專利名稱：具有有效冷卻的印刷頭穿梭件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保持印刷頭承載件框架的尺寸穩(wěn)定性的解決方 法。更特別是，本發(fā)明涉及用于控制印刷頭承載件框架的溫度的裝置 和方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)印刷應(yīng)用中，印刷輸出是印刷裝置的重要特性。在使用往 復(fù)運動印刷頭構(gòu)造的數(shù)字印刷機(例如寬格式噴墨印刷機)中確定印 刷輸出的參數(shù)之一是印刷頭穿梭件的尺寸。印刷頭穿梭件越寬，可以 通過印刷頭穿梭件在印刷介質(zhì)上的單個印刷行程或操作在印刷介質(zhì)上 印刷的面積越寬。在數(shù)字印刷機構(gòu)造中使用較大印刷頭穿梭件時出現(xiàn) 多個問題。印刷頭穿梭件變得越大，它們變得越沉重，使得穿梭件的 快速和準(zhǔn)確運動變得復(fù)雜。在印刷頭穿梭件變得越大時，穿梭件與印 刷機框架的左右鄰靠件分離，并且穿梭件結(jié)構(gòu)變得更容易彎曲和扭 曲。在印刷頭穿梭件變得越大時，單個印刷行程的印刷寬度增加，并 且在整個印刷行程上限定為印刷頭的印刷元件(例如噴墨噴嘴)和印 刷介質(zhì)的印刷表面之間的距離的投射距離變得更難以控制在可接受的 誤差內(nèi)。在印刷頭穿梭件變得越大時，它們承載更多的印刷頭，并且 印刷頭在穿梭件的整個寬度上的準(zhǔn)確定位變得更加困難。與例如工業(yè) 印刷系統(tǒng)的印刷頭穿梭件的大型機械結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題是在操作過程中 的熱和尺寸穩(wěn)定性。這些性能直接影響位于結(jié)構(gòu)上的用來在穿梭件上 定位印刷頭的機械參照物的位置精度。
這些僅僅是將用于工業(yè)類型印刷設(shè)備的現(xiàn)有印刷頭穿梭件的尺寸 放大時出現(xiàn)的某些問題。
考慮到如上所述的問題，有利的是提供 一 種在操作過程中保持印 刷頭在印刷頭穿梭件或印刷頭承載件框架上的準(zhǔn)確定位的方法。

發(fā)明內(nèi)容
所述目的通過提供一種具有權(quán)利要求1提出的特征的印刷頭穿梭
件以及權(quán)利要求10提出的保持印刷頭穿梭件的穩(wěn)定性的方法來實現(xiàn)。
采用按照本發(fā)明的印刷頭穿梭件，保持了用于準(zhǔn)確定位印刷頭的機械
參照物的熱和尺寸穩(wěn)定性。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具體特征在從屬權(quán)利要求中提出。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和實施例將從以下描述和附圖中變得清楚。


圖1表示使用按照本發(fā)明的印刷頭穿梭件的數(shù)字印刷機的透視
圖2表示結(jié)合本發(fā)明的印刷頭穿梭件的透視圖； 圖3A表示印刷頭穿梭件框架的透視圖，圖3B是印刷頭穿梭件框 架的截面圖4表示印刷頭穿梭件上的印刷頭定位部的可選擇實施例；
圖5A表示用于印刷頭穿梭件框架的印刷頭定位系統(tǒng)的截面圖，圖 5B表示印刷頭定位系統(tǒng)的透視圖6A表示用于印刷頭穿梭件框架的冷卻通道的位置，圖6B表示 冷卻通道在印刷頭穿梭件框架的截面圖上的位置指示，圖6C表示底板 冷卻通道位置的細節(jié)，圖6D表示橋式冷卻通道的細節(jié)。
具體實施例方式
雖然此后結(jié)合優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，將理解到不打算將本發(fā)明 局限于這些實施例。
體現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)字印刷機的一個示例性實施例
體現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)字印刷機表示在圖1中。數(shù)字印刷機1包括印刷 臺2，以便在數(shù)字印刷過程中支承印刷介質(zhì)3。印刷臺大致是平的，并 且可以支承其厚度低達幾十個微米的柔性片材介質(zhì)(例如紙張、透明 箔片、粘合劑PVC片材等)以及其厚度高達幾個厘米的剛性襯底(例 如硬板、PVC、紙板等)。包括一個或多個印刷頭的印刷頭穿梭件4設(shè) 計成在印刷臺上在快速掃描方向FS上前后往復(fù)運動，并且用于在垂直 于快速掃描方向的緩慢掃描方向上在印刷臺上重新定位。印刷在印刷 頭穿梭件在快速掃描方向上的往復(fù)運動操作過程中進行。印刷頭穿梭 件的任選的重新定位在印刷頭穿梭件的往復(fù)運動操作之間完成，以便 將印刷頭穿梭件與印刷介質(zhì)的非印刷或單獨的局部印刷區(qū)域?qū)?zhǔn)。在 裝備印刷頭穿梭件以便在單個快速掃描操作中印刷完整寬度的印刷介 質(zhì)的情況下不需要印刷頭穿梭件的重新定位。在印刷中，印刷臺以及 支承其上的印刷介質(zhì)保持在固定位置上。支承框架5在其往復(fù)運動操
作中引導(dǎo)和支承印刷頭穿梭件。印刷介質(zhì)輸送系統(tǒng)可沿著大致垂直于
印刷頭穿梭件的快速掃描方向的片材供應(yīng)方向FF將單個印刷片材供應(yīng) 到數(shù)字印刷機，如圖1所示。印刷介質(zhì)輸送系統(tǒng)設(shè)計成穿過數(shù)字印刷 機的"溝道，，或"引導(dǎo)溝槽"，即它可以從印刷機的一側(cè)供應(yīng)介質(zhì)(圖 1的輸入端)，將片材定位在印刷臺上以便印刷，并且在相對側(cè)(圖1 的排出端)從印刷機去除片材。
作為使用基于片材的介質(zhì)輸送系統(tǒng)的選擇，例如從圖1所示的自 動平板絲網(wǎng)印刷機公知的抓握桿輸送系統(tǒng)6，數(shù)字印刷機還可用于基于
巻筒的介質(zhì)輸送系統(tǒng)。印刷介質(zhì)輸送裝置可從數(shù)字印刷機的輸入端處 的退出(roll-off )到數(shù)字印刷機的排出端處的巻入(roll-on)將巻 筒介質(zhì)輸送到數(shù)字印刷機中。在數(shù)字印刷機內(nèi)，巻筒沿著用來在印刷 過程中支承印刷介質(zhì)的印刷臺輸送。在其中印刷介質(zhì)供應(yīng)方向等于緩 慢掃描方向的基于巻筒的介質(zhì)輸送裝置的特別情況下，印刷頭穿梭件 沿著緩慢掃描方向的重新定位可以通過巻筒在供應(yīng)方向上的重新定位 來代替。印刷頭穿梭件接著只在快速掃描方向上在巻筒之上前后往復(fù) 運動。
本發(fā)明還可用于單行程印刷系統(tǒng)，其中印刷頭固定，并且印刷介 質(zhì)沿著印刷頭運動。在此可選擇的印刷機構(gòu)造中，圖1所示的穿梭件 通過固定安裝在支承框架上的印刷頭承載件代替。片材介質(zhì)或巻筒介 質(zhì)在方向FS上在固定印刷頭承載件框架之下供應(yīng)，并且在單個行程中 印刷。
穿梭件結(jié)構(gòu)
如圖1所示，在數(shù)字印刷機的示例性實施例中的印刷頭穿梭件通 過支承框架引導(dǎo)和支承。支承框架基本上是在每端處并在快速掃描運 動的全部長度上支承印刷頭穿梭件的雙梁構(gòu)造。可以用于圖1的數(shù)字 印刷機的印刷頭穿梭件在圖2中表示。印刷頭穿梭件4具有位于左支 承端42和右支承端43之間的中央橋接件41。印刷頭承載件44懸掛在 橋接件41之下。印刷頭承載件分成前部45和后部46。承載件設(shè)置用 于以4 x 16的矩陣形式安裝全部64個印刷頭的印刷頭定位部49，即在 快速掃描方向或y方向上前后的4個印刷頭以及沿著緩慢掃描方向或x 方向上并排的16個印刷頭。64個印刷頭定位部在承載件的前部和后部 上均勻劃分。在快速掃描方向上的印刷頭定位部(即一串四個定位部)
可用來在印刷頭穿梭件的單個快速掃描運動中同時印刷四種顏色，例
如通過青色、洋紅色、黃色和黑色的同時印刷而在單個行程中印刷全
色。沿著緩慢掃描方向并排的十六個印刷頭定位部使得印刷頭穿梭件 橫跨印刷介質(zhì)的大部分寬度。
沿著圖2所示的穿梭件的印刷頭承載件的x方向的寬度是大約 2m,并且被選擇成沿著x方向覆蓋印刷臺的寬度。因此，印刷片材可 在整個寬度上印刷。沿著印刷頭承載件的y方向的深度是大約0. 5m。 印刷頭穿梭件承載件的高度(不包括承載件)也是大約0. 5m。
穿梭件構(gòu)造
整個印刷頭穿梭件可設(shè)計成具有片狀金屬部件的框架或機架。片 材金屬部件可通過成對的銷和槽部件定位在框架內(nèi)并焊接在一起。片 材金屬部件所具有的優(yōu)點在于它們通常比加工部件輕。另外，片材金 屬技術(shù)容易形成框架結(jié)構(gòu)，并且使得插入件設(shè)計成增加框架剛度以抵 抗彎曲、扭曲、振動等情況。
圖3A表示增加結(jié)構(gòu)的總體剛性的穿梭件框架的某些細節(jié)。在此附 圖中，某些外部部件被去除以便看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)。附圖3B是如所示穿過 平面A的圖3A的截面圖。
圖3A表示印刷頭穿梭件的支承端，其中設(shè)置用于安裝線性滑動件 的兩個安裝底座47。安裝底座之一以虛線表示，這是由于它在圖3A 的視圖中看不到。安裝底座安裝在框架的地表面上。在此位置處，使 用具有片材金屬部件的正交結(jié)構(gòu)51來強化框架。這些片材金屬部件形 成將線性滑動件牢固錨固在印刷頭穿梭件的整個框架上的子結(jié)構(gòu)。
在印刷頭穿梭件的支承端和印刷頭承載件的側(cè)壁之間，使用另外 的對角線片材部件52來強化框架的拐角。拐角強化在將圍繞x軸線的 印刷頭框架的扭轉(zhuǎn)動能傳遞到穿梭件與印刷機框架的鄰靠件的過程中 起著重要作用，而不將剪切分量引入鄰靠件。拐角強化因此是重要的 先決條件。
垂直于x軸線定向并沿著x軸線以規(guī)則距離定位的垂直分割件53 為印刷頭承載件彎曲提供另外的阻力。這些分割件在yz平面內(nèi)從承載 件45的前部延伸到承載件46的后部，并且在xz平面內(nèi)連接在印刷頭 承載件的多個大致垂直定向的片材部件上。它們形成另外的大致正交 的子結(jié)構(gòu)，以便增加印刷頭穿梭件的總體剛性。
在印刷頭承載件高度的一半處，大致水平定向的條帶54在印刷頭 穿梭件的整個寬度上連接在大致垂直定向的承載件壁55上。條帶將附 加剛性提供給承載件的相對高的垂直壁，并且通過將自由壁表面分成 兩份來增加這些壁的特征頻率。
在印刷頭承載件的底部處的多排印刷頭定位部之間，矩形梁56在 x方向上沿著印刷頭承載件的整個長度安裝，以便將附加的彎曲和扭曲 阻力提供給承載件的底部區(qū)域。矩形梁經(jīng)由板50聯(lián)系在一起，如圖3B 所示。這是安裝印刷頭的區(qū)域，并且因此，此區(qū)域的剛性非常重要。 考慮到印刷頭位置和定向誤差，重要的是在片材金屬框架的此區(qū)域內(nèi) 保持平直度。這通過用這些矩形梁來增加片材金屬框架的此區(qū)域內(nèi)的 剛性來實現(xiàn)。
框架的示例性實施例形成大約200kg重的片材金屬框架。包括64個印 刷頭以及和印刷頭一起穿梭的所有所需的供應(yīng)裝置的全負載印刷頭穿 梭件至少有300kg重。清楚的是印刷頭穿梭件的這種尺寸和重量形成 有關(guān)彎曲、扭曲、振動等情況的特殊問題。以上所述的結(jié)構(gòu)特征提供 這些問題的解決方法。
在圖2所示的實施例中，十六個印刷頭可相互靠近定位，以便橫 跨印刷介質(zhì)的整個寬度。可以通過十六個印刷頭的單個快速掃描運動 印刷的十六個印刷帶可以橫跨印刷介質(zhì)的整個寬度，但是在單個快速 掃描運動中不提供完整寬度的印刷圖像，這是由于印刷帶不沿著x方 向結(jié)合起來。為了能夠在印刷機穿梭件的單個行程中或者作為選擇在 印刷介質(zhì)通過固定印刷頭構(gòu)造的單個行程中印刷完整寬度的圖像，并 且因此減小印刷時間并增加輸出和生產(chǎn)率，印刷頭穿梭件的可選擇實 施例可以設(shè)置交錯的印刷頭定位部。可以實現(xiàn)交錯，使得來自于交錯 印刷頭的印刷帶相互結(jié)合。 一個實例表示在圖4中，其中六個印刷頭 49不沿著x方向定位在一條線上，而是沿著x方向以兩排交錯。交錯 使得印刷頭的印刷帶47作為單個完整寬度印刷圖像結(jié)合起來。在圖2 的印刷頭穿梭件的實施例中，沿著x方向的十六個印刷頭定位部被選 擇成在印刷介質(zhì)上提供相互分開的印刷帶，其距離大致等于印刷帶寬 度。這種設(shè)置所具有的優(yōu)點在于可以使用直接交叉技術(shù)，以便在印刷 頭穿梭件的兩個快速掃描運動之間通過沿著緩慢掃描方向在大致等于
印刷帶寬度的距離上運動印刷頭穿梭件而在非印刷帶內(nèi)填充。
在所述的實施例中，整個印刷頭穿梭件由片材金屬的框架制成， 提供重量輕和剛性的構(gòu)造。其它印刷頭穿梭件構(gòu)造或者其它材料的使 用也可提供類似的性能。可選擇的方式例如是具有片材金屬部件的加 工鋁部件的框架。加工鋁部件可實現(xiàn)難以在片材金屬中實現(xiàn)的特征。 框架還可包括重量輕的合成材料，這些材料可以增強以便增加剛性。 貫穿所有這些實施例的線索在于印刷頭穿梭件構(gòu)造的大部分是框架。 印刷頭的定位
具有所述印刷頭穿梭件的尺寸的片材金屬框架的平直精度通常只
是幾個毫米。但是印刷頭在印刷頭穿梭件內(nèi)的3D定位需要在微米和亳 弧度的范圍內(nèi)，以便實現(xiàn)可接受的墨滴降落位置精度以及相關(guān)的印刷 質(zhì)量。墨滴降落在噴墨印刷中至關(guān)重要，這是由于數(shù)字圖像在預(yù)定格 柵上作為單個像素印刷。像素與所述格柵的任何偏差是印刷誤差，并 可以通過人眼看到。
數(shù)字印刷機通常使用多個印刷頭，所有印刷頭安裝在單個穿梭件 或承栽件上。它們可以通過印刷頭定位裝置安裝在穿梭件或承載件的 公共底板上。底板可以例如是所述的印刷頭穿梭件的片材金屬部件， 在每個印刷頭定位部處具有切口 。印刷頭定位裝置的實例在結(jié)合于此 作為參考的授予R. Ison等人的美國專利US6796630以及歐洲申請?zhí)?041 0683.0中得以描述。印刷頭定位裝置可包括調(diào)節(jié)印刷頭相對于底 板本身上或者印刷機框架一部分上的某些參考基準(zhǔn)的位置的結(jié)構(gòu)。這 些位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計成非常精密，但是其調(diào)節(jié)范圍受到限制。這種范 圍通常不足以補償?shù)装宓闹圃煺`差(例如平直度)，對于大型構(gòu)造來 說，這種誤差會在幾個毫米的范圍內(nèi)。
安裝板(例如印刷頭穿梭件框架的片材金屬底板)的平直度和3D 空間內(nèi)的印刷頭位置精度之間的標(biāo)準(zhǔn)不匹配問題通過提供圖5A和5B 所示的安裝組件來解決。圖5A是所述印刷頭承載件的一部分的截面 圖。該附圖只表示一個印刷頭定位部。圖5A的底部面向印刷介質(zhì)，如 圖5A的坐標(biāo)系統(tǒng)所示。圖5B是從印刷介質(zhì)側(cè)朝著印刷頭承載件看到 的在印刷頭承載件內(nèi)的一系列印刷頭定位部的透視圖。圖5A和5B所 示的安裝組件包括用于每個印刷頭定位部的附加印刷頭安裝板片 (tile) 58。這樣，在包括64個印刷頭定位部的印刷頭穿梭件中，設(shè)
置64個板片。每個單獨板片從底板57接替用于相應(yīng)印刷頭定位裝置 的安裝功能和安裝參照物。使用可以在三個方向上控制的定位裝置將 每個板片安裝在底板上，使得底板上的大制造誤差可以減小到板片上 的小位置誤差。因此，板片定位裝置使得小位置誤差設(shè)置在板片本身 上，從而按照噴墨印刷過程，在印刷頭定位裝置的操作范圍內(nèi)實現(xiàn)準(zhǔn) 確的印刷頭定位。
板片58可以由不銹鋼板或任何其它適當(dāng)材料制成。板片具有與底 板57內(nèi)的切口對準(zhǔn)的切口 60，印刷頭經(jīng)由該切口定位。通過彈簧加載 調(diào)節(jié)螺釘63并且使用板片58和底板57上的機械參考基準(zhǔn)，板片58 可以可動地固定在底板57上。在特定實施例中，板片的xy位置通過 兩個套筒61確定， 一個套筒與板片上的V形凹槽式基準(zhǔn)相互協(xié)作，并 且另一套筒與板片上的直基準(zhǔn)相互協(xié)作。板片通過彈簧62貼靠這些套 筒固定。在圖5B所示的實施例中，兩個板片使用相同的套筒，并且通 過相同的彈簧固定。其中安裝有套筒的底板上的定位部被磨削，使得 套筒在z方向上位于大致直立位置。套筒的直立位置確保板片的正確 xy位置，而與板片沿著套筒的z位置無關(guān)。板片相對于底板的平面位 置可以使用三個彈簧加載螺釘63來調(diào)節(jié)。螺釘可從安裝組件的側(cè)部(即 從印刷頭的底側(cè)或印刷側(cè))以及從印刷頭的頂側(cè)或供應(yīng)側(cè)操作。具有 位于板片上的協(xié)作機械基準(zhǔn)的套筒61。彈簧62以及螺釘63使得板片 在3D空間中定位，從而底板57上的機械安裝基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移到板片58上， 并且底板57的制造誤差減小到位于印刷頭定位裝置59的位置調(diào)節(jié)結(jié) 構(gòu)的范圍內(nèi)，以便細微調(diào)節(jié)接收在印刷頭定位裝置59內(nèi)的印刷頭64 的位置。
印刷頭定位裝置59可動地安裝在每個板片58上。印刷頭定位裝 置59相對于板片58的位置可以通過兩個彈簧加載調(diào)節(jié)螺釘65來調(diào) 節(jié)。調(diào)節(jié)與安裝有印刷頭定位裝置59的板片58的安裝表面共面進行。 在圖5A中，此安裝表面平行于所示坐標(biāo)系統(tǒng)的xy平面?？梢匀缟纤?述通過三個彈簧加載螺釘63使得安裝表面平行于xy平面。經(jīng)由桿系 統(tǒng)(未示出)，笫一螺釘65用來調(diào)節(jié)印刷頭定位裝置沿著x方向的位 置，而第二螺釘65用來調(diào)節(jié)印刷頭定位裝置在xy平面內(nèi)的角度位置。 隨著印刷頭定位裝置59定位在板片58上并間接定位在底板57上，同 樣確定接收并固定在印刷頭定位裝置59內(nèi)的印刷頭64的位置。印刷
頭定位裝置的位置調(diào)節(jié)可能性的細節(jié)可以在結(jié)合于此作為參考的歐洲
專利申請?zhí)?4106837. 0中找到。螺釘65可以從相反側(cè)操作，即從印 刷頭的底側(cè)或印刷側(cè)以及從印刷頭的頂側(cè)或供應(yīng)側(cè)操作。
所述的安裝組件的特定實施例可以如下使用。在第一步驟，印刷 頭安裝板片58安裝在印刷頭承栽件框架44的底板57上。其位置被調(diào) 節(jié)，使得板片58的將要安裝印刷頭定位裝置的安裝表面與參考印刷表 面平齊。此參考印刷表面可以是數(shù)字印刷機1的印刷臺2的表面。參 考印刷表面還可以通過參考機械參照物47離線(即在印刷頭承載件框 架44不安裝在印刷系統(tǒng)1內(nèi)時)形成，參照物47用來將印刷頭承載 件框架44安裝在數(shù)字印刷機1的支承框架5上。在附圖中，參考印刷 表面與坐標(biāo)系統(tǒng)的xy平面平行。與參考印刷表面共面的板片58的位 置通過套筒61、板片上的機械基準(zhǔn)以及彈簧62來控制。在與參考印刷 表面共面的板片的xy位置的位置精度可以在0. 2mm內(nèi)，并且其相對于 參考印刷表面的平齊度在20Mm內(nèi)。印刷頭定位裝置59接著安裝在印 刷頭安裝板片58上。其相對于板片的安裝表面的位置、相關(guān)性和共面 以及與參考印刷表面的平行通過與調(diào)節(jié)螺釘65相關(guān)的定位裝置(例如 所述的桿系統(tǒng))分辨率來調(diào)節(jié)。在特定實施例中，印刷頭定位裝置可 以大約3nm的分辨率定位以及相對于印刷頭承載件44上的固定參照 物或者相對于相鄰印刷頭定位裝置以大約± 5 jam的精度定位。在歐洲 專利申請?zhí)?4106837. O披露的印刷頭定位裝置的特定實施例中，印刷 頭的印刷表面(例如噴墨噴嘴板)繼承板片58的平齊度和印刷頭定位 裝置59的位置。對于高質(zhì)量噴墨印刷來說，希望的是小于20ym的印 刷頭的印刷表面的平齊度以及高于± 7 y m的印刷頭的xy位置精度，優(yōu) 選的是高于土5jLim，并且更加優(yōu)選的是土3jLim。
如果印刷頭定位裝置59的螺釘65的調(diào)節(jié)范圍不足以補償安裝在 底板57或印刷頭承載件44上的印刷頭安裝板片58的位置精度，印刷 頭的印刷表面不能定位成提供可接受的印刷質(zhì)量。那么，需要另外的 定位裝置來橋接底板57或印刷頭承載件框架44以及印刷頭的印刷表 面之間的誤差距離。在噴墨印刷中，附加定位裝置可通過在噴墨印刷
頭的所得噴墨印刷噴嘴的范圍內(nèi)改變操作噴墨印刷噴嘴的范圍來提 供。如果例如噴墨印刷頭具有布置成噴嘴間距(噴嘴節(jié)距)為1/360 英寸的陣列的764個噴嘴，通過764個噴嘴的連續(xù)組的720個操作噴
嘴來實現(xiàn)2英寸的印刷寬度。連續(xù)組可以經(jīng)由印刷頭控制回路中的軟 件或固件來選擇。以一個噴嘴進行選擇變化造成另一連續(xù)組的720個 操作噴嘴，操作噴嘴的位置變化1/360英寸，而不調(diào)節(jié)印刷頭定位裝 置59或安裝板片58。因此，如果在印刷過程中不是噴墨印刷頭內(nèi)的所 有噴嘴操作，操作噴嘴組的適當(dāng)選擇提供印刷介質(zhì)上的最終像素的另 外位置調(diào)節(jié)，即對于印刷介質(zhì)上的印刷像素來說多種噴嘴節(jié)距的位置 調(diào)節(jié)。印刷頭中的操作噴嘴組的適當(dāng)選擇可以將印刷頭定位裝置在x 方向上的位置調(diào)節(jié)范圍減小到一個噴嘴節(jié)距距離，即從-1/2噴嘴節(jié)距 到+ 1/2噴嘴節(jié)距。這種方法特別有利于需要高位置精度和寬調(diào)節(jié)范圍 的情況。
可以設(shè)想到印刷頭安裝和定位方法以及組件的其它實施例，來閉 合不精確的片材金屬框架和非常準(zhǔn)確的印刷頭位置標(biāo)準(zhǔn)之間的間隙。 用于此實施例的多種用于在多個方向上作用并控制組件的單個部件之
間的多重相對位置的位置調(diào)節(jié)裝置(例如螺釘、套筒和彈簧)可以通 過本領(lǐng)域公知的其它位置調(diào)節(jié)裝置來代替或者在組件的其它部件之間
操作，而不偏離使用中間板片和/或印刷頭定位裝置以便增加印刷頭位 置精度以及印刷介質(zhì)上的印刷像素位置的概念。 熱穩(wěn)定性
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的是噴墨印刷過程中的熱熔墨或UV固化墨的 墨溫度是確定印刷質(zhì)量和印刷可靠性的重要參數(shù)。已經(jīng)描述多種方法 來在墨供應(yīng)裝置和噴墨印刷頭中控制這些噴墨印刷過程中的墨溫度。 同樣本領(lǐng)域公知的是通過啟動噴墨印刷頭的單個噴墨腔室而造成的局 部熱量產(chǎn)生會干擾熱量配置，并影響印刷過程，例如墨滴尺寸會改變。 已經(jīng)提供多種解決方法來在墨供應(yīng)裝置一級以及在印刷頭一級處控制 通過噴墨印刷頭噴射的墨的溫度。
在現(xiàn)有技術(shù)中通常沒有解決的噴墨印刷機的熱穩(wěn)定性的問題是安 裝框架或印刷頭穿梭件的熱穩(wěn)定性，特別是框架或穿梭件上的用于印 刷頭準(zhǔn)確定位的參照物的熱穩(wěn)定性。機械結(jié)構(gòu)的溫度變化引入造成結(jié) 構(gòu)尺寸不穩(wěn)定的應(yīng)力。在圖6A-6D所示的特定實施例中，安裝有印刷 頭的框架的所需尺寸穩(wěn)定性從印刷系統(tǒng)的總體像素對像素套準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)中 導(dǎo)出。此標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合了用于印刷頭承載件框架上的印刷頭位置的印刷頭 位置精度窗口以及印刷頭承載件框架相對于印刷表面的運動精度窗
口。對于高質(zhì)量噴墨印刷來說，目標(biāo)是土7pm的總體像素對像素套準(zhǔn) 精度窗口，解釋成大致高于土7/im的印刷頭位置精度窗口，由此在印 刷頭運動精度上留下某些誤差。因此，在印刷系統(tǒng)的操作過程中，框 架或穿梭件上的用于準(zhǔn)確定位印刷頭的機械參照物的尺寸穩(wěn)定性應(yīng)該 高于土5m瓜，優(yōu)選的是高于土3)um。更加廣義來說，印刷頭框架或穿 梭件上的機械定位參照物的尺寸穩(wěn)定性應(yīng)該是印刷系統(tǒng)的像素對像素 套準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的一部分。
在安裝或者印刷頭穿梭件框架中，機械結(jié)構(gòu)的溫度變化會經(jīng)由高 溫下操作的墨供應(yīng)系統(tǒng)的部件進入，例如UV固化墨在45"C下供應(yīng)，或 者熱熔墨在印刷1001C和更高溫度下供應(yīng)。溫度變化還可通過與印刷頭 穿梭件內(nèi)的印刷頭一起或同步前后往復(fù)運動以便在噴射之后固化或干 燥墨的輻射固化或干燥單元的操作引入。公知的是例如UV固化系統(tǒng)不 僅輻射UV光，而且輻射大量IR光。IR光圍繞并加熱包括印刷頭穿梭 件框架的周圍結(jié)構(gòu)。印刷頭穿梭件框架的加熱會導(dǎo)致框架的印刷頭定 位參照物的位置偏移。位置偏移的解決方法通過在有助于印刷頭定位 參照物的尺寸穩(wěn)定性的位置處有效地冷卻穿梭件框架來提供。圖6A表 示可以將有效冷卻通道設(shè)置在所述印刷頭穿梭件的片材金屬框架內(nèi)的 位置。在此附圖中，印刷頭穿梭件本身表示成繪制有效冷卻通道的透 明模型。三個底板冷卻通道70靠近印刷頭承載件的底部定位，并且與 底板熱接觸。底板通道可提供冷卻，以便抵消通過印刷頭承載件的所 述區(qū)域內(nèi)的固化單元或其它熱源的散射IR光造成的底板溫度上升。兩 個橋式冷卻通道71在安裝用于將被加熱墨分配和/或收集到噴墨印刷 頭的操作桿的位置處連接在橋接件上。通道71位于操作桿和橋接件之 間，并且防止熱量從操作桿傳遞到橋接件的片材金屬框架上。圖6B表 示圖6A所示的印刷頭穿梭件的垂直于x軸線的截面圖。圖6C和6D是 表示冷卻通道位置的細節(jié)。圖6C表示在印刷頭穿梭件的后部46內(nèi)沿 著一排印刷頭定位部的底板冷卻通道70的位置的截面圖。圖6C的視 圖類似于圖5A。底板57表示成安裝有印刷頭安裝板片58和印刷頭定 位裝置59。冷卻通道70設(shè)置成在印刷頭排的任一側(cè)處與底板57熱接 觸。它們使用支架72連接?；貋韰⒖紙D6A的總體視圖，冷卻通道70 在笫一和第二排印刷頭定位部之間設(shè)置在印刷頭穿梭件的前部45處的 第一排印刷頭定位部之前，并且在第二排印刷頭定位部之后。類似的構(gòu)造設(shè)置在印刷頭穿梭件的后部46處。圖6D表示橋式冷卻通道71的 位置的截面圖。冷卻通道71通過支架73安裝在橋接件41的片材金屬 板74上。
在印刷頭穿梭件冷卻通道的特定實施例中，銅管采用8mm的內(nèi)直 徑。但是，冷卻通道還可利用可選擇的概念來應(yīng)用。這些可選擇方式 包括加工矩形通道或固定在印刷頭框架的片材金屬部件上的擠壓成形 部件，以便形成具有冷卻通道的片材金屬部件的層壓件，或者連接或 粘接在片材金屬部件上的柔性管。冷卻通道可由銅之外的其它材料制 造。橋式冷卻通道可位于橋接件的內(nèi)側(cè)，或者可以安裝在外側(cè)。出于 機械穩(wěn)定性的原因，印刷頭穿梭件的橋接件41可以作為擠壓成形部件 制造，而不是片材金屬部件的框架。在這種情況下，冷卻通道71可以 與擠壓成形部件形成整體。類似的思想可適用于印刷頭承載件框架。
可以使用包括水的本領(lǐng)域公知的任何類型的冷卻流體。勿庸置疑 的是為了從印刷頭穿梭件上的對于該結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要的位 置排出熱量，冷卻通道應(yīng)該連接到冷卻流體供應(yīng)裝置。供應(yīng)系統(tǒng)最好 是包括從冷卻流體汲取熱量的熱交換器的閉環(huán)循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)系統(tǒng)內(nèi) 的冷卻流體的流速可以調(diào)節(jié)。假設(shè)在印刷頭穿梭件中采用機械冷卻回 路，熱交換器的設(shè)置和冷卻流體流速可用來控制冷卻效率，并因此控 制印刷頭穿梭件框架的溫度。在大部分應(yīng)用中，印刷頭穿梭件將需要 有效冷卻，以便在多個位置處控制其溫度。但是，冷卻回路還可用來 沿著冷卻回路在多個位置處加熱印刷頭穿梭件。重要的是印刷頭穿梭
件的多個位置可以進行溫度控制，以便保持框架和印刷頭穿梭件的尺 寸穩(wěn)定性。
印刷頭承載件框架的溫度穩(wěn)定性的問題通過圖6A所示的印刷頭穿 梭件來說明。但是此問題的解決方法(即引入冷卻通道)不局限于穿 梭式印刷頭承載件上的應(yīng)用。冷卻通道還有利于固定安裝在印刷系統(tǒng) 上但是由于其尺寸或結(jié)構(gòu)特性、其熱和尺寸穩(wěn)定性存在問題的印刷頭 承載件。
在圖6C中，冷卻通道70與包括印刷頭定位裝置59和安裝在底板 57上的安裝板片58的印刷頭安裝組件一起表示。但是此印刷頭安裝組 件不必須使用冷卻通道來改善印刷頭承載件的熱和尺寸穩(wěn)定性。印刷 頭64可例如通過直接安裝在底板57上的印刷頭定位裝置59相對于結(jié)合在印刷頭定位切口 49內(nèi)的機械參照物安裝在印刷頭承載件44上。 在這種情況下，底板47的平直度和印刷頭定位切口 49的機械參照物 的位置穩(wěn)定性對于印刷頭64的準(zhǔn)確位置至關(guān)重要。 印刷頭穿梭件的安裝
參考圖2，印刷頭穿梭件的一個支承端大于另一端。在印刷頭穿梭 件的左支承端的底部處，印刷頭穿梭件包括安裝底座(圖2未示出)， 以便安裝在緩慢掃描方向上定向的兩個線性滑動件。在右支承端的底 部處，印刷頭穿梭件包括表示為安裝底座47的一個安裝底座，以便安 裝在相同緩慢掃描方向上定向的單個線性滑動件。線性滑動件使得印 刷頭穿梭件在緩慢掃描方向上運動。印刷頭沿著緩慢掃描方向的穿梭 運動可以通過最好連接在線性滑動件之一上的線性馬達驅(qū)動。
線性滑動件繼而可以安裝在快速掃描驅(qū)動系統(tǒng)上，以便在快速掃 描方向上運動包括緩慢掃描線性滑動件的整個印刷頭穿梭件。這種連 接最好使用球接頭，使得印刷頭穿梭件在運動過程中有限地晃動或傾 斜，而不在快速掃描驅(qū)動系統(tǒng)中引入應(yīng)力，或者在印刷頭穿梭件框架 中引入變形。
可以使用其它實施例來提供代替穿梭件相對于印刷臺的快速掃描 運動和緩慢掃描運動。
已經(jīng)詳細描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，現(xiàn)在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 將明白的是可以進行多種變型，而不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明 的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在印刷系統(tǒng)中保持印刷頭的印刷頭承載件，包括印刷頭承載件框架(44)，具有用于限定印刷頭(64)在印刷頭承載件框架(44)上的位置的多個印刷頭定位參照物(49、61)；以及與印刷頭承載件框架(44)熱接觸的第一冷卻通道(70)，以便控制印刷頭承載件框架(44)的溫度；其特征在于，第一冷卻通道(70)相對于多個印刷頭定位參照物(49、61)定位，使得第一冷卻通道(70)能夠控制多個印刷頭定位參照物(49、61)的位置穩(wěn)定性。
2. 如權(quán)利要求1所述的印刷頭承載件，其特征在于，印刷頭承載 件框架(44)包括具有結(jié)合其中或直接安裝其上的至少一個多個印刷 頭定位參照物(49、 61)的片材金屬部件(57)。
3. 如上述權(quán)利要求任一項所述的印刷頭承載件，其特征在于，第 一冷卻通道(70)包括連接到印刷頭承載件框架(44)上的管道。
4. 如權(quán)利要求1-2任一項所述的印刷頭承載件，其特征在于，印 刷頭承載件框架(44)包括具有結(jié)合其中的第一冷卻通道(70)的擠 壓成形部件。
5. 如上述權(quán)利要求任一項所述的印刷頭承載件，其特征在于，第 一冷卻通道(70)連接在第一冷卻流體循環(huán)系統(tǒng)上。
6. —種用于在印刷介質(zhì)上往復(fù)運動的印刷頭穿梭件，包括如上述 權(quán)利要求任一項所述的印刷頭承載件。
7. 如權(quán)利要求6所述的印刷頭穿梭件，其特征在于，還包括與印 刷頭穿梭件(4)熱接觸以便防止熱量從連接在印刷頭穿梭件上的墨供 應(yīng)部件朝著印刷頭穿梭件傳遞的第二冷卻通道(71)。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的印刷頭穿梭件，其特征在于，第二冷 卻通道(71)連接在第二冷卻流體循環(huán)系統(tǒng)上。
9. 一種印刷系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1-5任一項所述的印刷頭承載 件或權(quán)利要求6-8任一項所述的印刷頭穿梭件。
10. —種保持印刷頭承載件的尺寸穩(wěn)定性的方法，包括如下步驟 提供印刷頭承載件框架(44)，框架(44)具有用于限定印刷頭(64)在印刷頭承載件框架(44)上的位置的多個印刷頭定位參照物(49、 61 ) j以及提供與印刷頭承載件框架(44)熱接觸的冷卻通道(70)，以便 控制印刷頭承載件框架(44)的溫度；其特征在于，該方法還包括相對于多個印刷頭定位參照物(49、 61)定位冷卻通道(70)，使得冷卻通道(70)能夠控制多個印刷頭 定位參照物(49、 61)在印刷頭承栽件框架(44)上的位置穩(wěn)定性。
全文摘要
披露一種用于在印刷系統(tǒng)中保持印刷頭的印刷頭承載件。承載件包括具有限定印刷頭(64)在印刷頭承載件框架(44)上的位置的多個印刷頭定位參照物(49、61)的印刷頭承載件框架(44)以及與印刷頭承載件框架(44)熱接觸以便控制印刷頭承載件框架(44)的冷卻通道(70)，使得多個印刷頭定位參照物(49、61)在印刷頭承載件框架(44)上的位置穩(wěn)定性得以保持。
文檔編號B41J29/377GK101189132SQ200680019303
公開日2008年5月28日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者A·布拉爾斯, B·弗林登, B·弗霍斯特, W·范德溫克爾 申請人:愛克發(fā)印藝公司