截面都較小，這類(lèi)捆束方式所形成的固體墨構(gòu)造 展現(xiàn)出有禾啲熔融特性。例如，纖維的較小截面給固體墨棒提供了增大的表面 積和體積，由此提供更為有效的熔融和流動(dòng)率。 一旦所需尺寸和結(jié)構(gòu)的纖維束 914已經(jīng)形成，纖維束914可以如上所述:kK行纏繞或切割成任意的長(zhǎng)度，并 按照需要進(jìn)行矯直、彎曲或成形以便嵌入最終的封裝件。最終的長(zhǎng)絲截面尺寸 或束的尺寸可以定位于各種水平的剛性和柔性，這取決于打印機(jī)的墨配置和輸 送系統(tǒng)的要求。圖11 ^M51擠壓和二次成形工藝來(lái)制造固體墨棒的方法的流程示意圖。 該方法包括將相變墨材料加熱至擠壓纟昆度(方框300)。如上所述地，墨組合物 被維持在能夠使擠壓束保持為可延展半固態(tài)的熱水平，并展現(xiàn)固態(tài)與液態(tài)之間 的特性。接著，墨沿著擠壓方向被擠壓ilil擠壓管口由此形成擠壓元件(方框
304)。 二次成形工藝對(duì)該擠壓元件進(jìn)行操作(方框308)。在圖11所示方法的一個(gè)實(shí)施例中，二次成形工藝是鍛制過(guò)程(方框310)。 在此實(shí)施例中，在擠壓之后，擠壓元件被封閉在鍛制元件中(方框312)。擠壓 元件沿著擠壓方向具備可變的內(nèi)部截面形狀。然后，擠壓元件被鍛制元件所施 壓，這樣可延展的墨材料基本填充鍛制元件的內(nèi)部(方框314)。作為替換，二次成形工藝可以是軋輥成形和模制過(guò)程(方框316)。在此實(shí) 施例中，在擠壓之后，擠壓元件被軋輥成形，由此基本確立擠壓元件的縱向形 狀(方框318)。隨后，車(chē)L輥成形后的擠壓元件被模制，由此確立最終的微并 切割成單個(gè)墨棒(方框320)。對(duì)于具備辨fi成形外形的墨棒，僅僅軋輥成形足 以確立最終的形狀。在另外一個(gè)實(shí)施例中，二次成形工藝包括長(zhǎng)絲處理過(guò)程(方框324)。在此 實(shí)施例中，擠壓元件包括截面一般不大于12mm、最好為6mm或更小的擠壓 纖維。在擠壓之后，擠壓出的長(zhǎng)絲通過(guò)橫擺、盤(pán)旋、交織等方式整合或粘結(jié)成 長(zhǎng)絲束(方框328)。 一旦長(zhǎng)絲已經(jīng)g或粘結(jié)形成長(zhǎng)絲束，其通過(guò)纏繞而聚集 在巻繞構(gòu)件上(方框330)。特定直徑的重要性要低于端部結(jié)構(gòu)的彈性，該彈性 基于材料盼性能以及墨在l頓期間所暴露的環(huán)境條件。彈性的墨材料可以允許 25mm的直徑，而非彈性材料可能需要譬如6mm以下的直徑。用于確定合適 尺寸的標(biāo)準(zhǔn)由此更多地基于給定系統(tǒng)的真實(shí)斷5^頃向和墨的配方。以纖維形式 輸送的墨應(yīng)當(dāng)可以自由地進(jìn)行矯直以便輸送，而不會(huì)在操作^u度和輸,度下 發(fā)生斷裂。墨的斷觀現(xiàn)出這樣一種傾向，其受至咜被伸展鄉(xiāng)喬直的鵬的影 響，因此更為緩慢地輸送至熔融體的較大直徑纖維較之輸魏度更決、熔融 速度相同的較小直徑纖維，更不易于發(fā)生斷裂。
權(quán)利要求
1.一種制造用于相變噴墨成像裝置的墨棒的方法，該方法包括將相變墨材料熱控制至擠壓溫度；使墨材料擠壓通過(guò)至少一個(gè)擠壓管口，由此形成至少一個(gè)擠壓墨長(zhǎng)絲；以及聚集所述至少一個(gè)擠壓墨長(zhǎng)絲。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將相變墨材料熱控制至擠壓 溫度的步驟還包括將墨材料加熱至育,使該墨材料輸itfflA擠壓裝置的高溫；以及 按照需要選擇性地^i卩加熱后的墨材料以達(dá)到所述擠壓、鵬。
3. —種用于制造固體墨的系統(tǒng)，包括熱控制器，該熱控制器用于將相變墨材料達(dá)到擠壓溫度；擠壓機(jī)，該擠壓機(jī)用于將墨材料擠壓ffiil至少一個(gè)擠壓管口，由此形成至少一個(gè)擠壓墨長(zhǎng)絲；以及用于聚集所述至少一個(gè)擠壓墨長(zhǎng)絲的聚集裝置。
4. 一種用于相變噴墨成像裝置中的固體墨棒，包括由相變墨材料形成的第一長(zhǎng)絲，所述墨材料具備至少一個(gè)小于大約6mm 的截面尺寸；由相變墨禾才料形成的至少一個(gè)其他長(zhǎng)絲，所述墨禾才料具備至少一個(gè)小于大 約6mm的截面尺寸，所述第一長(zhǎng)絲和所述至少一個(gè)其他長(zhǎng)絲被捆束在一起， 由此形成多纖維的固體墨主體。
全文摘要
一種制造用于相變噴墨成像裝置的墨棒的方法，包括將相變墨材料加熱至擠壓溫度，相變墨材料在此溫度下呈延展?fàn)顟B(tài)。接著，墨材料被擠壓通過(guò)擠壓管口，由此形成至少一個(gè)橫穿于擠壓方向的至少一個(gè)截面尺寸小于大約12mm的墨長(zhǎng)絲。然后，所述至少一個(gè)墨長(zhǎng)絲被聚集。
文檔編號(hào)B41J2/175GK101161461SQ2007101929
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者B·G·拉塞爾, B·R·瓊斯, E·F·伯雷斯 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司