CN107538922B - 喷墨压力控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数字内压控制装置，其用于将过冲或下冲(Over&Under Shooting)的发生最小化，解决由模拟(Analogue)方式的设定(Setting)所发生的问题，预防由阀门的突然故障所致的工作中断，所述数字内压控制装置的特征在于，包括：第一连接部，其以供给‑30KPa以下的负压的形式进行连接；第二连接部，其以根据控制信号供给最高0.1MPa的正压或‑70kPa以下的负压的形式进行连接；配管块体，其包括和所述第一连接部及第二连接部连接的多个管道，并构成对在第一及第二连接部所供给的压力进行供给的通道；第一传感器，其对所述压力供给管的负压进行测量；第二传感器，其对所述压力供给管的负压和正压进行测量；第一及第二内压控制阀，其根据在所述第一传感器所测量的负压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制；第三及第四内压控制阀，其根据在所述第二传感器所测量的负压或正压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制，同时具备防止开放的相互互锁(Inter lock)功能。

Description

喷墨压力控制装置
技术领域
本发明涉及一种喷墨压力控制装置，更为具体地涉及一种装置，所述装置用于将过冲或下冲(Over&Under Shooting)的发生最小化，解决由模拟(Analogue)方式的设定(Setting)所发生的问题，预防由阀门的突然故障所致的工作中断。
背景技术
根据登记专利10-1065265(墨水供给及压力调节集成装置)号，公开如下内容：“涉及一种墨水供给及压力调节集成装置，其特征在于，包括：腔室(chamber)，其容纳墨水；主腔室，其对用于向所述腔室供给的墨水进行预备存储；喷嘴部，其连通于所述腔室并将从所述腔室移送的墨水向外部喷射；第一阀门，其对所述主腔室和所述腔室之间的墨水的流动进行切断或连接；第二阀门，其对所述腔室和所述喷嘴部之间的墨水的流动进行切断或连接；活塞，其配置于容纳于所述腔室的墨水的上侧，在所述腔室内使得墨水密闭，且可进行直线往返运动；活塞驱动部，其向所述活塞提供驱动力；传感器，其设置于所述腔室，对由墨水的荷重引起的压力进行测量；
控制部，其接收由所述传感器测量的压力并向所述活塞驱动部输出控制所述活塞的信号，通过所述喷嘴部向外部喷射墨水的情况，随着容纳于所述腔室的墨水的水位下降，所述活塞下降，墨水向所述腔室内部填充的情况，所述第一阀门打开，所述第二阀门关闭，所述活塞上升。”
先行技术文献
【专利文献】
(专利文献0001)登记专利10-1065265(墨水供给及压力调节集成装置)
发明内容
但是，现有的MPC(Meniscus pressure contriller)压力控制装置存在如下问题。
1)根据药液供给装置(Reservoir)的储槽容量增加的初期启动时间延迟现象
参照图3及图4，利用了现有的50mL，由于目前在容器(Reservoir)储槽容量扩大至2L的情况下使用现有的头(head)内压控制装置，因而出现启动时间的延迟(Delay)问题。当考虑到通过头内压控制装置的负压侧阀门(Valve)可施加的最大(Max)压力为-10k帕斯卡(Pa)水平时，从正压状态达到-5k Pa等的目标压力会发生10秒(sec)以上的时间延迟。这是因为在用于头(Head)的维护(Maintenance)的排出(Purging)及吸入(Suction)工艺后必须立即转换为印刷(Printing)工艺，所以最终导致设备的工作延迟。
为了解决所述问题，虽然目前为了缩短初期启动时间(Rising Time)而连接另外的设备(Utility)作为一种临时措施使用，但是无法得知从设备(Utility)负压转换为根据头压力控制装置的控制负压的正确条件。
因此，花时间进行反复测试(Test)后，设定设备(Utility)负压开放时间，如果经过一定时间，则将控制权转移至头压力控制装置，将控制权从设备(Utility)转移至头压力控制装置的过程中存在的问题是，发生由过多或较少的数值设定(Overshooting&Undershooting)所引起的墨水的排出不稳定现象。
2)根据传感器感知的阀门开放和校准(Calibration)
参照图5，现有的内压控制阀门为了对分别存在于正压侧和负压侧的两个阀门进行控制而具备PS1/PS2及NS1和NS2的传感器。为了准确的阀门的开关(On/Off)操作，根据NS1和NS2、PS1和PS2的传感器所具有的压力的测量值的梯度应该相同，为此需要利用电位器的另外的校准(Calibration)。但是，正如所有的传感器无法具备相同的测量值，通过校准的修正也并不正确。
而且，来自于计算机的参考信号被输入的AD卡(未图示)和位于该AD卡后端并控制阀值的Da卡(未图示)的尺寸较大，因此存在压力控制装置的空间利用率降低的问题。
3)对阀门的故障时间的监控(Monitoring)
如图10所示，由频繁的开关操作所引起的螺旋环(Sprial Ring)内部橡胶密封(Sealing)部分被破损从而发生微小压力的漏出(Leakage)，由此导致压力的误操作，但并不存在可预先感知所述部分的破损从而对问题进行预防的方法。
因此，本发明的目的在于，解决如下的技术课题。
第一，解决达到根据储槽容量的目标(Target)压力时为止的启动时间(RisingTime)的延迟问题的同时，自动切换至手动时间(Time)设定，从而最小化控制权从设备(Utility)负压向喷墨压力控制装置的负压变更时的过多或较少的数值设定问题(Over&Under Shooting)的发生。
第二，为了解决由用于确保现有的传感器间压力线形成的模拟(Analogue)方式的设定(Setting)所产生的问题，设定根据一个传感器(Sensor)的数字限制(DigitalLimit)，并对根据微处理机(Micro Processor)的压力进行设定并控制。
第三，如图6所示，作为用于监控阀门的故障时间的方案，计算(Count)用于开/关阀值(Valve)的时钟(Clock)，从而当达到相应于普通螺旋环(Spirial Ring)的寿命的系数(Count)值的90％程度时，以输出用于阀门的部件更换的警报的形式进行设定。
用于实现所述目的的本发明涉及一种喷墨压力控制装置，其在对从喷墨印刷喷嘴面前端到墨水储槽(Reservoir)药液面上部的水头压力进行一定控制、防止喷嘴面的浸湿(Wetting)的同时，用于始终维持一定水平的喷墨喷嘴前端弯月面(Meniscus)状态，并保持墨水排出量(Volume)的均匀性(Uniformity)和弹着精密度，所述喷墨压力控制装置包括：第一连接部，其以供给-30KPa以下的负压的形式进行连接；第二连接部，其以根据控制信号供给最高0.1MPa的正压或-70kPa以下的负压的形式进行连接；配管块体，其包括和所述第一连接部及第二连接部连接的多个管道，并构成对在第一及第二连接部所供给的压力进行供给的通道；第一传感器，其对压力供给管的负压进行测量；第二传感器，其对所述压力供给管的负压和正压进行测量；第一及第二内压控制阀，其根据在所述第一传感器所测量的负压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制；第三及第四内压控制阀，其根据在所述第二传感器所测量的负压或正压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制，同时具备防止开放的相互互锁(Interlock)功能。
以所述构成为基础，具有以下作用。
初期负压操作时，为了使墨水储槽(Reservoir)内部的大气压力达到用于负压控制的压力水平(Level)，通过所述第二连接部施加-70kPa以下的压力，此时，第三内压控制阀成关闭状态，根据第一传感器第一及第二内压控制阀执行开/关操作，当达到阀门切换点(Point)的压力时，在第二传感器对其进行感知，并通过控制操作，第四内压控制阀成关闭状态，第三内压控制阀成开放状态，根据第三内压控制阀的操作所连接的所有配管块体通过控制压力进行操作；
当头正压施加时，在第三内压控制阀的关闭操作后，正压从根据第四内压控制阀的开放的第二连接部传递至头，此时，根据第二传感器，如果高于设定的正压的压力供给至配管块体，则在第四内压控制阀关闭的同时防止额外供给正压。
在实施例中，还包括：液面感知传感器，其对药液向所述配管块体内回流的情况进行感知；第五内压控制阀，其用于从墨水储槽(Reservoir)水位传感器的误操作所引起的药液回流中保护所述第三及第四内压控制阀；如果从所述液面感知传感器感知到回流，则所述第五内压控制阀自动转换为待机开放状态。
在实施例中，包括：传感器板，其包括传感器部、ADC、DAC；数字控制板，其包括控制板，所述控制板包括存储器、MCU、电源部、通信部，所述控制板和所述传感器板通过有线通信线连接且设置有向所述传感器板供给电源的电源线。
在实施例中，包括：警报，预先对与设置于所述第一及第二内压控制阀内部的普通的螺旋环(Sprial Ring)的寿命相应的标准值进行存储，并对所述第一及第二内压控制阀的开关操作进行监控，当超过所述标准值时告知是阀门故障时间。
在实施例中，向所述第一连接部供给的负压为-30KPa以下，向所述第二连接部供给的正压最高为0.1MPa，或负压为-70kPa以下。
在实施例中，所述第一传感器S1对内压控制阀V1、V2的负压进行测量，第二传感器S2对压力供给管的负压和正压进行测量、监控，而在第三内压控制阀V3的下部设置有用于监控操作确认第一传感器S1的有无异常的第三传感器S3，并且通过切换开关(未图示)可切换使用第一传感器S1和第三传感器S3的功能。
根据本发明的优选的效果所具有的优点如下。
第一，将根据模拟电位器的设定限制数字(Digital)化，从而使更加精密的压力的设定成为可能，因此可以做到控制精密度的提高。
第二，对比现有的模拟方式，由于传感器数量的减少可以节省用于压力的零点设置及波段设置的时间，并且由于传感器故障发生时替换数量的减少可做到维护费用的节约。
第三，与现有的从PC以模拟值获得有关压力的标准值(Reference)的方式不同，将来自于PC的标准值(Reference)存储于搭载有微处理机(Micro Processor)的板上，并实时控制阀门，从而可做到阀门控制速度的增加，并且由于现有技术中从PC到压力控制阀门的通信电缆(Cable)长度为10m以上，同时控制多个压力控制器，因此具有可以解决通信时发生的日志数据(Log Data)等的遗漏问题的优点。
另外，第四，由于通过监控功能可预先掌握阀门的故障时间，因此具有可防止由突然的故障造成的工艺设备的工作时间缩短等问题的优点。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的喷墨压力控制装置的框图。
图2是示出根据本发明的喷墨压力控制装置的阀门构成的框图。
图3是用于说明现有的压力控制装置的问题的框图。
图4是用于说明现有的压力控制装置的问题的图表。
图5是用于说明现有的内压控制阀门的问题的框图。
图6是用于说明本发明的目的的框图。
图7是用于说明本发明的解决方法的框图。
图8是示出根据本发明的内压控制阀门的操作的图表。
图9是示出根据本发明的喷墨压力控制装置的实施例的框图。
图10是螺旋环内部橡胶密封正常与损坏的对比图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行详细说明。
图1是用于说明根据本发明的喷墨压力控制装置的框图，图2是示出用于说明本发明的解决方法的喷墨压力控制装置的阀门构成的框图，图7是用于说明本发明的解决方法的框图，图8是示出根据本发明的内压控制阀门的操作的图表，图9是示出根据本发明的喷墨压力控制装置的实施例的框图。
图示的本发明的数字压力控制装置是如下所述的一种装置：其在对从喷墨印刷喷嘴面前端到墨水储槽(Reservoir)药液面上部的水头压力进行一定控制、防止喷嘴面的浸湿(Wetting)的同时，用于始终维持一定水平的喷墨喷嘴前端弯月面(Meniscus)状态，并保持墨水排出量(Volume)的均匀性(Uniformity)和弹着精密度。
为此，图1所示的本发明的数字压力控制装置包括：药液供给部11，其对药液进行供给；头内压控制部12，其对头内压进行控制；头部10，其为印刷头；液面水平控制部13，其对药液的最高位水平位置进行控制；墨水储槽14，其对墨水进行存储并供给；药液温度控制部15，其对药液的温度进行控制；阀门控制部16，其对阀门进行控制；波形控制部17，其对压力波形进行控制。
如图2所示，数字压力控制装置包括：第一连接部(Uti-1)，其以供给-30KPa以下的负压的形式进行连接；第二连接部(Uti-2)，其以根据控制信号供给最高0.1MPa的正压或-70kPa以下的负压的形式进行连接。
包括：配管块体，其包括和所述第一连接部及第二连接部连接的多个管道，并构成对在第一及第二连接部所供给的压力进行供给的通道；第一传感器S1，其对所述压力供给管的负压进行测量；第二传感器S2，其对所述压力供给管的负压和正压进行测量。
包括:第一及第二内压控制阀V1、V2，其根据在所述第一传感器所测量的负压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制；第三及第四内压控制阀V3、V4，其根据在所述第二传感器所测量的负压或正压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制，同时具备防止开放的相互互锁(Interlock)功能，以下参照图2及图7对包括所述内压控制阀的作用效果进行观察。
初期负压操作时，为了使墨水储槽(Reservoir)内部的大气压力达到用于负压控制的压力水平(Level)，通过所述第二连接部施加-70kPa以下的压力。
此时，第三内压控制阀成关闭状态，根据第一传感器第一及第二内压控制阀执行开/关操作，当达到阀门切换点(Point)的压力时，在第二传感器对其进行感知，并通过控制操作，第四内压控制阀成关闭状态，第三内压控制阀成开放状态，根据第三内压控制阀的操作所连接的所有配管块体通过控制压力进行操作；
当头正压施加时，在第三内压控制阀的关闭操作后，正压从根据第四内压控制阀的开放的第二连接部传递至头，此时，根据第二传感器，如果高于设定的正压的压力供给至配管块体，则在第四内压控制阀关闭的同时防止额外供给正压。
另外，优选地，还包括：液面感知传感器，其对药液向所述配管块体内回流的情况进行感知；第五内压控制阀，其用于从墨水储槽(Reservoir)水位传感器的误操作所引起的药液回流中保护所述第三及第四内压控制阀。此时，如果从所述液面感知传感器感知到回流，则所述第五内压控制阀自动转换为待机开放状态。
所述第一传感器S1对内压控制阀V1、V2的负压进行测量，第二传感器S2对压力供给管的负压和正压进行测量、监控，而在第三内压控制阀V3的下部设置有第三传感器S3，所述第三传感器S3用于S1的有无异常的监控操作确认，并且通过切换开关可切换使用第一传感器S1和第三传感器S3的功能。
因此，第一传感器S1对压力供给管V1、V2的负压进行测量、控制，第二传感器S2对压力供给管的负压和正压进行测量、监控，而在第三内压控制阀V3的下部设置有第三传感器S3，所述第三传感器S3用于第一传感器S1的有无异常的监控操作确认，并且根据需要通过切换开关(未图示)可切换使用第一传感器S1和第三传感器S3的功能。
其通常相比第三传感器S3，第一传感器S1作为主要传感器执行操作从而对第一及第二内压控制阀进行控制，但是，当第一传感器S1异常操作时，则第三传感器S3先于S1对压力进行控制。
本发明中对压力控制装置的数字化构成要素进行观察如下。
如图7的右侧所示，本发明的压力控制装置包括：传感器板41，其包括传感器部、ADC、DAC；数字控制板，其包括控制板，所述控制板包括存储器、MCU、电源部、通信部，所述控制板和所述传感器板通过有线通信线连接且设置有向所述传感器板供给电源的电源线。
另外，优选地，为了告知阀门故障时间而包括警报，预先对与设置于所述第一及第二内压控制阀内部的普通的螺旋环(Sprial Ring)的寿命相应的标准值进行存储，并对所述第一及第二内压控制阀的开关操作进行监控，当超过所述标准值时告知是阀门故障时间。
标号说明
10：头部
11：药液供给部
12：头内压控制部
13：液面水平控制部
14：墨水储槽
15：药液温度控制部
16：阀门控制部
17：波形控制部。

Claims (6)

1.一种喷墨压力控制装置，其在对从喷墨印刷喷嘴面前端到墨水储槽药液面上部的水头压力进行一定控制、防止喷嘴面的浸湿的同时，用于始终维持一定水平的喷墨喷嘴前端弯月面状态，并保持墨水排出量的均匀性和弹着精密度，所述喷墨压力控制装置包括：
第一连接部，其以供给一定的负压的形式进行连接；
第二连接部，其以根据控制信号供给正压或一定的负压的形式进行连接；
配管块体，其包括和所述第一连接部及第二连接部连接的多个管道，并构成对在第一及第二连接部所供给的压力进行供给的通道；
第一传感器，其对压力供给管的负压进行测量；
第二传感器，其对所述压力供给管的负压和正压进行测量；
第一及第二内压控制阀，其根据在所述第一传感器所测量的负压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制；
第三及第四内压控制阀，其根据在所述第二传感器所测量的负压或正压执行开/关从而对喷墨头内压进行控制，同时具备防止开放的相互互锁功能；
初期负压操作时，为了使墨水储槽内部的大气压力达到用于负压控制的压力水平，通过所述第二连接部施加-70kPa以下的压力，此时，第三内压控制阀成关闭状态，根据第一传感器、第一及第二内压控制阀执行开/关操作，当达到阀门切换点的压力时，在第二传感器对其进行感知，并通过控制操作，第四内压控制阀成关闭状态，第三内压控制阀成开放状态，根据第三内压控制阀的操作所连接的所有配管块体通过控制压力进行操作；
当头正压施加时，在第三内压控制阀的关闭操作后，正压从根据第四内压控制阀的开放的第二连接部传递至头，此时，根据第二传感器，如果高于设定的正压的压力供给至配管块体，则第四内压控制阀关闭的同时防止额外地供给正压。
2.根据权利要求1所述的喷墨压力控制装置，其特征在于，还包括：
液面感知传感器，其对药液向所述配管块体内回流的情况进行感知；
第五内压控制阀，其用于从墨水储槽水位传感器的误操作所引起的药液回流中保护所述第三及第四内压控制阀；如果从所述液面感知传感器感知到回流，则所述第五内压控制阀自动转换为待机开放状态。
3.根据权利要求1所述的喷墨压力控制装置，其包括：
传感器板，其包括传感器部、ADC、DAC；数字控制板，其包括控制板，所述控制板包括存储器、MCU、电源部、通信部，所述控制板和所述传感器板通过有线通信线连接且设置有向所述传感器板供给电源的电源线。
4.根据权利要求1所述的喷墨压力控制装置，其包括：
警报，预先对与设置于所述第一及第二内压控制阀内部的普通的螺旋环的寿命相应的标准值进行存储，并对所述第一及第二内压控制阀的开关操作进行监控，当超过所述标准值时告知是阀门故障时间。
5.根据权利要求1所述的喷墨压力控制装置，其特征在于，
向所述第一连接部供给的负压为-30KPa以下，向所述第二连接部供给的正压最高为0.1MPa，或负压为-70kPa以下。
6.根据权利要求1所述的喷墨压力控制装置，其特征在于，
所述第一传感器对内压控制阀(V1、V2)的负压进行测量，第二传感器对压力供给管的负压和正压进行测量、监控，而在第三内压控制阀(V3)的下部设置有第三传感器(S3)，所述第三传感器(S3)用于第一传感器的有无异常的监控操作确认，并且通过切换开关可切换使用第一传感器和第三传感器(S3)的功能。
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