用于液体电子照相印刷的载体蒸发器
阅读说明：本技术 用于液体电子照相印刷的载体蒸发器 (Carrier vaporizer for liquid electrophotographic printing ) 是由 M·桑德勒 P·奈德林 于 2017-05-04 设计创作，主要内容包括：本文提出的方面针对用于液体电子照相印刷(LEP)的印刷系统的载体蒸发器。在一个示例中,所述载体蒸发器提供：用于吸收蒸发的载液的热空气供应,从而产生包括载体蒸气的第一空气流；用于排出所述载体蒸气中的至少一部分载体蒸气的排出装置；用于降低剩余载体蒸气的温度的热交换装置,从而将第一空气流转换为包含载体粒子的第二空气流；以及从第二空气流中去除载体粒子的过滤装置。(Aspects presented herein are directed to a carrier vaporizer for a printing system for Liquid Electrophotographic Printing (LEP). In one example, the carrier vaporizer provides: a supply of hot air for absorbing the evaporated carrier liquid, thereby generating a first air stream comprising carrier vapor; a venting means for venting at least a portion of the carrier vapor; heat exchange means for reducing the temperature of the remaining carrier vapour, thereby converting the first air stream into a second air stream containing carrier particles; and a filter device for removing carrier particles from the second air stream.)
背景技术
液体电子照相印刷(LEP)是一种印刷方法，在所述印刷方法中将印刷染料和载液的悬浮液转印或印刷到中间印刷对象(有时称为橡皮布)上。此后，蒸发载液，使得基本上不含载液的印刷染料被转印至印刷对象。
具体实施方式
在以下描述中，出于解释而非限制的目的阐述了具体细节，例如具体的部件、元件、技术等，以为了提供对本文提供的示例的透彻理解。然而，可以以不同于这些具体细节的其他方式来实践各示例。在其他实例中，省略了对公知方法和元件的详细描述，以免模糊本文提供的示例的描述。
本文提出的示例方面针对在液体电子照相印刷(LEP)系统中蒸发载液的高效和有效的设施。具体地，本文描述的一些方面利用在蒸发期间升高的温度。热空气流的使用允许在蒸发过程中以例如较低的流速使用较少量的空气，从而在维持用于吸收蒸发的载体的温度时使用较少的能量。
图1示出了液体电子照相印刷系统的示例。液体电子照相印刷的印刷系统包括第一鼓10，在所述第一鼓10中供应了载液(例如异构烷烃)和各种颜色的印刷染料12的悬浮液。印刷染料最初可以是粉末形式。印刷染料将与载液混合并通过使用电荷供应至第一鼓。第一鼓将在如下部分中包括电势，在这些部分中染料被有意地转印从而形成印刷图案。虽然讨论了鼓的使用，但是也可以利用其他元件，例如带或其他转印构件。
第一鼓10靠近可电偏压中间转印(ITM)鼓14。可电偏压中间转印鼓14从第一鼓10接收载液和印刷图案中的印刷染料的悬浮液。然后蒸发载液并将处于印刷图案中的印刷染料转印到印刷对象。
载液的蒸发经由加热系统20提供。一旦包括悬浮液的可电偏压中间转印鼓14朝加热系统20旋转，载液就被蒸发22，使得基本上不含载液的印刷染料被转印到转印鼓16，并随后转印到印刷对象18。
在载液的蒸发期间，通常经由在室温下的空气流动加热载液和印刷染料的悬浮液。一旦悬浮液被加热，则载液蒸气22通过过滤装置(未示出)，由此载液粒子(例如冷凝的液体蒸气滴)可以被收集并回收用于随后的印刷循环。
根据本文提出的一些示例方面中，提供了用于液体电子照相印刷系统的载体蒸发器。具体地，本文描述的一些方面提供加热系统20，用于提供高于室温(RT)21的空气流，从而提供热空气供应。利用热空气供应，载体蒸发器提供了从载液和印刷燃料的悬浮液蒸发载液的有效且低成本的方式。
图2示出了表示载体蒸气(例如，异构烷烃)蒸发的浓度与温度之间的关系的曲线图。如曲线图所示，随着加热悬浮液的空气流的温度升高，蒸发的蒸气的浓度也升高。如该曲线图所示，蒸发的载液的浓度与所施加的热空气流的温度之间的关系是成指数增加对数函数。在使用异构烷烃作为载液的情况下通过实验获得图2中包含的数据。
图3示出了表示蒸发的载体蒸气的浓度与施加到在载体蒸气蒸发中所利用的空气流的热量之间的关系的曲线图。如该曲线图所示，蒸发的载液的浓度与施加到在蒸发中使用的热空气流的温度之间的关系为线性增加函数。在使用异构烷烃的作为载液情况下通过实验获得了图3中包含的数据。
从图3中可以看出，较大浓度的载液会利用施加到蒸发中使用的热空气流上的更多的热量。施加至热空气流的更多的热量通常与增加的运行成本相关联，因为更多的能量将被用于为空气流提供更高水平的温度。因此，为了维持较低的生产成本，通常使用保持在室温下的空气流来加热载液和印刷染料的悬浮液。
然而，如图2所示，由于蒸发的载液的浓度与在蒸发中使用的空气流温度之间的关系是指数对数函数，因此为了使蒸发的载体蒸气的浓度显着增加，不需利用大量额外的热量。进而需要被加热的空气的量也减少。
根据一些方面，已经认识到加热温度的升高导致更大量的载液被蒸发。图2和图3的点3和点7分别说明了使用室温下的空气流来蒸发载液的液体电子照相印刷蒸发器的工作点。图2和图3的点5和9分别示出了根据本文所述的一些方面的、使用热空气流来蒸发载液的液体电子照相印刷蒸发器。
虽然通常认为加热增加导致功率和操作成本增加，但是本文呈现的方面已经认识到随着加热温度的升高，由于能够蒸发更大量的载液，因此可以采用较低的流速。因此，减少的功率量可用于提供在(从而导致蒸发的载液的浓度增加的)升高的温度下的空气流。
图4示出了液体电子照相印刷的印刷系统内的载体蒸发器20的细节图。如关于图1所讨论的那样，可电偏压中间转印鼓14包括载液和印刷图案中的印刷染料的悬浮液。当可电偏压中间转印鼓14的表面通过载体蒸发器20时，悬浮液将被加热，并且载液将被蒸发。
载体蒸发器20提供低流速热空气供应。根据一些方面，热空气供应处于高于室温的温度。根据一些方面，热空气供应处于至少120℃的温度。根据一些方面，热空气供应的温度介于160℃至165℃的范围内。根据一些方面，以低流速提供热空气供应。具体地，可以以0.6m2/s的印刷生产率水平以至多8L/s的流速提供热空气供应。根据一些方面，所述流速可以是印刷对象区域的至多5L/m2的流速。
根据一些方面，载体蒸发器20经由鼓风机/泵36提供空气供应。然后使用空气加热装置34加热所述空气供应，从而提供热空气供应30。根据一些方面，加热装置可以是陶瓷品、钨丝或注入式加热装置。根据一些方面，封闭式加热装置38(blanket heater)还可辅助调节热空气供应的温度。
载体蒸发器20经由气刀32将热空气供应施加到可电偏压中间转印鼓14表面。热空气供应的施加导致被蒸发的载液的吸收，从而导致包含载体蒸气的空气的流速。当在热空气供应中使用较低的流速时，可以实现降低的功率水平。根据一些方面，蒸发器可以在0.6m2/s的印刷生产率水平接收小于1kW的功率时供应热空气供应。根据一些方面，功率水平可以小于印刷对象区域的0.6J/m2。
然后，载体蒸气进入排出和热交换单元40。排出和热交换单元40的排出装置部分排出载体蒸气的至少一部分。排出和热交换单元40的热交换装置降低其余载体蒸气的温度。温度的降低导致包含载体蒸气的空气流转变为包含载体粒子的空气流。根据一些方面，排出和热交换单元40的热交换装置可以将载体蒸气的温度降低到5℃﹣10℃。
此后，包括载体粒子的空气流通过过滤装置42。根据一些方面，过滤装置42从空气流中除去载体粒子。图5示出了无效的除雾器52形式的过滤装置。如图5所示，空气的速率通过除雾器52。除雾器52将载体粒子从空气流分离。此后，分离的载体粒子可以通过精过滤装置54，在所述精过滤装置54中载体粒子被结合。结合的载体粒子的重量增加，因此由于重力而滴入载体排出部中。存在于除雾器中的剩余的空气流是干净的空气。滴下的载体粒子随后被再回收以用于将来的印刷。
根据一些方面，本文应理解，包含载体粒子的空气流可能以较低的流速通过过滤装置(例如图5的无效的除雾器)，从而无效的除雾器不提供有效的过滤。图6示出了可以用作图4的过滤装置42的静电除雾器60。
根据一些方面，静电除雾器60包括至少两块平行的电离板。图6示出了三块电离板61至63。可以使用任何数量(两块或更多块)的电离板。平行的电离板限定了用于空气流的第一路径P1。根据一些方面，电离板带电荷，使得当空气流进入第一路径P1时，空气流内的载体粒子带静电荷。可以向载体粒子施加正或负的静电荷。
包含带电荷的载体粒子的空气流然后可以进入由至少两块平行的收集板限定的第二路径P2。图6示出了使用五块平行的收集板64至68。可以使用任何数量(两块或更多块)的收集板。根据一些方面，收集板在第二路径P2内形成电场。当低流速空气流进入第二路径P2时，带静电荷的载体粒子被吸附到收集板上、然后被中和。具体地，载体粒子将通过获得其丢失的电子或质子而被中和。
根据一些方面，静电除雾器60还包括载体排出部70，其被定位成当中和的载体粒子由于重力而从收集板上落下时收集所述中和的载体粒子。此后，中和的载体粒子可被回收并用于将来的印刷。图6的静电除雾器60提供了一种过滤以低流速空气流传播的载体粒子的高效且有效的方式。
图7示出了控制单元73。根据一些方面，控制单元73可用于控制所述载体蒸发器的操作，包括所述载体蒸发器的不同的各部件的操作。控制单元73可以包括任意数量的网络接口75，所述网络接口75可以被构造成接收和传输任何形式的加热、蒸发或感测相关的信息和/或指令。根据一些方面，网络接口还可包括单个收发接口或任何数量的接收和/或发送接口。
控制单元73还可以包括可以与网络接口通信的至少一个存储器77。存储器77可以存储接收或发送的数据和/或可执行的程序指令。存储器还可以存储与如本文所述的载液的蒸发或加热有关的信息。存储器可以是任何合适类型的机器可读介质，并且可以是易失性和/或非易失性类型。
控制单元73还可以包括至少一个处理单元79，所述处理单元79可以被构造成处理接收到的信息，该接收到的信息与由蒸发器为液体电子照相印刷的印刷系统提供的蒸发或加热有关。处理单元可以是任何合适的计算逻辑，例如，微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)或任何其他形式的电路。
图8示出了流程图，该流程图描绘了在如本文所述的液体电子照相印刷的印刷系统中可由(例如包括图7的控制单元的)蒸发器采取的示例性操作。
图8包括一些以实线边框示出的操作和一些以虚线边框表示的操作。实线中包括的操作是在最广泛方面中包括的操作。虚线边框中包括的操作是示例方面，其可以包含在更广泛的示例方面的操作中或作为其一部分，或者是可以采取的其他操作。不需要按顺序执行图8的操作。此外，并非所有操作都需要被执行。示例操作可以以任何顺序和任何组合来执行。
操作80
蒸发器被构造为施加热空气供应。加热装置(例如，部件30至38中的至少任何一个部件)可以被构造成供应或维持热空气供应的温度。处理单元可以被构造成提供用于供应这种热空气供应的计算机可读指令。
根据一些方面，与在室温下依赖空气的系统相比，热空气流的使用允许使用更少的空气。此外，利用较少的能量和系统资源将空气流的温度保持在室温以上。根据一些方面，热空气供应和产生的空气流具有低流速。
示例操作81
根据一些方面，所述施加80还包括在高于室温的温度下施加热空气供应81。加热装置(例如部件30至38中的至少任何一个部件)可以被构造成在高于室温的温度下供应或维持热空气供应的温度。处理单元可以被构造成提供用于在高于室温的温度下供应这种热空气供应的计算机可读指令。
示例操作82
根据一些方面，所述施加80还包括在高于120℃的温度下施加热空气供应82。加热装置(例如，部件30至38中的至少任何一个)可以被构造成将热空气供应的温度供应或维持在高于120℃的温度。处理单元可以被构造成提供用于在高于120℃的温度下供应这种热空气供应的计算机可读指令。
示例操作83
根据一些方面，所述施加80还包括在160℃至165℃之间的温度下施加热空气供应83。加热装置(例如，部件30至38中的至少任何一个)可被构造为将热空气供应的温度供应或维持在介于160℃至165℃之间的温度。处理单元可以被构造成提供用于在160℃至165℃之间的温度下供应这种热空气供应计算机可读指令。
示例操作84
根据一些方面，所述施加80还包括在0.6m2/s的印刷生产率水平以最大8L/s的流速施加热空气供应84。加热装置(例如，鼓风机/泵36)可以构造成以0.6m2/s的印刷生产率水平以至多8L/s的速率供应热空气供应。处理单元可以被构造成提供用于在0.6m2/s的印刷生产率水平以至多8L/s的速率供应这种热空气供应的计算机可读指令。
操作85
蒸发器还构造成利用热空气供应吸收载液85，其中所述吸收导致包括载体蒸气的第一空气流。单元40的抽吸被构造成利用热空气供应来吸收载液。处理单元被构造成提供用于控制吸收的计算机可读指令。
如上所述，可以通过对包括将热量施加至液体电子照相印刷的印刷系统的可电偏压中间转印鼓上的橡皮布来提供对载液的吸收。根据一些方面，所述载液可以是介电挥发性液体，例如矿物油。这种矿物油的示例是异链烷烃，例如异构烷烃。
操作86
所述蒸发器还被构造成通过降低载体蒸气的温度将包含载体蒸气的第一空气流转变为包含载体粒子的第二空气流。单元40的热交换装置被构造成通过降低载体蒸气的温度将包含载体蒸气的第一空气流转变为包含载体粒子的第二空气流。处理单元被构造成提供用于促进温度的降低的计算机可读指令。根据一些方面，在温度降低之前，也可以使用排出装置来排出一部分载体蒸气。
示例操作87
根据一些方面，所述转换86还可以包括将包括载体蒸气的第一空气流的温度降低87到5℃-10℃。单元40的热交换装置可以将包括载体蒸气的第一空气流的温度降低到5℃至10℃。处理单元可以被构造成提供用于促进将温度降低至5℃至10℃的计算机可读指令。
操作88
蒸发器还被构造成从第二空气流过滤载体粒子88。过滤装置42构造成从第二空气流中过滤载体粒子。处理单元可以被构造成提供用于促进载体粒子的过滤的计算机可读指令。
示例操作89
根据一些方面，所述过滤88还可以包括在限定第一路径的至少两块平行电离板之间供应静电荷89。静电除雾器60的电离板(例如，板61至63)可以被构造成供应静电荷。处理单元可以被构造成提供用于在限定第一路径的至少两块平行电离板之间提供静电荷的计算机可读指令。至少在图6中进一步描述了此示例操作。
示例操作90
根据一些方面，所述过滤88和供应89还可包括一旦第二空气流通过第一路径在第二空气流中使载体粒子带静电荷90。静电除雾器60的所述至少两块平行的电离板(例如，板61至63)可以被构造成使第二空气流中的载体粒子带静电荷。处理单元可以被构造成提供用于使载体粒子带静电荷的计算机可读指令。
示例操作91
根据一些方面，所述过滤88、供应89和带静电荷90可以进一步包括在限定第二路径的至少两块平行的收集板之间供应电场91。至少两块收集板(例如，收集板64至68)可提供电场。所述处理单元可以被构造成提供用于在所述至少两块平行的收集板之间供应电场的指令。
示例操作92
根据一些方面，所述过滤88、供电89、带静电荷90和供电91还可以包括：当第二空气流通过第二路径时，中和带静电荷的载体粒子92，并且带静电荷的粒子被吸附到平行的收集板之一。静电除雾器的所述至少两块收集板可以中和带静电荷的载体粒子。处理单元可以提供用于控制电场以为了在空气流通过第二路径时中和带静电荷的载体粒子并且将所述带静电荷的粒子被吸附到所述平行板之一的计算机可读指令。
示例操作93
根据一些方面，所述过滤88、供电89、带静电荷90、供电91和中和92可进一步包括经由载体排出部收集被中和的载体粒子93。所述处理单元可以提供用于促进被中和的载体粒子的收集的计算机可读指令。
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