CN102046389A - 一种喷墨打印装置 - Google Patents

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Abstract

一种按需喷射式喷墨打印装置(10)，包括具有喷嘴(22)的串流打印头(20)以及流体循环***，所述流体循环***包括主贮藏器(30)，供应缓冲罐(38)，回流总管(64)，其中主贮藏器(30)连接至供应缓冲罐(38)，其中供应缓冲罐(38)与打印头(20)的喷嘴(22)流体相通，喷嘴(22)与回流总管(38)流体相通，其中回流总管(64)与主贮藏器(30)连接，二者相对于喷嘴(22)设置一个高度处，其中供应缓冲罐(38)设有将供应缓冲罐(38)连接至主贮藏器(30)的可封闭附加管道(56)。

Description

一种喷墨打印装置
技术领域
本发明涉及喷墨打印，尤其涉及一种具有串流(through-flow)打印头的按需喷射式喷墨打印装置。
背景技术
具有串流打印头的喷墨打印装置是本领域熟知的，例如WO2006/030235A2和WO2006/064036A1。在具有串流结构设置的打印头中，流体从喷嘴中连续排出，以除去可能会堵塞喷嘴的灰尘和气泡，或者以可能会影响正确工作的其他类似物质。而且打印头的电子元件例如用于产生液滴的压电传感器所产生的热量也被除去，由此调节打印头中的流体的温度，这是很重要的，因为流体的粘度以及因此带来的流体喷射性能是取决于温度的。喷墨打印头可设计成用于连续产生流滴或者按需产生流滴。在按需喷射式喷墨打印中，当需要液体滴来打印基材的时候，仅从各喷嘴中喷射液滴，而不是像连续***那样产生连续的流滴流，当需要的时候，流滴偏转至基材，而其余的流滴被收集起来。按需喷射式喷墨打印***可以根据流滴产生的原理被进一步分为热型或者压电型。
在喷墨打印头中，需要一个微小的负压或者背压来进行工作。WO2006/030235A2和WO2006/064036A1都披露了用于具有串流打印头的喷墨打印装置的流体供应和循环***，其中通过在向串流打印头的喷嘴供应流体的供应子罐和在接收未被打印头消耗的流体的回流子罐中主动控制压力来控制背压。回流子罐连接至主贮藏器，从这里供应给供应子罐。
子罐和相连的管道容纳一定量的流体，例如每个打印头大约10ml。当例如在结束时或者因为暂时的故障而中断打印作业时，存在着从这些子罐和相连的管道中通过喷嘴向收集盘等泄漏流体的危险，因为喷嘴处的微小负压消失了，甚至会导致子罐和相连的管道的几乎完全排空。这种危险在喷墨打印中是很明显的，这种情况下在子罐中的压力不是被主动监视或者控制的。因此所要收集的将会被作为废物排出的流体的量就相对较大。丢弃有价值的流体会增加成本。另外重新启动装置也会比较困难。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种按需喷射式喷墨打印装置，包括串流打印头，它不具有上述缺点或者缺点的程度低一些。
尤其是本发明的一个目的是提供这样一种装置，在中断工作的时候其产生的废流体减少。
本发明的再一个目的是提供这样一种装置，它不需要增加昂贵的元件例如控制阀、泵等。
本发明的又一个目的是提供一种喷墨打印装置，在子罐中不主动控制压力。
上述一个或者多个目的是通过本发明的一种按需喷射式喷墨打印装置来实现的，它包括至少一个串流打印头，串流打印头具有一个或者多个用于在要被打印的基材上喷射流滴的喷嘴，以及用于通过打印头供给和循环流体的流体循环***，所述流体循环***包括：
主贮藏器，用于容纳一定量流体，
供应缓冲罐，用于接收来自主贮藏器的流体以及向串流打印头供应流体，
回流总管，用于接收来自串流打印头的流体和将流体回流至主贮藏器，
其中，主贮藏器通过设置有泵装置的供给管道连接至供应缓冲罐，所述泵装置用于将流体从主贮藏器引导至供应缓冲罐，其中供应缓冲罐与串流打印头的一个或者多个喷嘴通过喷嘴供应管道流体相通，该一个或者多个喷嘴通过喷嘴回流管道与回流总管流体相通，其中回流总管通过排放管道与主贮藏器连接，其中主贮藏器和供应缓冲罐的高度相对于一个或者多个喷嘴被设置成使得在工作过程中在一个或者多个喷嘴处建立了背压，并且流体从供应缓冲罐通过串流打印头流向回流总管，然后回到主贮藏器，其中供应缓冲罐设有至少一个可封闭管道，其将供应缓冲罐连接至主贮藏器。
本发明的喷墨打印装置包括一个或者多个串流型打印头。打印头可以设置在一个滑架上，滑架可以沿着扫描方向往复运动，扫描方向通常是垂直于要被打印的基材例如连续的织物等的移动方向的。打印头也可以按照交错的方式固定设置。通常喷墨打印装置会针对每种要打印的颜色，例如黑色(K)、品红色(M)、黄色(Y)和青色(C)具有一个或者多个打印头。每个打印头具有至少一个用于喷射流滴的喷嘴。通常，将多个喷嘴设置在一个阵列中。可以采用压电元件来产生流滴。除了墨流体之外，可以利用本发明的装置使用各种其他流体，例如粘合剂等。流体通过流体循环***输入到打印头中，该***也保持流体在装置中的循环。流体循环***包括主贮藏器，用于容纳基本量的流体。如果需要的话，主贮藏器可以连续或者间歇性地补充有来自存储容器中的新鲜流体。主贮藏器在大气环境中是敞开的，通常在装置的一个固定(子)框架上设置于一个低的位置。主贮藏器通过供给管道连接至供应缓冲罐。流体从主贮藏器利用供给管道中设置的泵装置输入。供应缓冲罐设置在主贮藏器之上的供应高度上。供应缓冲罐可以设置在装置的固定部分上，或者设置在往复运动的滑架上。在工作过程中，供应缓冲罐通向大气。通常供应缓冲罐设置在串流打印头的很近的地方，从而使得喷嘴供应管道的所需长度很小。这种喷嘴供应管道从供应缓冲罐向串流打印头的喷嘴输入流体。喷嘴回流管道将喷嘴连接至回流总管，该总管是向大气是关闭的。有利的是，回流总管可以设有用于启动的脱气单元，用于使得流体通过装置尤其是串流打印头，并除去墨水中的任何气泡。回流总管设置在供应缓冲罐和打印头之间的高度。因此打印头的喷嘴相对于缓冲罐位于较低的位置。通过调整在供应缓冲罐中的流体的自由表面液面和喷嘴中的流体的弯月面之间的流体柱的流体静压以及在喷嘴中的流体的弯月面和在主贮藏器中的流体液面之间的流体柱的流体静压，优选是通过调节供应缓冲罐和主贮藏器相对于喷嘴的高度位置，来实现喷嘴的负压或者背压。流体流速取决于其他参数，例如在连接管道和打印头中的流体阻力、流体粘度、温度等。适当的高度设定允许用较大范围变化的流体来工作该装置，而不需要附加的调节。用于主动控制供应缓冲罐和回流总管中的压力的另外的附加控制装置是多余的。回流总管自身通过排放管道连接至主贮藏器。有利的是，所有的管道是采用柔性管子制成的，它能够耐受相关的流体，例如在墨水中的用作载体的溶剂，也能经受工作条件。
根据本发明的喷墨打印装置在供应缓冲罐和主贮藏器之间也设有至少一个附加管道，以下按照其功能也称之为排出管道。该排出管道是可以封闭或者关闭的，意味着流体(空气/墨水)通过附加管道的通路是可以中断的。排出管道具有两个功能。作为一个空气出口，它提供一个供应缓冲罐和主贮藏器之间在正常工作过程中的敞开连通，结果在供应缓冲罐中的压力也是大气压。另外，在本发明的喷墨打印装置的正常工作过程中，流体从主贮藏器通过泵装置按照足以将供应缓冲罐中的自由表面液面保持在基本恒定高度的量输入到供应缓冲罐中，而不管一些流体从供应缓冲罐向主贮藏器通过排出管道流回。优选的是，如果排出管道相对于通过该管道沿着相反方向流动的气体和流体的量具有足够大的横截面，则通气功能和排出功能由一个排出管道提供。因此这种单个的排出管道允许空气和墨水同时沿着相反的方向流动。上述这些功能也可以由两个或者更多的单独的管道提供。流体也可以从供应缓冲器通过打印头的喷嘴以及回流缓冲供应器循环至主贮藏器。同时通过从喷嘴按需喷射流滴进行打印。当本发明的喷墨装置工作中断时，通过关闭排出连接，从而极大程度上防止流体从喷嘴泄漏。如果排出关闭，供应缓冲罐内的压力将会达到一个不同的重新平衡的数值，因为排出和喷嘴供应管道作为连通容器。同样情况也适用于回流总管，其中喷嘴回流管道和排放管道也作为流通容器，只要流体柱保持在后者中即可，例如，通过关闭排放管道，使得其出口低于流体在主贮藏器中的液面，或者使得回流总管内的喷嘴回流管道的入口高于通向排放管道的出口。由此，在喷嘴处保持了负压，虽然是微小的压差，防止泄漏原本会浪费的一定量的流体。
在循环***的优选实施方案中，尤其是其主贮藏器和排出管道被设计为使得在装置工作中断时主贮藏器内的流体关闭了排出管道。在该实施方案中，流体通过排出管道从供应缓冲罐流出以及通过排放管道流向主贮藏器的量导致在主贮藏器内的流体液面升高，直到该液面到达在主容器内延伸的排出管道的出口，由此实际上关闭了排出管道，结果在主贮藏器和供应缓冲罐之间形成了敞开连通。这种关闭包括如上所解释的在供应缓冲罐和相关的管道中建立新的压力平衡。在该实施方案中，本发明的装置是自调节的。该实施方案不需要附加的控制设备。
在喷墨装置的另一个实施方案中，也包括用于调节主贮藏器内的排出管道出口高度位置的部件。该特征允许本发明的装置工作时在装置内循环的流体量不同。
在再一个实施方案中，主贮藏器设有漂浮物，该漂浮物被设计为漂浮在主贮藏器内的流体上，并且可以处于排出管道的出口在主贮藏器内的流体的工作液面处打开的打开位置以及排出管道的出口被在主贮藏器内的流体的关闭液面上的漂浮物关闭的关闭位置。这种漂浮物在主贮藏器内的流体液面有小的升高时，可以有效关闭排出管道出口。
在本发明的喷墨打印装置的另一个实施方案中，排出管道设有阀。当本发明的装置停止时，阀从打开位置切换到关闭位置，从而关闭在供应缓冲罐和主贮藏器之间的排出连接。
在特别优选的实施方案中，供应缓冲罐设有溢流部件，例如溢流堰或者具有溢流口的壁。该溢流部件将供应缓冲罐分成多个隔室。其第一隔室从供给管道供应有流体。流体从第一隔室通过喷嘴供应管道流向打印头。多余的流体流过溢流部件进入第二隔室，从这里流体通过排出管道回流至主贮藏器。溢流部件是将第一隔室内的流体自由表面高度保持在基本恒定值的优选部件，从而获得一个基本恒定的流体头(柱)以及喷嘴内的基本恒定的流体静压。有利的是，供应缓冲罐，尤其是隔室，具有一个用于连接至喷嘴供应管道的底部出口和一个用于连接至排出管道的底部出口。
在回流总管中，用于连接喷嘴回流管道的入口优选设置在上述出口处，有利的是设置在用于连接至排放管道的底部出口处。
如上所述，本发明的喷墨打印装置可以包括一个以上的打印头，例如4个或者5个。每个打印头具有各自的缓冲罐和相关的连接部是可行的。但是就成本而言，优选在多打印头结构中，每个打印头与公共的供应缓冲罐和公共的回流总管流体相通。
附图说明
以下参考附图更详细的描述本发明，其中
图1表示本发明按需喷射式喷墨打印装置的第一实施方案。
图2表示本发明装置的另一种变型。
图3表示本发明具有多个打印头的喷墨打印装置的一个实施方案。
具体实施方式
在图1中，喷墨打印装置由附图标记10表示。基本上，喷墨打印装置10包括具有喷嘴阵列22的串流打印头20以及流体供应和循环***。在该实施方案中，该***包括主贮藏器30，主贮藏器30通过通风开口32通向大气环境。主贮藏器30具有通过设有泵42的供给管道40连接至供应缓冲罐38的入口36的出口34。泵42将流体从主贮藏器30抽到供应缓冲罐38内。供应缓冲罐38对大气环境关闭。供应缓冲罐38包括由溢流堰48彼此分开的两个隔室44和46。供给管道40的出口50“连接至”隔室46。在这种情况下，出口50延伸到供应缓冲罐38内，从而流体流入到隔室46中。隔室46设有底部开口51，并通过喷嘴供应管道52连接至喷嘴22。另一个隔室44也设有底部开口54，并通过在主贮藏器30中的流体液面之下延伸的排出管道55连接至主贮藏器30，该排出管道55具有设置在主贮藏器30中并且在主贮藏器中的流体工作液面之上有一定距离的排出出口58。供应缓冲罐38也与主贮藏器30通过第二管道56敞开连通，结果对周围的大气环境是敞开的。第二管道56在主贮藏器30中的顶部空间以及供应缓冲罐38之间延伸。隔室46中的流体自由表面液面60相对于喷嘴22内的流体弯月面保持在高度H1。H2表示喷嘴22中的流体弯月面相对于主贮藏器30内的流体液面的高度。这些高度控制了流体通过打印头22的流动以及弯月面背压。
在工作时，从泵42流入到供应缓冲罐38内的流体足以将供应缓冲罐38内的流体自由表面液面60保持在喷嘴22内的流体弯月面之上基本恒定的高度H1。换句话说，在工作过程中保持基本恒定的静压头。多余的流体从隔室46流过溢流堰48进入隔室44，并回流到主贮藏器30。喷嘴回流管道62将喷嘴22连接至回流总管64，该回流总管对大气环境是关闭的。可以设置通过管线63连接至回流总管64的脱气单元65，以促使在启动程序中流体流动通过类似于虹吸管的装置。回流总管64中的流体液面用61表示。回流总管64具有连接至排放管道68的底部开口66，该排放管道通向主贮藏器30。排放管道68的出口76的位置低于隔室70内的流体液面。主贮藏器30内的工作流体液面是由传感器75控制的。泵77(例如由传感器75控制)将新鲜的流体从存储罐或者袋(未显示)输入到主贮藏器30内。
如上所解释的，流体循环和供应***被设计为使得在喷墨装置10的工作中断时流体继续从供应缓冲罐38通过排出管道55流回以及从回流总管64通过排放管道68流回到主贮藏器30内。因为流体不再利用泵42通过供给管道40泵送，主贮藏器30内的流体液面升高至关闭液面。结果，管道56的出口58被流体关闭，供应缓冲罐38对周围大气环境的敞开连通被中断。流体将被一定程度地抽回到排出管道56内，直到供应缓冲罐38内的压力因为排出管道56内和喷嘴供应管道52内的流体的压力头而达到平衡值。结果，喷嘴供应管道52内的流体流动就停止了。在***的另一侧，喷嘴回流管道62和排放管道68中的流体的压力头将达到平衡，流体流动将会停止，同时保持在喷嘴处的背压以防止流体泄漏。
作为图1所示的自调节实施方案的一种可选方式，在管道56中设置阀，它会在装置工作中断时关闭，将达到同样效果。
图2显示了本发明的按需喷射式喷墨打印装置10的另一个实施方案。与图1类似的元件用相同的附图标记来表示。作为排出管道55和通风管道56的替代，单个的排出管道56在供应缓冲罐38的隔室44的底部出口54和主贮藏器30中的工作流体液面之上的空的顶部空间之间延伸。排出管道/通风开口56具有足够大的横截面，由此允许从隔室44排出流体，并保持供应缓冲罐38在工作过程中向周围大气敞开。在中断时，主贮藏器30中的流体液面升高至关闭液面，其中流体关闭了排出管道56的出口58，并中断供应缓冲罐38与大气的敞开连通。主贮藏器30可以补充有新鲜流体，例如图1一样。
图2也显示了两个替换方案。根据第一替换方案，在主贮藏器30中设置漂浮物80，在贮藏罐30内的流体液面升高的时候，这个漂浮物关闭排出管道56的出口58。在另一个替换方案中，排出管道56设有开关阀90，用于打开和/或关闭排出管道56。
图3是本发明喷墨打印装置10的一个实施方案，具有两个设置了喷嘴阵列22的打印头20。与图1和2相同的元件用同样的附图标记表示。如图所示，打印头20分别通过各自的喷嘴供应管道52和喷嘴回流管道62连接至同一供应缓冲罐38和回流总管64。

Claims (10)

1.一种按需喷射式喷墨打印装置(10)，其包括：至少一个串流打印头(20)，其具有用于在被要打印的基材上喷射流滴的一个或者多个喷嘴(22)；以及用于将流体供给和循环通过所述串流打印头的流体循环***，所述流体循环***包括：
主贮藏器(30)，其用于容纳一定量流体，
供应缓冲罐(38)，其用于接收来自所述主贮藏器(30)的流体以及向所述串流打印头(20)供应流体，
回流总管(64)，其用于接收来自所述串流打印头(20)的流体和将流体回流至所述主贮藏器(30)，
其中所述主贮藏器(30)通过设有泵装置(42)的供给管道(40)连接至所述供应缓冲罐(38)，所述泵装置(42)用于将流体从所述主贮藏器(30)引导至所述供应缓冲罐(38)，其中所述供应缓冲罐(38)与所述串流打印头(20)的所述一个或者多个喷嘴(22)通过喷嘴供应管道(52)流体相通，所述一个或者多个喷嘴(22)通过喷嘴回流管道(62)与所述回流总管(64)流体相通，其中所述回流总管(64)通过排放管道(56)与所述主贮藏器(30)连接，
其中所述主贮藏器(30)和所述供应缓冲罐(38)相对于所述一个或者多个喷嘴(22)的高度被设置成使得在工作期间在所述一个或者多个喷嘴(22)处建立了背压，并且流体从所述供应缓冲罐(38)通过所述串流打印头(22)流向所述回流总管(64)，然后回流到所述主贮藏器(30)，
其中所述供应缓冲罐(38)设有将所述供应缓冲罐(38)连接至所述主贮藏器(30)的至少一个可封闭管道(56)。
2.如权利要求1所述的喷墨打印装置，其中所述流体循环***，尤其所述主贮藏器(30)和所述至少一个可封闭管道(56)，被设计为使得一旦所述喷墨打印装置的工作中断，基本上容纳在所述主贮藏器(30)内的流体关闭了所述至少一个可封闭管道(56)。
3.如权利要求1或者2所述的喷墨打印装置，其还包括调整部件，所述调整部件用于调整所述至少一个可封闭管道(56)的出口(58)在所述主贮藏器(30)内的高度位置。
4.如前述任一权利要求所述的喷墨打印装置，其中所述主贮藏器(30)设有漂浮物(80)，所述漂浮物(80)能够漂浮在容纳于所述主贮藏器(30)内的流体上。
5.如权利要求1所述的喷墨打印装置，其中所述至少一个可封闭管道(56)设有阀(90)。
6.如前述任一权利要求所述的喷墨打印装置，其中所述供应缓冲罐(38)设有将所述供应缓冲罐(38)分成第一隔室(46)和第二隔室(44)的溢流部件(48)，所述第一隔室(46)连接至所述供给管道(40)和所述喷嘴供应管道(52)，所述第二隔室(44)连接到所述至少一个管道(55，56)。
7.如前述任一权利要求所述的喷墨打印装置，其中所述主贮藏器(30)通向大气。
8.如前述任一权利要求所述的喷墨打印装置，其中所述回流总管(64)对大气关闭。
9.如前述任一权利要求所述的喷墨打印装置，其包括多个串流打印头(20)，每个打印头(20)与共用的供应缓冲罐(38)和共用的回流总管(64)流体连通。
10.如前述任一权利要求所述的喷墨打印装置，其中所述回流总管(64)设有用于启动的脱气单元(65)。
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