BRPI1106642A2 - aquecedor imerso de alta Área de superfÍcie para um reservatàrio de tinta sàlida - Google Patents
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Abstract
AQUECEDOR IMERSO DE ALTA ÁREA DE SUPERFÍCIE PARA UM RESERVATàRIO DE TINTA SàLIDA. A presente invenção refere-se a um recipiente volumétrico para armazenar tinta de mudança de fase e que inclui um alojamento que é compreendido principalmente de um material termicamente isolante e um elemento de aquecimento posicionado dentro do alojamento. O elemento de aquecimento é posicionado no recipiente para fundir a tinta sólida rapidamente para permitir as operações de impressão.
Description
Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "AQUECE- DOR IMERSO DE ALTA AREA DE SUPERFICIE PARA UM RESERVA- TORIO DE TINTA S0LIDA".
A presente invengao refere-se ao aparelho e ao metodo descri- tos abaixo para aquecer tinta de mudanga de fase, e mais particularmente ao uso de aquecedores imersos em um reservatorio de tinta para fundir tinta solidificada.
Impressoras a jato de tinta ejetam gotas de tinta Iiquida a partir de ejetores de jato de tinta para formar uma imagem em uma superficie de recebimento de imagem, tal como uma superficie de transferencia interme- diaria, ou um substrato de meio, tal como papel. Impressoras a jato de tinta de todas as cores usam uma pluralidade de reservatorios de tinta para ar- mazenar uma serie de tintas diferentemente coloridas para imprimir. Uma impressora de todas as cores comumente conhecida tern quatro reservato- rios de tinta. Cada reservatorio armazena uma diferente cor de tinta, ou seja, ciano, magenta, amarelo e tinta preta, para a gerapao de imagens de todas as cores.
Impressoras a jato de tinta de mudanga de fase utilizam tinta que permanece em uma fase solida a temperatura ambiente, com frequencia com uma consistencia cerosa. Apos a tinta ser abastecida dentro da impres- sora, a tinta solida e transportada a um dispositivo de fusao, que funde a tinta solida para produzir tinta liquida. A tinta Iiquida e armazenada em um reservatorio que pode ser, interna ou externa a um mecanismo de impres- sao. A tinta liquida e proporcionada aos ejetores de jato de tinta do meca- nismo de impressao conforme necessario. Se energia eletrica for removida a partir da impressora para conservar energia ou para manutengao de impres- sora, a tinta fundida comega a resfriar e pode eventualmente retomar a for- ma solida. Neste caso, a tinta solida precisa ser fundida de novo antes de a tinta poder ser ejetada pelo mecanismo de impressao. Consequentemente1 ο tempo para fundir a tinta influencia a disponibilidade da impressora de tinta solida para operag6es de impressao. Portanto, aprimoramentos aos disposi-
tivos na impressora que aquece e armazena tinta fundida sao desejaveis. Um recipiente volumetrico para armazenamento de tinta em uma impressora a jato de tinta solida foi desenvolvido. O recipiente inclui um alo- jamento compreendido de material termicamente isolante tendo um volume de espapo interno para ο alojamento, ο volume de espago tendo uma altura, uma Iargura e uma profundidade, e um elemento de aquecimento posiciona- do dentro do volume de espago do alojamento para fundir tinta uniformemen- te atraves da Iargura do volume de espapo. O elemento de aquecimento e configurado para ter uma area de superficie que seja maior do que uma area definida pela altura e Iargura do volume de espago. A figura 1 e uma vista esquematica de um sistema indireto de
impressao a jato de tinta.
A figura 2 e um diagrama esquematico de um reservatorio de tin- ta incluindo um elemento de aquecimento.
A figura 3 e uma vista dianteira de um reservatorio de tinta do mecanismo de impressao ilustrarido um elemento de aquecimento dentro do reservatorio do mecanismo de impressao.
A figura 4 e uma vista em sepao transversal lateral do reservato- rio de tinta do mecanismo de impressao da figura 3 tomada ao Iongo da Iinha 302.
A figura 5A e uma vista do topo de um elemento de aquecimento
PTC que pode ser disposto em um reservatorio de tinta solida.
A figura 5B e uma vista em segao transversal atraves do ele- mento de aquecimento da figura 5A tomada ao Iongo da Iinha 524.
A figura 6A e uma vista de topo de um elemento de aquecimento perfurado que pode ser disposto em um reservatorio de tinta solida.
A figura 6B e uma vista do topo de um outro elemento perfurado que pode ser disposto em um reservatorio de tinta solida.
A figura 7 e uma vista seccionada de um elemento de aqueci- mento laminar dobrado que pode ser disposto em um reservatorio de tinta solida.
A descrigao abaixo e os desenhos anexos proporcionam um en-
tendimento geral do ambiente para ο sistema e metodo descritos aqui assim como os detalhes para ο sistema e metodo. Nos desenhos, niimeros de refe- rencia similares sao usados atraves dos desenhos para designar elementos similares. O termo "impressora", como usado aqui, engloba quaisquer apare- lhos, tais como uma copiadora digital, maquina de produzir livros, maquina de fac-simile, maquina multifunQ§o’ etc., que realizem uma fun^ao de im- pressao para muitos fins. Embora a especificagao focalize em um sistema que controle a fusao da tinta solida em um reservatorio de tinta solida, ο apa- relho para fundir tinta em um reservatorio pode ser usado com qualquer dis- positivo que use um fluido de mudanga de fase que tenha uma fase solida. Adicionalmente, a tinta solida pode ser chamada ou referida aqui como tinta, bastoes de tinta, ou bastoes. O termo "volume parametrico" refere-se a um volume definido por um envelope em torno da forma de um objeto, tal como um element。de aquecimento, que pode incluir espagos e cavidades. Assim1 ο volume parametrico de um objeto inclui espagos abertos dentro do objeto, assim como ο volume do material que forma ο objeto. Volume parametrico como usado no presente documento significa um volume interior de um en- caixe apertado, caixa de mLiltiplos Iados dentro da qual ο aquecedor se en- caixa. De modo similar, ο termo "espessura parametrica" refere-se a espes- sura de um objeto, tal como um elemento de aquecimento, que possa incluir aberturas ou espagos. Por exemplo, um objeto enrugado tern uma espessu- ra parametrica que se estende a partir do topo de um enrugamento para ο fundo do outro enrugamento.
A figura 1 e uma vista esquematica lateral de uma modalidade de um dispositivo de imagem de tinta de mudanga de fase configurado para impressao indireta ou deslocada usando tinta fundida de mudanpa de fase. O dispositivo 10 da figura 1 inclui um sistema de manipulagao de tinta 12, um sistema de impressao 26, um sistema de meio de fornecimento e de ma- nip u Iagao 48’ e um sistema de controle 68. Um sistema de manipulapao de tinta 12 recebe e envia tinta solida a um dispositivo de fusao para a gera^ao de tinta liquida. O sistema de impressao 26 recebe a tinta fundida e ejeta tinta liquida sobre uma superficie de recebimento de imagem sob ο controle
do sistema 68. O sistema de meio de fornecimento e de manipulagao 48 ex- trai meio a partir de um ou mais fornecimentos no dispositivo 10, sincroniza ο envio do meio a uma garra de fixagao para a transferencia de uma imagem de tinta a partir da superficie de recebimento de imagem ao meio e, entao, envia ο meio impresso a uma area de saida.
Em mais detalhes, um sistema de manipulagao de tinta 12, que
e tambem referido como um abastecedor de tinta, e configurado para rece- ber tinta de mudanga de fase em forma solida, tal como blocos de tinta 14, que sao comumente chamados de bast5es de tinta. Um abastecedor de tinta 12 inclui canais de alimentagao 18 dentro dos quais bast5es de tinta 14 sao inseridos. Embora um Cinico canal de alimentagao 18 seja visivel na figura 1, um abastecedor de tinta 12 inclui um canal de alimentagao separado para cada cor ou tonalidade de cor do bastao de tinta 14 usado no dispositivo 10. O canal de alimentagao 18 guia os bastoes de tinta 14 em diregao a um con- junto de fusao 20 em uma extremidade do canal 18 onde os bastoes sao “15 aquecidos a uma temperatura de fusao de tinta de mudanga de fase para fundir a tinta solida para formar tinta liquida. Qualquer temperatura de fusao adequada pode ser usada dependendo de uma formula?ao de tinta de mu- danga de fase. Em uma modalidade, a temperatura de fusao da tinta de mu- dan?a de fase e aproximadamente de IOO0C a 140°C. A tinta fundida e rece- bida em um reservatorio 24 configurado para manter uma quantidade da tin- ta fundida em forma fundida para envio ao sistema de impressao 26 do dis- positivo 10. Em modalidades alternativas, um ύηΐοο reservatorio 24 pode fornecer tinta a miiltiplos mecanismos de impressao tais como ο mecanismo de impressao 28. Embora um reservatorio intermediario 24 seja mostrado por simplicidade, ο dispositivo de imagem 10 pode incluir miiltiplos reserva- torios, um para manter a tinta fundida de cada cor de tinta usada no disposi- tivo, tal como, por exemplo, ciano, magenta, amarelo e preto (CMYK). Como visto em maiores detalhes abaixo, um element。de aquecimento e posicio- nado dentro do reservatorio 24. O sistema de impressao 26 inclui pelo menos um mecanismo de
impressao 28 incluindo um reservatorio do mecanismo de impressao 27 ten-
do jatos de tinta arranjados para ejetar gotas de tinta fundida sobre uma su- perficie intermediaria 30. O reservatorio do mecanismo de impressao 27 re- cebe tinta fundida a partir do reservatorio 24 por meio de um conduto 25. O reservatorio do mecanismo de impressao 27 contem um elemento de aque- cimento, como mostrado em detalhes adicionais abaixo. Um mecanismo de impressao e mostrado na figura 1 embora qualquer niimero adequado de mecanismos de impressao 28 possa ser usado. Os mecanismos de impres- sao sao operados de acordo com sinais de acionamento gerados pelo sis- tema de controle 68 para ejetar tinta sobre a superficie intermediaria 30.
A superficie intermediaria 30 compreende uma camada ou filme de agente de Iiberagao aplicado a um membra giratorio 34 pelo conjunto de aplicagao de agente de Iiberagao 38, que e tambem conhecido como uma unidade de manutengao de tambor (DMU). O membro giratorio 34 e mostra- do como um tambor na figura 1, embora em modalidades alternativas ο membro giratorio 34 possa compreender uma correia, faixa, rolo, movel ou giratorio, ou outro tipo de estrutura similar. Um rolo de garra 40 e abastecido contra a superficie intermediaria 30 no membro giratorio 34 para formar uma regiao de garra 44 atraves da qual folhas de meio de registro 52 sao alimen- tadas em registro cronometrado com as gotas de tinta depositadas sobre a superficie intermediaria 30 pelos jatos de tinta do mecanismo de impressao 28. Pressao (e em alguns casos calor) e gerada na regiao de garra 44 a qual, em conjunto com ο agente de Iiberagao que forma a superficie inter- mediaria 30, facilita a trarisferencia de gotas de tinta a partir da superficie 30 para ο meio de registro 52 e, ainda substancialmente, evitar que a tinta adira ao membro giratorio 34. O sistema de meio de fornecimento e de manipulagao 48 do dis-
positivo 10 e configurado para transportar meio de registro ao Iongo de um trajeto de meio 50 definido no dispositivo 10 que guia ο meio atraves da re- giao de garra 44, onde a tinta e transferida a partir da superficie intermedia- ria 30 para ο meio de registro 52. O sistema de meio de fornecimento e de manipulagao 48 inclui pelo menos uma fonte de meio 58, tal como bandeja de fornecimento 58 para armazenar e fornecer meio de registro de diferentes
tipos e tamanhos para ο dispositivo 10. O sistema de meio de fornecimento e de manipulagao inclui mecanismos adequados, tais como rolos 60’ que po- dem ser direcionados, ou rolos inativos, assim como difusores, defletores, e similares, para transportar meio ao Iongo do trajeto de meio 50.
O trajeto de meio 50 pode incluir um ou mais dispositivos de condicionamento de meio para controlar e regular a temperatura do meio de registro de modo que ο meio chegue na regiao de garra 44 em uma tempe- ratura adequada para receber a tinta a partir da superfieie intermediaria 30. Por exemplo, na modalidade da figura 1, um conjunto de pre-aquecimento 64 e proporcionado ao Iongo do trajeto de meio 50 para Iigar ο meio de re- gistro a temperatura predeterminada inicial antes de alcangar a regiao de garra 44. O conjunto de pre-aquecimento 64 pode basear-se em calor radi- ante, condutivo, ou convectivo, ou qualquer combinagao das referidas for- mas de calor para trazer ο meio a uma temperatura de pre-aquecimento al- vo, a qual, em uma modalidade pratica, esta em uma faixa de cerca de 30°C a cerca de 70°C. Em modalidades alternativas, outros dispositivos de condi- cionamento termico podem ser usados ao Iongo do trajeto de meio antes, durante e apos a tinta ser depositada sobre ο meio para controlar as tempe- raturas do meio (e tinta).
Um sistema de controle 68 ajuda na operagao e controle dos di- versos subsistemas, componentes.e fun goes do dispositivo de imagem 10. O sistema de controle 68 e operacionalmente conectado a uma ou mais fontes de imagem 72，tais como um sistema de Ieitura ou uma conexao de estagao de trabalho, para receber e manejar dados de imagem a partir das fontes e para gerar sinais de controle que sao enviados aos componentes e subsis- temas da impressora. Alguns dos sinais de controle sao baseados nos da- dos de imagem, tais como os sinais de acionamento e os referidos sinais de acionamento operam os mecanismos de impressao conforme observados aoima. Outros sinais de controle fazem com que os componentes e subsis- temas da impressora realizem diversos procedimentos e operates para preparar a superfieie intermediaria 30, enviar ο meio para a garra de fixa^ao e transferir as imagens de tinta sobre a saida do meio pelo dispositivo de
imagem 10. O sistema de controle 68 inclui um controlador 70’ armazena- mento eletronico ou memoria 74 e uma interface de usuario (UI) 78. O con- trolador 70 compreende um dispositivo de processamento, tal como uma unidade de processamento central (CPU), um circuito integrado de aplicagao especifica (ASIC), um dispositivo de arranjo de portas programaveis em campo (FPGA), ou um microcontrolador. Dentre outras tarefas, ο dispositivo de processamento processa as imagens proporcionadas pelas fontes de i- magem 72. O um ou mais dispositivos de processamento compreendendo ο controlador 70 sao configurados com instrug5es programadas que sao ar- mazenadas na memoria 74. O controlador 70 executa as referidas instates para operar os componentes e subsistemas da impressora. Qualquer tipo de memoria adequado ou armazenamento eletronico pode ser usado. Por e- xemplo, a memoria 74 pode ser uma memoria nao volatil, tal como memoria apenas de Ieitura (ROM), ou uma memoria nao volatil programavel, tal como EEPROM ou memoria flash.
A Interface de usuario (UI) 78 compreende um dispositivo de en- trada/saida adequado Iocalizado no dispositivo de imagem 10 que permite a intera^ao do operador com ο sistema de controle 68. Por exemplo, Ul 78 pode incluir um teclado e tela (nao mostrado). O controlador 70 e operacio- nalmente acoplado a interface de usuario 78 para receber sinais indicativos de selegaes e outra informagao informada a interface do usuario 78 por um usuario ou operador do dispositivo. O controlador 70 e operacionalmente acoplado a interface de usuario 78 para exibir informagao a um usuario ou operador incluindo opg5es selecionaveis, status da maquina, status consu- mivel e similares. O controlador 70 pode tambem ser acoplado a um link de comunicapao 84, tal como uma rede de computador, para receber dados de imagem e dados de interagao do usuario a partir de Iocais remotos.
O controlador 70 gera sinais de controle que sao emitidos para diversos sistemas e componentes do dispositivo 10，tais como um sistema de manipulagao de tinta 12，sistema de impressao 26，sistema de manipula- gao de meio 48, conjunto de aplicagao de agente de Iiberagao 38, trajeto de
meio 50, e outros dispositivos e mecanismos do dispositivo de imagem 10 que sao operacionalmente conectados ao controlador 70. O controlador 70 gera os sinais de controle de acordo com instrugoes programadas e os da- dos armazenados na memoria 74. Os sinais de controle, por exemplo, con- trolam as velocidades de operagao, os niveis de potencia, a cronometragem, acionamento, e outros parametros, dos componentes do sistema para fazer com que ο dispositivo de imagem 10 opere em diversos estados, modos, ou niveis de operagao, que sao denotados no presente documento coletivamen- te como modos operacionais. Os referidos modos operacionais incluem, por exemplo, um modo de partida ou de aquecimento, modo de desligamento, diversos modos de impressao, modos de manuten^ao, e modos de econo- mia de energia.
A figura 2 ilustra um reservatorio de tinta 200 incluindo um alo- jamento isolado 204, volume do reservatorio 208 com tinta 210’ elemento de aquecimento 212, e saida 224. Um conduto 248 conecta a saida 224 do vo- Iume do reservatorio 208 a um mecanismo de impressao 250. Fios eletricos 206 conectam ο elemento de aquecimento 212 a uma fonte de energia ele- trica 244. Um controlador 236 e operacionalmente conectado a fonte de e- nergia eletrica 244. O reservatorio de tinta 200 contem a tinta Iiquida de uma Linica cor recebida a partir de um conjunto de fusao 228, e miiltiplos reserva- torios de tinta podem ser usados em um dispositivo de imagem colorida.
O alojamento 204 e um recipiente volumetrico que e primeira- mente composto de um material termicamente isolante que e compativel com diversas tintas de mudanpa de fase em ambas as fases solida e difun- dida. Diversos plasticos, incluindo termoplasticos e materials elastomericos, sao adequados para uso no alojamento 204. Adicionalmente, ο alojamento 204 pode compreender uma ou mais camadas de materials nao apenas ter- micamente isolantes, mas tambem e termicamente condutores. Os materials de alojamento 204 sao configurados para proporcionar pelo menos modera- da retengao de calor dentro do volume do reservatorio 208. O volume do reservatorio 208 tern uma altura interna 252, Iargura 256 (que se estende atraves da pagina), e profundidade 260. O nivel superior do Iiquido para um
volume de tinta dentro do reservatorio pode ser bem abaixo do confinamento superior do reservatorio. A referida configura^ao permite que a tinta seja re- tida mesmo quando ο produto e inclinado em um angulo. O reservatorio po- de ser ventilado, parcialmente aberto ou completamente aberto no topo.
O elemento de aquecimento exemplificativo 212 inclui miiltiplos membros de aquecimento, tais como membro de aquecimento em forma de paIheta 220’ que se estendem substancialmente atraves da Iargura 256 do volume do reservatorio 208. O formato do elemento de aquecimento 212 proporciona uma area de superficie exposta a tinta 210 que e maior do que uma area de superficie definida pela altura 252 e Iargura 256 do volume do reservatorio 208. O elemento de aquecimento 212 ocupa uma posigao no volume do reservatorio 208 que e proxima ao conduto 248 para implementar a fusao da tinta proximo do conduto, e ο elemento de aquecimento se esten- de a partir do fundo do volume do reservatorio 208 em direpao ao topo de volume do reservatorio 208. O volume parametrico de elemento de aqueci- mento 212 e maior do que 50% do volume total do volume do reservatorio 208 ate ο nivel do volume Iiquido superior 268. O nivel do volume Iiquido superior Iimita ο volume de tinta em reservatorio 200 para permitir que uma por9§o do volume do reservatorio 208 permaneg;a nao preenchida durante a operagao. O elemento de aquecimento 212 se estende abaixo de um nivel de fluido de Iimite inferior, mostrado pela Iinha pontilhada 264. Como usado aqui, ο termo "nivel de fluido de Iimite inferior" se refere a um nivel minimo de um fluido, tal como tinta, mantido em um reservatorio de fluido durante a operagao. Na medida em que ο nivel de fluido em um reservatorio alcanna ο nivel de fluido de Iimite inferior, a impressora pode suspender a operagao ou adotar outras agaes para garantir que ο nivel de fluido em volume do reser- vatorio 208 exceda ο nivel de fluido de Iimite inferior.
Em uma modalidade, ο elemento de aquecimento 212 e formado a partir de um material de coeficiente termico positivo (PTC) e pode ser um termistor PTC de formato modificado. Um material PTC exibe uma maior resistencia a um fluxo de corrente eletrica em resposta a um aumento na temperatura do material. O material PTC, que pode ser uma substancia simi-
lar a ceramica, pode ser formado em um aquecedor e revestido, como apro- priado ou necessario, para compatibilidade quimica com a tinta ou outro ma- terial sendo aquecido. Fios eletricos 206 se estendem a partir do elemento de aquecimento 212 atraves do topo de alojamento 204. Na modalidade da figura 2, ο elemento de aquecimento 212 pode ser removido a partir do re- servatorio de tinta 200 se ο reservatorio for configurado com um topo ou co- bertura removivel ou deslocavel (nao mostrado). Fios eletricos 206 podem tambem se estender atraves das por0es superiores das paredes Iaterais do alojamento 204 a um nivel acima ao da tinta 210 no volume do reservatorio 208. Cabos 206 podem se estender atraves de um anel isolante ou tampa roscada para facilitar a rem〇9§o e a substituigao do elemento de aquecimen- to 212.
A figura 5A e a figura 5B ilustram ο elemento de aquecimento 212 em isolamento. O elemento de aquecimento 212 inclui mijltiplos mem- bros em forma de palheta angulada 220 e placas de extremidade 508A e 508B. O elemento de aquecimento 212 tern uma Iargura 520 que e similar a Iargura do volume do reservatorio 208. Espagos 216 entre as palhetas 220 no elemento de aquecimento 212 perm item que a tinta flua para dentro e atraves do elemento de aquecimento 212 para promover contato da tinta sob re a superficie do elemento de aquecimento 212. Como mostrado na fi- gura 5B, espagos 216 se estendem entre cada um dos membros em forma de palheta 220. As placas de extremidade 508A e 508B mantem os mem- bros em forma de palheta 220 no lugar, e proporcionam contatos para os fios eletricos, tais como cabos 206. Quando ativado, ο elemento de aquecimento 212 aquece em um modo uniforme atraves da Iargura 520. Assim1 a tinta em um reservatorio que contem ο elemento de aquecimento 212 se funde uni- formemente ao Iongo da Iargura do elemento de aquecimento.
Como visto na figura 6A e na figura 6B, configuragoes alternati- vas do elemento de aquecimento podem empregar um bloco perfurado de material PTC. As perfuragoes se estendem atraves do bloco para permitir que a tinta passe atraves do bloco de um modo similar aquele da tinta que passa atraves dos espagos 216 nos membros em forma de palheta 220. O
termo perfura^ao, como usado aqui, se estende alem de orificios perfurados ou fendas, a qualquer formato tendo uma superficie interrompida em que um material em solidifica^ao possa ter, por exemplo, uma forma moldavel. Na figura 6A, uma pluralidade de orificios perfurados 604 perfura ο bloco 600. Na figura 6B, ο bloco 650 tern uma forma de serpentina, formando miiltiplos canais 654 atraves do bloco. Ambos os blocos perfurados 600 e 650 tem configurates que perm item que a tinta Iiquida flua atraves dos blocos. A tinta que se solidifica em torno ou dentro das perfuragoes nos blocos se furi- de rapidamente quando os blocos se aquecem.
Com referencia, mais uma vez, a figura 2, em operagao, ο con- junto de fusao 228 aquece a tinta solida de mudanpa de fase a uma tempe- ratura de fusao, permitindo que a tinta fundida 222 flua para dentro do volu- me do reservatorio 208 que retem a tinta 210. O controlador 236 ativa a fon- te de energia eletrica 244 para permitir que a corrente eletrica flua para ο elemento de aquecimento 212. O aquecedor 212 estabelece e, entao, man- tem a tinta em um estado Iiquido durante diversos modos operacionais da impressora. A tinta pode fluir atraves da saida 224 e do conduto 248 para ο mecanismo de impress§o 250.
Em um outro modo de operagao, a tinta 210 ocupa ο volume do reservatorio 208 na fase solida. O controlador 236 pode desativar a fonte de energia eletrica 244 para permitir que a tinta 210 resfrie e solidifique de a- cordo com diversos prog ram as de economia de energia e tecnicas que sao conhecidas na tecnica. O controlador 236 e tipicamente um sistema de con- trole eletronico e pode ser incorporado pelo controlador 70 descrito acima. A tinta 210 pode tambem se solidificar quando um dispositivo de impressao e removido a partir da energia eletrica por um periodo de tempo suficiente pa- ra permitir que a tinta resfrie a ou abaixo do ponto de solidificagao. Quando ο fornecimento de energia eletrica 244 ativa ο elemento de aquecimento 212’ a tinta solida 210 em areas proximas ao elemento de aquecimento 212 co- mega a se fundir primeiro. A tinta fundida flui atraves de espagos, tais como ο espago 216 proporcionado entre elementos individuais do elemento de aquecimento 212, e penetra no conduto 248 a partir da saida 224. O local do
elemento de aquecimento 212 a uma posigao proxima da saida 224 permite que a tinta fundida flua atraves do conduto 248 rapidamente apos ο aquece- dor 212 comegar a aquecer. Embora a tinta se funda uniformemente ao Ion- go da Iargura 256 do volume do reservatorio 208, a tinta Iocalizada proxima da parede do alojamento 204 oposta ao conduto 248 e posicionada mais distante a partir do elemento de aquecimento 212，e pode se fundir mais Ien- tamente do que a tinta mais proxima ao elemento de aquecimento 212. As- sim, a tinta fundida pode fluir atraves de conduto 248 para ο mecanismo de impressao 250, mesmo se outras poroses da tinta 210 no volume do reser- vatorio permanecerem solidas ou a uma temperatura mais baixa do que a temperatura operacional elevada.
Durante ambos os modos de operagao descritos acima, uma por^ao de elemento de aquecimento 212, mostrado como por^ao 214 na figura 2, pode se estender acima do nivel de tinta 210 no volume do reserva- torio 208. A tinta 210 arrasta ο calor em afastamento a partir das porpoes do elemento de aquecimento imersos na tinta 210, e ο ar que circunda a por^ao exposta 214 arrasta ο calor em um coeficiente mais baixo do que a tinta 210. O material PTC usado para formar elemento de aquecimento 212 evita que a por9§o exposta 214 alcance uma temperatura que possa danificar a tinta, ο elemento de aquecimento 212 ou outros componentes no reservatorio de tinta 200. Na medida em que a temperatura da porgao exposta 214 se eleva, a resistencia a corrente eletrica na porgao exposta tambem se eleva em res- posta a maior temperatura. A maior resistencia reduz ο fluxo de corrente ele- trica, e a temperatura e a corrente eletrica se equilibram a uma temperatura que permite que ο elemento de aquecimento 212 opere, embora imerso em tinta 210 ou quando exposto ao ar. A porgao imersa do elemento de aqueci- mento 212 tambem alcanga uma temperatura de equilibrio que mantem a tinta 210 em uma fase fundida sem aquecimento da tinta a uma temperatura que esta acima de uma temperatura da faixa operacional. Um aquecedor formado a partir de material PTC nao requer um sistema de alga fechada que usa um sensor de temperatura; entretanto, em alguns estados da im- pressora que ocorrem em temperaturas mais baixas, tais como em espera
ou outro estados de baixa energia, ο monitoramento da temperatura de tinta que nao se solidificou completamente pode permitir economia de energia.
A figura 3 e a figura 4 ilustram um reservatorio do mecanismo de impressao 300 tendo um alojamento 304, volume interno do reservatorio 308, fios eletricos 306，elemento de aquecimento 312, porta de entrada de tinta 346 e sensor de temperatura 324.〇 elemento de aquecimento 312 e um aquecedor de resistencia nao PTC que pode ser de qualquer constru^ao apropriada, tal como, por exemplo, um Iaminado de filme de silicone ou poli- amida encapsulando ο filme ou tra?o de aquecimento, como e bem coriheci- do na indiistria. Uma chave 340 operacionalmente conecta a fonte de ener- gia eletrica 344 aos fios eletricos 306. Um controlador 336 e operacional- mente conectado a um sensor de temperatura 324 e a chave 340. A figura 4 ilustra ο reservatorio do mecanismo de impressao 300 da figura 3 tornado ao Iongo da Iinha 302. A figura 4 adicionalmente ilustra um reservatorio de tinta 402, valvula 408, solenoide 412，pluralidade de ejetores de jato de tinta 416 e um conduto 448. O reservatorio do mecanismo de impressao 300 de tinta 310 armazena uma Linica cor fornecida a partir de reservatorio de tinta 402.
O alojamento 304 e principalmente composto de um material termicamente isolante que e compativel com diversas tintas de mudanga de fase em ambas as fases solida e fundida. O alojamento 304 e um recipiente volumetrico tendo um volume interno, visto aqui como ο volume do reserva- torio 308, tendo uma altura 352, Iargura 356 e profundidade 360. O volume do reservatorio 308 retem a tinta recebida a partir do reservatorio de tinta 402 atraves do conduto 448 e entrada 346. Diversos plasticos, incluindo plasticos de consolidagao a calor, termoplasticos e materials elastomericos compativeis com as temperaturas operacionais do reservatorio sao adequa- dos para uso no alojamento 304，onde qualquer um dos referidos materials proporciona pelo menos um grau moderado de isolamento termico, tal como um material que proporciona pelo menos 20 vezes mais isolamento termico do que um alojamento de aluminio como tradicionalmente usado. Adicional- mente, ο alojamento 304 pode compreender um ou mais espa^os internos ou camadas de material termicamente isolante. Como mostrado na figura 4,
a valvula 408 se estende atraves do topo de alojamento 304 e se abre sele- tivamente em resposta ao solenoide 412 que opera em resposta aos sinais gerados pelo controlador 336. A valvula se abre para permitir a equalizagao da pressao de ar entre ο volume do reservatorio 308 e a atmosfera externa, como conhecido nos sistemas de impressao existentes. A valvula 408 opcio- nalmente inclui um tampo isolado para minimizar a dissipagao de calor atra- ves da valvula 408 quando a valvula 408 e fechada. A ventilagao pode alter- nativamente ser proporcionada com uma porta aberta ou passagem de ar.
Como mostrado na figura 3，ο elemento de aquecimento 312 e posicionado proximo ao fundo de alojamento 304 e proximo a ejetores de jato de tinta 416. O elemento de aquecimento 312 inclui uma pluralidade de dobras enrugadas 316 e 320. O formato dobrado do elemento de aqueci- mento 312 aumenta a espessura parametrica e reduz ο comprimento geral do aquecedor 312 tornado ao Iongo da Iargura 356 do alojamento 304. A dobra selecionada reduz ο comprimento do aquecedor 312 em pelo menos um quarto do comprimento do elemento de aquecimento 312 em compara- gao a uma configuragao desdobrada. O elemento de aquecimento 312 tern uma configuragao enrugada, embora diversos outros formatos dobrados possam ser usados. A orienta9§o das dobras enrugadas com relagao ao re- servatorio e horizontal, como mostrado na figura 3，mas pode facilmente ser vertical ou em algum angulo. As ilustra9oes nao pretendem Iimitar de modo algum como ο aquecedor laminar possa ser formado ou orientado em uso. O elemento de aquecimento 312 se estende substancialmente atraves da Iar- gura 356 do volume do reservatorio 308’ permitindo que elemento de aque- cimento 312 aplique calor em um modo uniforme atraves da Iargura do vo- Iume do reservatorio 308. Como visto na figura 3 e na figura 4，ο volume pa- rametrico do elemento de aquecimento 312 e maior do que 50% do volume maximo de fluido (no Iimite superior do nivel de fluido) mantido no volume do reservatorio 308. Cabos eletricos 306 permitem que a corrente eletrica flua para dentro do elemento de aquecimento 312 a partir da fonte de energia eletrica 344. Os cabos 306 se estendem atraves do topo de alojamento 304. O elemento de aquecimento 312 pode ser removido ao puxar os cabos 306
e ο elemento de aquecimento 312 atraves do topo de alojamento 304. A figura 7 ilustra ο eiemento de aquecimento 312 em mais deta- lhes. O eiemento de aquecimento e um aquecedor laminar e inclui uma ca- mada de isolamento eletrico 716, camadas adesivas de consolidagio a calor 712A e 712B, coberturas metalicas 708A e 708B, e aquecedor de rastrea- mento eletricamente resistente 720. Aquecedor laminar 312 inclui pelo me- nos um aquecedor de rastreamento configurado para conduzir a eletricidade recebida a partir dos cabos 306. A figura 7 mostra um aquecedor de rastre- amento 720 em uma vista seccionada. Um segundo aquecedor de rastrea- mento (nao mostrado) se estende sob re a superficie de camada inferior 716. O aquecedor de rastreamento 720 tern um padrao de serpentina e gera calor em resposta a uma corrente eletrica aplicada ao aquecedor de rastreamento 720. Como usado aqui, ο termo "serpentina" se refere a um formato ou pa- droes, incluindo qualquer serie ou combinafao de trajetos linear ou curvo, voltas e mudangas de diregao que possam ser usadas para formar um ele- mento de aquecimento. Camadas adesivas de consolidagao a calor 712A e 712B Iigam a camada de isolamento eletrico com os aquecedores de rastre- amento 716 as coberturas metalicas 708A e 708B, respectivamente. As co- berturas metalicas 708A e 708B agem como condutores termicos que permi- tem que ο calor gerado pelos aquecedores de rastreamento 720 aquepa a tinta mais rapida e uniformemente para se fundir. Dois materials adequados para as camadas externas metalicas sao ago inoxidavel e aluminio, embora outros materials possam ser usados. Embora a figura 7 ilustre camadas ex- ternas metalicas em ambos os Iados do aquecedor laminar 312, elementos de aquecimento alternatives podem usar uma Linica camada metalica ou substrato. O material de Iigagao e a cobertura metalica proporcionam uma fungao de isolamento que elimina a intera?§o quimica com os aquecedores de rastreamento. A cobertura metalica tambem minimiza a possibilidade de superaquecimento das porgoes do eiemento de aquecimento nao submersas no fluido dentro do volume do reservatorio. Qualquer configuragao e material apropriado que constitua ο eiemento laminar do aquecedor 312, assim como as descrig5es da camada, pode diferir a partir do acima sem afetar adequa-
damente ο uso descrito. Com referenda, mais uma vez, a figura 3 e a figura 4, ο sensor de temperatura 324 pode ser um termistor ou outro dispositivo de Ieitura de temperatura adequado para uso em um reservatorio de tinta. O sensor de temperatura 324 se estende a partir do topo de alojamento 304 para dentro da tinta 310, embora diversas modalidades possam usar um ou mais senso- res de temperatura em diferentes posigoes no reservatorio de tinta 200.
O controlador 336 pode ser um dispositivo de controle eletronico, tal como controlador 70 a partir da figura 1, ou pode ser incorporado como um termostato. O controlador 336 recebe informa9§o de temperatura a partir do sensor de temperatura 324 e seletivamente abre e fecha a chave 340 para controlar um fluxo de corrente eletrica a partir da fonte de energia ele- trica 344 ao elemento de aquecimento 312 por meio de fios eletricos 306. A chave 340 pode ser uma chave eletromecanica ou de estado solido.
Em um modo de operagao onde a tinta 310 e mantida em um es- tado fundido, ο controlador 336 seletivamente abre e fecha a chave 340 em resposta a temperatura do reservatorio detectada pelo sensor de temperatu- ra 340. Quando ο sinal gerado pelo sensor de temperatura 340 indica que a temperatura da tinta esta abaixo de um Iimiar de temperatura baixa prede- terminado, ο controlador 336 fecha a chave 340 para permitir que corrente eletrica do fomecimento de energia eletrica 344 flua atraves do elemento de aquecimento 312. A temperatura de elemento de aquecimento 312 aumenta em resposta a corrente eletrica, aquecendo a tinta no reservatorio de tinta 308. Quando a temperatura de tinta 310 alcanna uma temperatura de Iimiar superior que seja maior do que a temperatura de Iimiar inferior, ο controlador 336 abre a chave 340 para remover a corrente eletrica a partir do elemento de aquecimento 312. Alternativamente, um metodo de controle mais preciso pode usar ο coeficiente de mudanga de temperatura ou predeterminadas temperaturas que se aproximem de desvio a partir dos pontos de ajuste de inferior ou superior para iniciar uma mudan^a na corrente enviada ao aque- cedor e/ou frequencia de ciclo de liga/desliga. Uma forma deste tipo de "chave" e um controlador PID. Limiares inferior e superior de temperatura
para algumas modalidades de tinta de mudanga de fase que podem ser u- sados sao 110 °C e 125 °C, respectivamente.
Em outro modo de operagao, a tinta 310 ocupa volume do reser- vatorio 308 na fase solida. O controlador 336 pode abrir a chave 340 para permitir que a tinta 310 resfrie e se solidifique de acordo com os diversos programas de economia de energia e tecnicas que sao conhecidos na tecni- ca. A tinta 310 pode tambem se solidificar quando um dispositivo de impres- sao e desconectado a partir da energia eletrica por um periodo de tempo suficiente para permitir que a tinta resfrie ao ponto de congelamento. Quan- do se funde a tinta solidificada, ο controlador 336 fecha a chave 340 para permitir que a corrente eletrica da fonte de energia eletrica 344 flua atraves de cabos 306 e elemento de aquecimento 312. O elemento de aquecimento 312 aplica calor uniformemente atraves da Iargura 356 de volume do reser- vatorio 308. Em virtude da proximidade do elemento de aquecimento 312 aos ejetores de jato de tinta 416, a tinta 310 proxima dos ejetores 416 funde mais rapidamente do que a tinta nas porg5es do volume do reservatorio 308 que sao mais distantes a partir dos ejetores de jato de tinta 416. Assim, os ejetores 416 recebem a tinta fundida de um modo uniforme atraves da Iargu- ra do mecanismo de impressao, e a tinta fundida e disponivel para ejegao atraves da pluralidade de ejetores, mesmo se uma porgao da tinta 310 per- manece solida.
As modalidades descritas acima sao meramente ilustrativas e nao sao Iimitadas as modalidades alternativas. Por exemplo, os elementos de aquecimento PTC da figura 2, figura 5, figura 6A, e figura 6B e ο elemen- to de aquecimento laminar dobrado da figura 3, a figura 4, e a figura 7 po- dem ser usados em um reservatorio de tinta maior usado para fornecer tinta a um ou mais mecanismos de impressao ou podem ser usados em um re- servatorio do mecanismo de impressao. Diversas implementagoes sao des- critas no context。，ou com um aquecedor laminar ou um aquecedor PTC. Em tod os os casos, mecanismo de impressao, reservatorio e diversos com- ponentes de nao aquecimento sao compativeis com a tecnologia de aqueci- mento. Por exemplo, ο material de alojamento, ventilagao, controle de feed-
back de temperatura, volume do reservatorio, e Iimites de volume de nivel de fluido podem ser usados com o tipo de aquecedor. Os elementos de aque- cimento podem ser orientados de qualquer modo com relação ao reservató- rio. Configurações que incorporam as dobras anguladas, dobras, orifícios, espaços e similares permitem que a gravidade lance a tinta liqüefeita às saí- das do reservatório. Embora a figura 1 ilustre dispositivo de imagem de mu- dança de fase indireta, os elementos de aquecimento e os reservatórios descritos acima são igualmente adequados para uso em outras modalidades de dispositivos de imagem de tinta de mudança de fase, incluindo dispositi- vos de marcação direta. Adicionalmente, as características descritas são adequadas para uso com os dispositivos de imagem usando um ou múltiplos reservatórios de tinta e para dispositivos de imagem usando uma ou mais cores de tinta.
Claims (15)
1. Recipiente volumétrico para armazenamento de tinta em uma impressora a jato de tinta sólida compreendendo: um alojamento compreendido de material termicamente isolante, o alojamento tendo um volume de espaço interno ao alojamento, o volume de espaço tendo uma altura, uma largura, e uma profundidade; e um elemento de aquecimento posicionado dentro do volume de espaço do alojamento para fundir tinta uniformemente através da largura do volume de espaço, o elemento de aquecimento sendo configurado para ter uma área de superfície que é maior do que uma área definida pela altura e largura do volume de espaço.
2. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos uma porção do elemento de aquecimento se estende abaixo do nível de fluido de limite inferior no volume de espaço.
3. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, em que o alojamento adicionalmente compreende: um aparelho de impressão conectado de modo fluido ao volume de espaço para receber tinta fundida a partir do volume de espaço para eje- ção a partir do aparelho de impressão.
4. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 3, em que o elemento de aquecimento é posicionado para permitir que pelo menos uma porção do elemento de aquecimento próxima a uma saída em comuni- cação fluida com o aparelho de impressão para fundir tinta sólida próxima à saída mais rapidamente do que tinta sólida em uma porção restante do vo- lume de espaço para permitir que a impressão com o aparelho de impressão antes que toda a tinta sólida no volume de espaço tenha obtido a temperatu- ra de operação.
5. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, em que o material termicamente isolante é um plástico de consolidação a calor.
6. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, em que o elemento de aquecimento é posicionado próximo ao fundo do volume de espaço dentro do alojamento para permitir que pelo menos uma porção do elemento de aquecimento permaneça submersa em tinta dentro do volu- me de espaço.
7. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, em que um volume paramétrico do elemento de aquecimento é maior do que 50% do volume de fluido completamente preenchendo o volume de espaço dentro do alojamento.
8. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, adi- cionalmente compreendendo: fios elétricos operacionalmente conectados ao elemento de a- quecimento para acoplar a energia elétrica a partir de uma fonte de energia elétrica externa para permitir a ativação do elemento de aquecimento, os fios elétricos saindo do alojamento em uma porção superior do alojamento para facilitar a substituição do elemento de aquecimento.
9. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, o e- Iemento de aquecimento adicionalmente compreendendo: traços elétricos formados em um padrão de serpentina em um elemento de aquecimento enrugado; um substrato metálico posicionado adjacente ao elemento de aquecimento enrugado; e um adesivo de consolidação a calor fixando o substrato metálico ao elemento de aquecimento para isolar o elemento de aquecimento a partir de contato físico com a tinta no volume de espaço dentro do alojamento.
10. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 9, o elemento de aquecimento sendo dobrado múltiplas vezes para aumentar a espessura paramétrica e reduzir o comprimento do elemento de aquecimen- to em pelo menos um quarto.
11. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 8, a- dicionalmente compreendendo: um sensor de temperatura posicionado dentro do volume de es- paço para permitir que um sensor de temperatura leia a temperatura de tinta armazenada no volume de espaço dentro do alojamento; um controlador operacionalmente conectado a um sensor de temperatura para permitir que o controlador receba um sinal gerado pelo sensor de temperatura que corresponde a uma temperatura da tinta arma- zenada no volume de espaço dentro do alojamento, o controlador sendo configurado para comparar o sinal recebido a partir de um sensor de tempe- ratura a um limiar predeterminado; e uma chave operacionalmente conectada ao controlador e a fonte de energia elétrica, a chave sendo configurada para conectar a fonte de e- nergia elétrica aos fios elétricos para ativar o elemento de aquecimento em resposta ao controlador identificando o sinal recebido a partir de um sensor de temperatura como sendo menor do que o limiar predeterminado e para desconectar a fonte de energia elétrica a partir dos fios elétricos para desati- var o elemento de aquecimento enrugado em resposta ao controlador identi- ficando o sinal recebido a partir de um sensor de temperatura como sendo igual a ou maior do que o limiar predeterminado.
12. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 1, em que o elemento de aquecimento inclui material tendo um coeficiente de tem- peratura positiva (PTC).
13. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 12, em que o elemento de aquecimento é um bloco perfurado de material PTC.
14. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 12, em que o elemento de aquecimento é uma forma contínua com uma plurali- dade de seções intrincadas compreendidas de material PTC.
15. Recipiente volumétrico, de acordo com a reivindicação 12, em que o material PTC se estende a partir de uma posição de nível de fluido superior no volume de espaço ao fundo do volume de espaço.
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