CN205818681U - 用于连续喷墨打印机的油墨回路的单件可拆装组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于连续喷墨打印机的油墨回路的单件可拆装组件(270),包括基本为平坦的形状并且在平面(XY)上延伸的至少一块板(273a)、指定为压力泵的第一泵以及指定为回收泵的第二泵;流控连接装置,一方面在第一流体入口(2711)、第一泵和第一流体出口(2712)之间,另一方面在第二流体入口(2713)、第二泵和第二流体出口(2714)之间实现流控流;至少一个连接元件(275a),紧固到所述板(273a),并且包括被指定为连接表面的表面和多条管道,入口和出口出现在所述表面上,连接表面基本垂直于板(273a),穿过入口和出口的流体流的轴线平行于平面(XY),多条管道穿过板以连接入口和出口。
Description
技术领域
本发明涉及连续喷墨(continuous ink jet,CIJ)打印机领域。
本发明还涉及入门级连续喷墨(CIJ)打印机的架构(油墨回路的布局),以将其成本最小化。
本发明还涉及一种用于扩展薄膜泵随温度的功能性领域的装置。
背景技术
连续喷墨(CIJ)打印机在例如用于标记条形码的、或是直接在生产线上并且以高吞吐量在食品上按日期使用的各种工业编码与标记产品领域中是公知的。还发现这类打印机在某些装饰用的领域中被开发出了图形打印技术的潜在价值。
这些打印机具有如图1所示的几个典型的子组件。
首先,打印头1,所述打印头一般相对于打印机3的主体偏离中心,所述打印头通过挠性管缆2连接到所述打印机,所述挠性管缆将所需用于打印头的运行的液力与电气连线归集到一起,为打印头提供了灵活性,所述灵活性有利于在生产线上进行集成。
打印机3的主体(也称为控制台或机柜)通常包含三个子组件:
-在控制台下部(区域4')中的油墨回路4,所述油墨回路使得一方面能够以稳定的压力与适宜质量的将油墨提供到打印头,以及另一方面能够管理不用于打印的油墨流;
-位于控制台上部(区域5')中的控制器5,所述控制器能够管理动作的顺序并且执行处理,所述处理能够激活油墨回路和打印头的不同功能;
-界面6,所述界面为操作者提供打印机执行装置并告知打印机的操作。
换言之,机柜包括两个子组件:在上部中为电子器件,供电电源和操作者界面,在下部中为油墨回路,所述油墨回路将标称质量的油墨在压力下供应到打印头并且在负压下用于通过打印头回收没有使用的油墨。
图2示意性地示出了连续喷墨(CIJ)打印机的打印头1。所述打印头包括液滴生成器60,由油墨回路4增压的导电油墨被供应给所述液滴生成器。
该生成器能够通过称为喷嘴的小尺寸孔放出至少一股连续的流。在周期性激励***(未示出)的作用下将所述流转换为一系列相同大小的规则的液滴,所述周期性激励***位于喷嘴出口的上游。当液滴7不用于打印时,其朝向檐槽62,所述檐槽将液滴回收,以通过油墨回路4循环利用未使用的油墨。沿流放置的设备61(充电与偏转电极)使得能够按照指令使液滴带电并且在电场Ed中偏转。则所述液滴偏离其从液滴生成器正常喷出的轨道。用于打印的液滴9脱出檐槽并且沉积在待打印的基材8上。
该描述可适用于被称为二元偏转或多偏转连续喷射打印机的连续喷墨(CIJ)打印机。二元连续喷墨(CIJ)打印机配备有打印头,所述打印头的液滴生成器具有多股流,流的每个液滴方向可仅朝向两条轨线:打印轨线或回收轨线。在多偏转连续喷射打印机中,从一滴液滴到下一滴,单股流(或几股间隔开的流)的每个液滴可被偏转到对应不同控制指令的各个轨线上,因此实现了对打印区域沿偏转的方向进行扫描,对待打印区域进行扫描的另一方向由打印头与待打印的基材8的相对运动来覆盖。通常将元件进行排布以使得这两个方向基本是垂直的。
连续喷墨打印机的油墨回路首先使得能够在受控的压力下将油墨以及可能地溶剂供应到打印头1的液滴生成器,并且能够生成负压,所述负压用于将不用于打印的流体从打印头回收回来。
所述油墨回路还能够管理耗材(对来自储备部的油墨和溶剂进行分配)以及对油墨的质量(黏度/浓度)进行控制与保持。
最终,其它的功能关联于使用者的舒适度和负责某些维护操作的自动化设备,以确保无论在何等使用条件下都能进行相同的操作。这些功能包括用溶剂 清洗打印头(液滴生成器、喷嘴、檐槽)、对诸如更换具有有限寿命的部件(过滤器、泵)之类的预防性维护的辅助。
这些不同的功能具有完全不同的目的和技术要求。所述功能由打印机的控制器5激活并排序,所述控制器越复杂,所述的功能数量越多、越为复杂。
某些现有的打印机是以模块化方式设计的,以极其有助于对机器进行维护,所述维护通过对某些模块进行快速的更换并且不使用专门的工具来操作。这些在复杂性上或多或少地组成了功能性子组件,所述功能性子组件的一个或多个元件是具有有限寿命的部件(例如磨损部件)或随使用时间性能降低的部件(例如过滤器的堵塞)。大体上,该解决方案为由模块执行的功能的严格实现增加了额外的成本,因为必须为模块提供自主的结构、电连接器、液力连接构件、可能地自密封,以避免在更换模块和各种其它部件期间流体流出,如果模块的理念不存在所述各种其他部件就不是必需的。
模块化设备的示例在文件WO 2012066356的图1中给出了。在其中所体现的液力回路作用为可更换模块(在该图1中标记为50、60)。该回路非常复杂,使用了大量的部件,尤其是,所述回路使用了很多自密封连接器(73),使得能够在分离的瞬间从油墨回路的主体将模块(50和60)隔离,并因此避免流体流出。
换言之,作为可更换的单元的复杂模块的出现产生了高技术复杂性以及因此产生了不相容的额外成本。
目前,便于维护导致了机械的成本增加。拦挡流体并相互连接到一起的部件的相对定位造成了与流体因重力流出相关联的限制。
更普遍地,为给使用者提供更大的用户舒适度和越来越专业的性能(使得能够处理越来越难以满足的应用程序),现有的打印机就部件的精密度和数量而言正寻求增加打印机的复杂度。
在申请WO 2009049135中给出了另一个示例。
根据已知的机械的另一方面,对流体进行强制循环以及对流体的流动进行控制(关闭/打开管道、分流)是实现起来很昂贵的功能,尤其是对于运行可靠 性的问题。通常,所述功能在泵以及电磁阀或阀门上实施,以尤其确保将油墨及可能的溶剂压力输送到打印头、生成用于回收的负压以及源自打印头的清理、或将油墨或溶剂在油墨回路中从一处输送到另一处。
根据已知的机械的又一个方面,绝大多数所述机械将齿轮泵技术用于对油墨进行压力输送以及在某些情况下用于生成负回收压。从技术角度来看,这些高性能和高容量的泵是非常适合的。特别是,所述泵可处理棘手的油墨并且所述泵具有较长的寿命。但是,这些泵非常昂贵。
大体来说,考虑到要实施大量的液力部件,已知机械的油墨回路保留了昂贵的元件。
因此产生了实现油墨回路的全部或是部分功能的问题,在连续喷墨(CIJ)型打印机中,在以更低的成本和减少了部件的数量的同时保证了最低的可靠性。因此特别对于诸如管理耗材和/或控制与保持油墨的质量和/或以溶剂清洗打印头之类的功能,寻求实现尽可能最少的部件。
尤其,问题是减少液力部件的数量并简化这些部件的相互连接。尽管如此,必须保证用户的满意度,这意味着这种减少部件数量的尝试不影响性能或可靠性。
与现今已知的机械相关联的,另一个问题是对高素质的操作人员的需求。例如,维修测序可能非常的复杂。
因此需要打印机适于经过少量培训的操作人员来操作。
根据另一方面,油墨回路包括相当多的液力的、水电的部件、传感器等等。事实上,现代的打印机具有大量越来越复杂和精确的功能。液力部件(泵、电磁阀、自密封连接、过滤器、各种传感器)被提供或确定尺寸以满足质量、可靠性、性能和对用户服务的水平。并且维护功能是部件的重度损耗因素,因为所述维护功能经常是自动进行的。
因此还需要油墨回路架构将部件的数量最小化,同时保证良好的性能与可靠性水平、以及能够快速介入的维护的便利性、将污染的风险最小化,并且以上可由未经过特定培训的操作人员执行。
还产生了寻找用于调节打印机的油墨回路的流体(溶剂、油墨)的架构的问题。这种架构应也可将部件的数量最小化,并且使得能够使用更便宜的部件同时保证良好的性能与可靠性水平。
发明内容
本发明首先涉及一种用于将油墨和溶剂供应到喷墨打印机的打印头的设备或回路,所述设备或回路包括:
-至少一个第一贮液器、一个第二贮液器和用于在所述第一贮液器中采集来自打印头的檐槽的回收的油墨流的装置,所述第二贮液器不同于所述第一贮液器,所述第一贮液器具有第一液体出口,用于将第一流体从该第一贮液器输送到打印头,所述第二贮液器具有第二液体出口,用于将第二流体从该第二贮液器输送到打印头;
-选择装置,用于选择性地将所述第一出口和/或所述第二出口连接到共用泵,所述泵用于对用于输送到打印头的油墨和/或溶剂进行加压。
这类回路使得能够仅使用单个泵来泵送两种流体,所述两种流体一方面是油墨,以及另一方面是溶剂。用于选择性地将第一出口和/或第二出口连接到共用加压泵的装置包括例如阀门,所述阀门与每个贮液器相关联并且通过打开或关闭来运作,来产生流或将所选择的流体输送到所述共用泵。
可提供至少一个阻抑设备,对于油墨回路和溶剂回路所述阻抑设备是共用的,所述阻抑设备用于阻抑来自单个泵的油墨和/或溶剂的压力波动或起伏。优选地,这种阻抑设备包括构成止回阀的装置,以防止油墨和/或溶剂循环流动到所述共用泵。
这种供应设备或回路可包括至少一个第三贮液器,所述第三贮液器设有第三出口,所述选择装置使得能够选择性地将所述第一出口和/或第二出口和/或第三出口连接到所述共用泵。
可提供压力传感器,用于测量输送到打印头的油墨和/或溶剂的压力。
还可提供用于使用选择装置来根据压力测量值调整油墨的黏度。例如,可 提供装置用于根据测量的压力值或压力变化添加至少一个量(one quantity)的溶剂的装置。
优选地,溶剂的所述的量考虑到了油墨被溶剂的稀释。
也是优选地,所述装置使得能够与油墨交替地添加多个量的溶剂,以能够对溶剂和油墨进行混合。
为了调整溶剂的添加,所述设备可进一步包括用于计算基本量(例如包括在0.1cc与1cc之间)的溶剂向所述泵输送的次数和/或频率并且用于可能地以计算出的频率与油墨交替地将该量的溶剂输送到所述泵的装置。因此,溶剂的量是以小的基本量递增输送的,这样能够与在溶剂的基本量之间输送的油墨进行混合。
根据本发明的设备在所述泵的下游可有利地包括:
-第一通道,所述第一通道用于将油墨和/或溶剂供应给打印头,该第一通道可能地包括阻抑设备;
-第二供应通道,所述第二供应通道用于将溶剂供应给打印头并且平行于第一供应通道。
使用“下游”意为从所述贮液器到所述打印头“在流体流动的方向上”。
可提供例如为三通阀的装置以根据流体选择所述两条供应通道中的一条或另一条。例如,所述第二通道可被专门地保留用于溶剂的循环并且将在用溶剂清洗回路的操作期间使用。
此外可提供用于将运行压力施加到所述共用泵上的装置,例如包括至少一条返回管道和可能地用于阻抑压力波动或起伏的设备,所述返回管道被布置为从所述共用泵的下游的点、从至少一条用于供应打印头的管道通到所述两个贮液器中的一个,所述返回管道包括对它的流形成限制件的装置。当所述设备包括两条供应通道时,可为所述两条通道的每一条提供这种返回管道,所述返回管道设有形成限制件的装置。
可提供用于探测所述限制件的阻塞的装置。
可提供用于根据给定的压力值调整所述泵的速度的装置,例如这些装置可 以以对分(dichotomy)的方式运行以调整所述泵的速度。
最后,可提供用于对可能存在于所述供应设备中的空气执行清除的装置。
本发明还涉及一种用于将油墨和溶剂供应给喷墨打印机的打印头的方法,所述方法包括使用如上文所描述的设备或回路。
本发明还涉及一种用于将油墨和溶剂供应到喷墨打印机的打印头的方法,所述方法包括:
-分别从第一贮液器和第二贮液器对油墨或溶剂进行提取,所述第一贮液器容纳油墨,所述第二贮液器不同于所述第一贮液器并且容纳溶剂,使用共用泵用于对油墨和/或溶剂进行加压,将来自打印头的檐槽的回收油墨的流输送到具有第一流体出口的所述第一贮液器;
-使用所述共用泵将油墨和/或溶剂输送到所述打印头。
因此,使用单个泵来泵送溶剂和/或油墨并且将其输送到打印头。
在所述共用泵的出口处,油墨和/或溶剂的流被输送到用于阻抑油墨和/或溶剂的压力波动的装置。
可对输送到打印头的油墨和/或溶剂的压力执行测量。油墨的黏度可根据所述油墨压力测量值进行调整。例如,根据测量的压力值或压力变化将一定量的溶剂添加到输送到打印头的油墨的流。
溶剂的所述的量考虑到了油墨被溶剂的稀释。
能够与油墨交替地将多个量的溶剂输送到打印头,以能够对溶剂和油墨进行混合。因此,溶剂的量可以是以小的基本量递增输送的,这样能够与在溶剂的基本量之间输送的油墨进行混合。
为此,能够计算基本量的溶剂向泵输送的次数和/或频率,以及可以可能地以计算出的频率与油墨交替地将该量的溶剂输送到所述泵。有利地,添加到油墨回路的容积的、能够在打印头的上游进行混合的基本量的溶剂在黏度上产生了小于1%的相对变化或是在黏度上产生了小于标称黏度的1%的变化。例如,所添加的溶剂的基本量包括在0.1立方厘米与1立方厘米之间。
为确保油墨和/或溶剂的最优循环,在所述泵的下游选择:
-第一通道,所述第一通道用于供应打印头、用于将油墨和/或溶剂输送到所述打印头;
-或第二供应通道,所述第二供应通道用于将溶剂供应给打印头并且平行于第一供应通道。
根据有利的实施例,所述泵的速度根据给定的值来调整。这使得能够在用于供应打印头的线路上考虑各种元件的延迟,例如用于阻抑压力变化的设备。
本发明还涉及一种用于连续喷墨打印机的油墨回路的单件可拆装组件,所述单件可拆装组件包括至少一块板、第一泵以及第二泵,所述至少一块板基本为平坦的形状并且在平面(XY)上延伸,所述第一泵指定为压力泵,所述第二泵指定为回收泵;
-流控连接装置,以一方面在第一流体入口、第一泵和第一流体出口之间,以及另一方面在第二流体入口、第二泵和第二流体出口之间实现流控流;
-至少一个连接元件,所述至少一个连接元件紧固到、例如同时凸出于所述板,并且所述至少一个连接元件包括被指定为连接表面的表面和多条管道,所述入口和出口出现在所述表面上,该连接表面基本垂直于所述板,并且穿过所述入口和出口的流体的流的轴线平行于所述平面(XY),所述多条管道穿过所述板,以连接所述入口和出口。
这种组件可使用在、或结合在上文所描述的或本申请中的供应设备或回路中,或转而与其中设有或可使用单件可拆装组件的其它回路相结合。
所述第一泵与第二泵中的至少一个可以是隔膜泵。
所述连接元件可包括用于在所述组件安装到油墨回路上期间引导所述组件平移的装置。
根据实施例,所述连接元件包括具有“U”形轮廓的槽,所述入口和出口出现在界定了所述“U”形的底部的表面上。
在变型中,所述连接元件构成了由第一表面所界定的角撑架(或角板),所述入口和出口以及承载所述板的第二表面出现在所述第一表面上。
所述板可构成部分箱体或外壳,所述箱体或外壳容纳所述第一泵、第二泵 和流控连接装置。所述板可以是相对于所述箱体可拆装的。所述板和箱体可包括连接构件,以能够通过所述板打开和关闭所述箱体。
所述流体入口和出口的每一个可包括设有防漏密封件的管道的末端。
这种组件可包括至少一个用于将所述组件紧固在油墨回路上的第一元件。
所述连接元件可以是相对于所述板可拆装的。根据一个实施例,所述连接元件包括用于抵靠所述板紧固的第二元件。
可提供用于将组件紧固在油墨回路上的装置。
本发明还涉及一种用于阻抑连续喷墨打印机的油墨回路中的油墨的压力脉动或变化的设备,该设备例如能够使用在、或结合在上文所描述的或本申请中的供应设备或回路中,或转而与其中设有阻抑设备的其它回路相结合。
所述阻抑设备包括至少一个进入该设备的油墨的入口,以及至少一个离开该设备的油墨的出口,用于阻抑油墨的压力波动的装置和构成止回阀的装置布置在所述设备内部。
根据特别的实施例,构成止回阀的装置包括隔膜,所述隔膜在用于阻抑油墨的压力波动的装置的作用下密封所述出口。
有利地,所述隔膜还可在所述设备的周缘构成防漏密封。
例如,所述设备包括内容积,所述内容积部分地由所述隔膜所界定以及部分地由表面所界定,在所述表面上出现油墨入口和出口,所述出口设有周沿,所述隔膜抵靠所述周沿在阻抑装置的作用下承压。
有利地,销位于所述入口附近,以当所述隔膜密封所述出口时保持隔膜离开所述入口一定的距离。
压力波动可通过所述隔膜传递到布置在隔膜与用于阻抑的装置之间的刚性部分。
本发明还涉及一种喷墨打印机,所述喷墨打印机包括用于供应如上文限定的油墨和/或溶剂的设备,和/或执行如上文限定的方法,和/或包括如上文限定的单件可拆装组件。
附图说明
图1示出了已知的打印机的结构;
图2示出了已知的连续喷墨(CIJ)型打印机的打印头的结构;
图3A至图3E示出了根据本发明的供应回路的实施例的示例;
图4A至图4D示出了根据本发明的供应回路的实施例的变型或其它示例;
图5A和图5B示出了油墨的压力随温度的变化的曲线;
图6示意性地示出了溶剂以基本量与油墨进行的交替添加;
图7示出了根据本发明的用于阻抑压力变化的设备;
图8A至图8C和图9示出了根据本发明的可拆装部件或模块的实施例的方面;
图10示出了根据本发明的安装在打印设备中的可拆装部件;
图11A至图11B、图12A至图12D和图13示出了根据本发明的可拆装部件或模块的另一实施例的方面。
具体实施方式
根据在图3A中示出的实施例的示例,根据本发明的流控回路10包括用于容纳第一流体的第一贮液器11和用于容纳第二流体的第二贮液器12。
根据申请,第一流体为油墨,第二流体为例如甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone,MEK)类的溶剂。在另一实施例中,第二流体为用溶剂稀释的油墨。
在下文中,对第一流体或对油墨、以及对第二流体或对溶剂将不加区分地引用(但是在一次地,后者也可以是稀释的油墨;关于溶剂给出的以下描述大体上也应用于稀释的油墨)。
当所述液体供应短缺时,可使用流控回路或更简单地使用手、倾倒来将对应的液体注入到贮液器11、12中的一个和/或另一个中。在这些贮液器的每一个中,可提供装置13、15,用于测量贮液器所容纳的液体的液位。这种装置在例如WO 2011/076810中进行了描述。
这些贮液器中的每一个为其所容纳的流体设有出口111、121。
该出口的打开或关闭可分别使用阀门21、22来调节:这些阀门中的每一个打开的或长或短的持续时间限定了从对应的贮液器提取的液体的量,所述流体的量是压力的状况和这些阀门的出口流动速率的函数。
这两个出口中的每一个将提取的液体输送到单个泵24,所述单个泵对于两种液体是共用的,因此将能够例如先后地、或交替地、或同时地根据阀门21、22的打开或关闭状态泵送来自贮液器11的油墨和来自贮液器12的溶剂。在阀门的下游的单个管道23因此可将来自两个贮液器的流体输送到泵24。特别地,贮液器12的溶剂通过该泵24被泵送,而不穿过贮液器11以与其中的油泵混合;所述溶剂可不与油墨混合地被输送到打印头,或当从贮液器12中提取出来时与油墨混合。
根据特殊的实施例,管道211(分别地221)将贮液器11(分别地与12)的出口连接到阀门21(分别地22)的入口,并且管道212(分别地222)将所述阀门的出口连接到管道23的入口。
已知的***对每种流体使用泵,因此对于每个贮液器:则具有用于泵送溶剂的泵,以及用于泵送油墨的泵。使得能够泵送油墨的泵在打印阶段期间不断地被调用。另一方面,输送溶剂的泵以不太持续的方式运行,因为仅在机械的使用的某些阶段(例如调节油墨的黏度、执行对回路的全部或部分进行清洗或清洁的操作)必须对溶剂进行输送。在示出的处于本发明范围内的回路中,对于两种流体共用的单个泵24将以与在已知的***中使用、以泵送油墨的泵相同的规律运行,即在打印阶段期间实际上是持续不断地运行。因此,虽然用于泵送两种流体,但是所述单个泵并不比在已知的***中仅用于泵送油墨的泵被调用得更多。
在泵24的出口处的单根管道25则使得能够将泵送的流体输送到打印头,优选地经由有利地布置在泵24出口处的阻抑装置26或阻抑器或“抗脉动”装置,使得能够抑制由泵24的运行引起的流体的压力波动或起伏,并且能够将这些波动或起伏降低到几毫巴(mb)。由于泵24,例如通过利用该泵的阀门的打开与关闭,流体的流量可在均值附近变化,所述均值可在2巴与6巴之间,并且在 所述均值附近波动可为+/-1巴。该起伏可能是重要的并且对于连续喷墨(CIJ)打印机的运行是非常不能相容的。事实上,液滴带电***在激励信号组的某相位相对于液滴从喷射流分离的瞬间对自身进行同步。然而,该瞬间是为给定的喷射速度而限定的;由静态可感知的压力起伏引起的喷射速度上的变化将周期性地使相比于液滴分离的瞬间的带电操作失同步,这将扰乱所述液滴的轨线并因此扰乱打印质量。装置26使得能够消除或限制这些影响。这种装置26在例如WO 2014/154830中进行了描述。应当注意的是,如图3D与图3E中所示,两个这样的阻抑装置26可串联布置,或根据图3D中示出的更复杂的架构,可布置在用于供应打印头的管线的不同部分中。对装置26的实施例的示例的详细描述在下文中给出。
装置26的出口可设有构成止回阀的装置28;在变型中,如下文所说明的,它们是自身可集成了该止回阀功能的装置26。
装置28使得能够阻拦任何油墨返回到装置26、共用管线25以及到泵24。在打印机停工的情况下,将返回到装置26和/或泵24的、以及在停工的整个持续期间将存留在这些构件当中的油墨可影响所述构件的功能(通过粘结和/或堵塞泵或是装置26),尤其在使用颜料油墨的情况下,所述颜料油墨的颜料将趋向于沉积在所述构件中。
之后流体可使用一条或多条管道29被输送到打印头50。一个或多个过滤器42可在装置26、28的下游布置在流体的路径中。
可能地,压力传感器36使得能够探测供应给打印头的流体的压力变化。在泵24以及装置26的下游的回路中的压力的测量值反映了打印头中的压力,并且使得能够确定回路中的压力变化(因此也可确定打印头中的)。该压力的测量值将使得能够间接地探测出油墨中的溶剂的浓度变化。有利地,探测到了对于标称喷射速度(例如20米每秒)的压力。对于该同一标称速度的所探测到的压力与参考压力进行比较。在缺少溶剂的情况下,为抵消相比于该理论测量值的偏差而必须添加的溶剂的潜在的量从其中被推导出来。对压力进行探测可以以固定的时间间隔(例如包括在5与10分钟之间、根据机械的运转阶段而定)来 执行,该时间间隔可以是不同的,取决于打印机是否在启动阶段,或在持久的打印机制中。选定所述时间间隔,以使得在探测到缺少溶剂之后添加到油墨的溶剂在下一次压力测量之前可均匀地与所述油墨混合。
传感器36优先地布置在打印头50中,但出于体积大的原因,如图3A所示可布置在管线29上。
还提供了不在打印期间使用的用于将油墨返回到油墨贮液器11的回路。
因此,使用泵64将在檐槽51中回收的油墨通过一条或多条管道58、60、61以及可能地通过泵54来泵送。过滤器59可布置在该返回路径中,因为流体将返回到油墨贮液器11,以之后在打印阶段期间再利用。经由阀门52连接到打印头的管道56,以及在泵64和潜在的过滤器59的上游再接合的管道58可用于对打印头50进行清洁或清洗的阶段。
在上文所描述的***中,仅使用了两个泵24、64,一个用于将油墨和/或溶剂输送到打印头,另一个用于将未使用的油墨返回到油墨贮液器11。此外,因为泵24和“抗脉动”设备26对于两条油墨与溶剂回路是共用的,这导致了用于该回路的装置上的经济性以及由此的成本上的经济性。
如下文所描述的,两个泵24、64的组可组合在模块270、270a中(例如如在下文和在图8A至图13中描述的),所述模块可从回路的剩余部分拆卸,因此能够同时以及快速地变更两个泵的组。
优选地,这些泵中的每一个都是隔膜泵,例如如在文件WO 2014/154830中所描述的。应当回想起的是,这种泵的性能特征在于曲线的网络,所述曲线给出了根据对于供应给电动机的不同电力的流量得到的压力或负压,在前述的文件的图4中给出了这些曲线的示例。换言之,曲线的网络限定了随隔膜泵的流量的压力表现的特征。对于给定的指令电压(所述指令电压限定了泵的旋转速度),泵的特性为递减函数,所述递减函数从对应零流量的最大压力一直到对应最大流量(称为自由流)的零压力。
在供应管线29上可提供用于将压力设定在某个值上的装置,这将使得能够设定泵24的流量,尤其是在所述泵为隔膜泵的情况下。这些装置可包括返回通 道或管道71。通过该管道,在管线29中循环的部分流体被提取出来,并且将该流体输送到贮液器11。该返回通道设有限制件73,所述限制件局部地减小了流体循环所在的管道的截面,这使得能够对输送到打印头的流体进行加压。有利地,该限制件是单一的限制件,即,是流控管道的单一物或局部收窄物,所述流控管道的长度基本小于其直径,或考虑其直径时是较小的,并且所述流控管道产生了对通过其的流体的黏度不敏感的水头损失。单一限制件是对流控管道进行局部的变窄,所述流控管道的长度L小于其直径d或者考虑到其直径d是较小的。有利地,L/d≤1/2;根据几个示例,L/D包括在1/4与1/2之间(例如D=0.3mm并且L=0.1mm)。可通过使L/D大于1并且可达到10(换言之,1≤L/D≤10)来实现具有单一行为的限制件。单一限制件的流量Q取决于其边界处的压力差ΔP,关系式ΔP=Rh(ρ)×Q2,其中Rh为液压阻力,所述液压阻力取决于流体的密度ρ,但不取决于其黏度。这里,限制件73包括例如直径为0.3mm的孔。
可通过除了返回通道与限制件的组合之外的装置来实现对压力的控制。
包括例如处理器或微处理器或计算机和/或电气或电子电路(例如为可编程型的)的装置3,使得能够控制和/或驱动回路的各种液力装置,尤其是打开和/或关闭阀门21、22(例如以执行对溶剂进行一次或多次添加)、对泵24进行操控、对阀门52、54进行打开和/或关闭。所述装置还使得能够存储和/或处理来自液位传感器13、15以及压力传感器36的数据,和/或能够确定泵24的堵塞。所述装置因此使得能够控制或操控对回路的液体供应(油墨和/或溶剂)以及对来自打印头的油墨和溶剂的混合物的回收。为此目的因此对所述装置进行编程。构成控制器的这些装置或这些控制装置被布置在***或控制台的5'部分中。这些装置还可使得能够将打印指令传送到打印头。
如在图3B与3C中的,在图3A中,构成管缆19的部分的回路元件以虚线表示:这里,所述虚线为管道29与管道56、58的部分。
上文所描述的设备仅包括两个泵和两个贮液器。
在泵24的下游没有额外的贮液器。在流控回路的部分中执行对从两个贮液 器11与12泵送的两种液体的混合,两种流体在所述流控回路中流动,所述流控回路为:管道23、25、泵24以及“抗脉动”设备26。
实施例的另一示例在图3B中示出,所述示例包括关于在先的图被描述的所有元件,所述所有元件将不在这里再次描述。在该实施例中,例如为阀门、优选地为电磁三通阀的装置30被布置在装置28的下游,使得能够选择:
-将第一液体或第一液体和第二液体的混合物通过用于供应打印头的第一通道32供应给打印头50;
-或仅将第二液体通过用于供应打印头的第二通道34供应给打印头50;因此能够将不包括或几乎不包括少量油墨的清洁溶剂输送到打印头。
可随由泵24泵送的流体(使用装置3)来启动装置30。
第一通道可设有压力传感器36,使用所述压力传感器可探测供应打印头的液体的压力变化。如之前所指出的,以优选的方式,所述压力传感器可布置在打印头50中,但是由于体积过大的原因,所述压力传感器可位于供应管线32上。该传感器的功能与上文关于图3A已描述的功能相同。
两条通道中的每条都可设有用于过滤所输送的液体的装置:因此通道32可设有过滤装置31、42,并且通道34设有过滤装置44。
打印头可设有阀门46、48,以能够分别通过第一通道32或第二通道34对所述打印头进行供应。这些阀门的打开和关闭可与阀门30的打开和关闭同步,但这不是必须的。
通道32、34中的每一条包括一条或多条管道,所述一条或多条管道连接装置30和打印头50,同时包含上文所描述的潜在的元件(尤其是过滤器)。
在该实施例中,装置28使得能够避免油墨被引入到两种流体共用的回路的部件中(装置26、共用管线25和泵24)。因此,在清洁或清洗阶段期间,泵送到止回阀28的上游的溶剂将被保护免于任何油墨的返回,并且可被输送到管线34而不受油墨的污染。
实施例的另一示例在图3C中示出,所述示例包括与在先的图有关的被描述的所有元件,所述所有元件将不在这里再次描述。
此外,可对通道32、34中的每一条提供返回通道或管道72、74。通过该管道,分别循环到通道32、34中的液体的部分被提取,并且该液体被输送回到对应的贮液器11、12。该返回通道设有限制件76、78,所述限制件局部地减小了对应的管道的截面,这使得能够对输送到打印头的液体进行加压。所述限制件优选地为单一限制件,所述单一限制件的特性已经在上文说明过了。
根据实施例的示例,限制件76、78中的每一个均包括例如具有0.3mm直径的孔。
这些返回通道72、74确保了***的部分安全性:当例如由于打印头50堵塞的风险发生压力升高,则将不再能穿过打印头流动的流体通过返回通道72来引导。
限制件76的即使是部分的堵塞都可由回路中压力的升高而被探测到,例如当压力到达几巴时,再例如为4巴时。传感器36使得能够探测该异常,或替代地所述异常由电动机的速度降低所凸显出来。在对这种异常进行探测的情况下,所述异常可被以信号告知操作人员,和/或可将机器停止。
此外,在泵24为隔膜泵的情况下,限制件76、78使得能够设定所述泵的出口处的压力,所述压力算是这种类型的泵的运行参数之一(如已在上文中所说明的)。
当油墨经由泵24以及通道32被输送到打印头50,例如油墨的大约90%到96%经由通道72返回,10%到4%被传输到打印头。考虑到返回通道74,当经由通道34将溶剂输送到打印头50时,相同的比例也适用于所述溶剂。这些比例由打印头50中的低流量所解释。
在图3B和3C中,管缆19包括部分供应通道32、34和部分管道56、58。
在图3D和3E中体现了与图3C的结构相似的结构,但是用于阻抑的装置被加倍了:
-在图3D中,示出了两个用于阻抑的设备26a、26b,所述设备串联在供应回路的油墨和溶剂共用的部分上,在阀门28与装置30的上游;
-在图3E中,示出了两个用于阻抑的设备26a、26b,但是一个如同图3C 中进行布置,在阀门28与装置30的上游,而另一个被布置在管线32上,在装置30的下游。该配置由事实证明是合理的,所述事实是对油墨的脉动执行阻抑比对溶剂的脉动执行阻抑更重要。
两个用于阻抑的设备26a、26b可用在根据本发明的其它回路结构中,尤其是用在图3A、3B或4A的结构中(对于这两幅图,两个设备26a、26b可在阀门28的上游,或一个可在该阀门的上游,而另一个在装置30的下游)。
在上文已说明的实施例中,溶剂回路的至少一个部分与油墨压力输送回路是相同的。
单个泵24使得能够将油墨和/或必需的溶剂供应到打印头。贮液器12的溶剂由该泵24泵送,而不通过贮液器11以在其中与油墨混合;溶剂可不与油墨混合或以与油墨混合的方式输送到打印头,所述与油墨混合的方式使得所述溶剂被从贮液器12提取,之后在对于两种液体共用的流控回路的元件中进行混合,所述元件即管道23、25、泵24、阻抑设备26。所描述的设备仅包括两个泵和两个贮液器,在泵24的下游没有额外的贮液器。
上文所描述的设备的变型或其它实施例将在下文中尤其参照图4A至图4D进行说明。
根据第一变型,在两个贮液器11、12之外还提供了一个或多个额外的贮液器。
该第三贮液器用于容纳不同于第一液体和第二液体的第三液体。根据示例,所述第三贮液器容纳稀释的油墨,而另两个贮液器分别容纳溶剂和未稀释的油墨。优选地,对该贮液器12a中的油墨进行的稀释随时间保持稳定。
当所述液体供应短缺时,可使用流控回路或更简单地使用手、倾倒来将对应的液体注入到该第三贮液器中。
该变型在图4A中示出,所述变型涉及图3C的结构,但所述变型还可适用于参照图3A和图3B所描述的结构。在该变型中,提供了包括出口12a1的额外的贮液器12a,所述出口的打开或关闭可使用阀门22a来调节。该出口和该阀门将从该贮液器提取的液体输送到泵24,所述泵因此对于所有液体是共用的并 且将能够例如先后地或交替地或同时地根据不同阀门的打开状态泵送来自一个或多个贮液器11、12、12a的液体。在不同的阀门下游的单个管道23使得能够将来自一个或多个贮液器的液体输送到泵24。
可提供用于在第三贮液器中测量液位的装置15a。这种装置的示例在文件WO2011/076810中给出。
阀门22a可由装置3控制或驱动,所述装置3还可采集与处理来自液位传感器15a的数据。
在该变型中,如在之前已描述的示例中,***对所有的液体使用单个泵。已在上文中描述的优点因此适用于该变型。
根据在图4B中示出的另一个变型,例如使用一个或多个空气压缩机24a对不同的贮液器进行加压,这使得能够不使用泵24或此外不使用抗脉动设备26。在图4B中示出的变型涉及图3B的结构,也可涉及参照图3A或图4A所描述的结构,但使用压缩机替代装置24、26。
则在流控回路的两种液体共用的部件,即管道25中执行两种液体的混合。现在设备仅包括单个泵64,所述泵使得能够将未用于打印的油墨返回到贮液器11。
另一实施例在图4C中示出,在图4C中与之前的图的标记相同的标记指代相同的或对应的元件。
这次,例如以空气压缩机对两个贮液器11、12进行加压,并且在不使用泵24的情况下将所述两个贮液器连接到供应管道29。被提供以容纳溶剂的贮液器12可在任一点29a连接到管道29,所述任一点相对于贮液器11和阀门21可位于下游远处。
在该图4C的变型中,所述变型在图4D中示出,贮液器12连接到打印头50,使得可直接执行将溶剂在打印头的喷嘴的上游注入打印头50。
其中在喷墨打印机中使用的每种油墨可关联于特征曲线C,所述特征曲线C对于喷嘴、打印头和打印机的油墨回路的几何特征以及对于给定的喷射速度Vjet(例如20m/s)给出了压力(例如在喷嘴出口处)随温度的变化。该曲线C 的示意性的示例在图5A中给出。
更特别地,例如在喷嘴处的压力是以下加和的结果:
-喷射的动态压力(第一项),所述喷射的速度是恒定的并且是受控的;
-固定水头损失(第二项),所述固定水头损失涉及油墨的黏度;
-单一水头损失(第三项),所述单一水头损失涉及油墨的密度。
因此能够写出在液滴形成的期间由以上三项的加和得到的喷嘴处的压力:
(1)
其中:
-ρ(T)为油墨的密度,以kg/m3表示;
-μ(T)为油墨的黏度,以Pa.s表示;
-Lnozzle为喷嘴的长度(或深度),以m表示;
-Rnozzle为喷嘴的半径,以m表示;
-K为油墨回路的特征系数(或奇异性(singularity)系数),所述特征系数可通过实验确定或在校准期间调整;所述特征系数没有单位。
应当指出的是,如果所考虑的压力不是在喷嘴处的压力,而是在位于距所述喷嘴一定距离处的点处的压力,例如在管缆19的上游,如图3A至图4D的传感器36的情况,通过将压力项添加到以上的公式将得到相似的公式,所述压力项对应于控制台3与打印头1之间的高度差。该添加的压力项可以是存储在打印机中的参数,当操作人员评估高度差时选择所述参数。压力则继续反映喷嘴处的压力,或者替代地代表了所述喷嘴处的压力。
从工业的视角来看,难以保证对打印机的几何和/或机械参数的保存。出于这个原因,对于具有给定结构的油墨回路,优选地执行校准,以消除从具有相同结构的一个油墨回路到另一个的可变的几何和/或机械公差;或者,随着油墨回路的部件随时间的变化(例如传感器与喷嘴之间的部件),或者随着控制器的电子部件的变化,可能需要对可能已经校准过的机器进行校准。
该校准使得能够执行校正,所述校正在于通过根据压力差移动基准曲线C 来重新定位所述基准曲线C,所述压力差等于该曲线C与在基准条件下的实际运行点之间的差值(在标定打印头的尺寸期间(尤其是在标定激励部的尺寸期间)所限定的标称喷射速度)并且考虑到油墨的特性,曲线C对于所述特性是给定的,并且尤其是给定的浓度或黏度。对于给定的温度和标称喷射速度,通过油墨回路中的至少一个压力测量值(例如在喷嘴处的或在回路的另一个点处的)得到实际运行点,对于所述标称喷射速度曲线C是给定的。为此目的可使用压力传感器36。压力测量值将给出所使用的油墨的黏度的体现,这直接地反映了所使用的油墨的浓度(或者,更准确地说,是稀释比率)。可通过监控黏度参数来执行对浓度的控制或约束,所述黏度参数是油墨的质量的直接体现。
使用泵24或者在图4B至图4D的情况下使用装置24a,喷射速度可在标称喷射速度上保持不变,所述泵使得能够将油墨从贮液器11输送到喷嘴。泵可形成约束装置的部件,所述约束装置包括用于测量打印头中喷射速度的传感器,例如诸如在专利申请PCT/EP2010/060942中所描述的传感器。
因此,在图5A中,示出了测量点(Pm,T),所述测量点产生于:在给定的温度、对于选定的油墨以及在标称喷射速度(例如20m/s)的压力测量值,对于所述标称喷射速度曲线C是给定的。
在同一温度,曲线C给出了值P。因此能够通过对初始曲线C以值Pm–P进行平移得到新曲线C'。如果测量点位于曲线C的下方,该差值为负,如果测量点位于曲线C的上方,该差值为正。该修正可考虑到回路的几何和/或机械参数的变化或改变。
此外,应当看到的是,根据上文的公式(1),油墨的黏度μ在第二项中代入第一阶。当所使用的油墨的实际黏度不同于标称黏度时,对于给定的黏度(指定为标称黏度或理论黏度)有效的公式将愈加无效。然而从一批油墨到另外一批均可能存在黏度差。换言之,实际生产的和使用的油墨的黏度(visco_prod)可能不同于“理论的”、具有相同组成成分的油墨的所指定的标称黏度。
因此应当理解的是,图5A的曲线C,或甚至是曲线C',对应于该“理论的”油墨,并且不是对应于实际生产与使用的油墨。
为考虑到实际黏度相比于标称黏度的该偏移,因此可以应用修正,所述修正在于根据压力差移动曲线C(或C')来重新定位所述曲线C(或C'),所述压力差(Diff_pressure)与实际使用的黏度(visco_prod)及标称黏度之间的差值(visco_nominal(cP)–visco_prod(cP))成比例:
Diff_pressure(mbar)=A*(visco_nominal(cP)–visco_prod(cP))
在该公式中,A是比例系数。
如果希望考虑到上述两个修正,根据将两个修正值加在一起的压力差来移动曲线C:
标准压力(Standard pressure)-基准压力(reference pressure)+压力差(Diff_pressure)
通过对初始曲线C以等于该压力差的值进行平移得到新曲线C”。
因此可执行校正,所述校正考虑到实际生产和使用的油墨的实际黏度。
根据上文的讲授,对于给定的油墨和预先确定的喷射速度值(例如20m/s),用于校正如在本申请所描述的设备或回路的方法因此可考虑到所使用的油墨的实际黏度与指定为理论的黏度之间的差值,所述指定为理论的黏度是通常所使用的参数。
优选地,这种方法还考虑到修正(等于标准压力减基准压力的差值),所述修正考虑到所使用的回路的几何和/或机械参数的变化。
这种校正可在开始实际的打印操作之前执行,但是,至于考虑到几何和/或机械参数变化的修正,是在启动了打印机并且同时产生了保持在固定的速度(标称速度)的喷射之后。
用于执行上述校正步骤中的至少一个的指令由控制装置3(也称为“控制器”)来实施。尤其是,这些指令将使得能够使溶剂基于压力Pm的测量值循环、能够存储该所测量的值、能够计算压力差Pm-P、和/或能够计算与visco_nominal(cP)–visco_prod(cP)成比例的压力差。
已在上文描述的控制装置3可确保对与曲线C相关的数据(例如与标称喷射速度关联的值(P,T)的对的组)和/或产生于修正的数据进行存储,根据上文已 说明的,所述修正是与曲线相关的数据的修正。与实际使用的油墨相关的物理和/或化学数据、以及尤其是所述油墨的黏度(在上文以“visco-prod”标示),可存储在这些相同的装置3的存储器中。
诸如曲线C的例如对应于几种油墨的几条曲线,和/或几组数据,可例如存储在控制装置3中。在打印机运行之前的在先步骤可用于检查所存储的或所选定的曲线和/或所存储的或所选定的数据组的有效性。如果曲线或数据组没有存储或选定,或者如果所存储的或所选定的曲线或数据组不对应于实际使用的油墨,则触发警报以进行修正。
如上文所描述的校正之后可由打印机进行打印,以基准的或标称的速度形成对油墨的喷射,能够对油墨的压力进行约束以优选地达到来源于曲线C”的压力。
一旦执行了校正,所述校正给出诸如图5B的曲线的基准曲线Cref,所述基准曲线示出了压力随温度的变化。所述基准曲线可以是上文所提到的曲线C'或C”中的一条。在该曲线的两侧以虚线代表可接受的压力波动界限,例如±225毫巴。
在机器的使用期间,所使用的油墨黏度变化了。
在油墨回路中发生的压力变化的测量值将使得能够测量该黏度的变化。实际上,如上文所说明的,在固定的温度和固定的喷射速度下,压力变化基本与黏度变化成比例。
因此在给定的温度下,并且对于固定的喷射速度,可以估算回路中的压力变化。压力传感器36可用于此目的,如上文所说明的,如果预先实施了校正,所述压力传感器优选地与用于所述校正的传感器相同。
这种压力变化将指示黏度的变化,回路的其它参数,并且尤其是喷射速度,是固定的。超出这种相对于曲线Cref的差值时(当所述差值为正时),由此将溶剂注入。
根据以下的关系,压力传感器的值与由基准曲线Cref给定的值之间的压力差值是由于黏度(或浓度)的差异:
(2)
当压力不再是喷嘴的压力,而是在回路的另一个点的压力时,可以考虑到额外的黏性的项(所述额外的黏性的项例如产生于管缆等等),但这些项鉴于在喷嘴处的压力差是可以忽略的。这尤其是在当传感器置于喷射管线上时,特别是在抗脉动设备26的下游的情况下。传感器在喷射管线上,额外的水头损失较低并且考虑到自校正。
该关系(2)使得能够测量油墨的质量变化。
在第一近似法中,密度几乎不随温度改变并且连续地控制喷射速度,例如使用用于泵送从主贮液器提取的油墨的装置(如上文所指出的,泵可形成约束装置的部件,所述约束装置包括用于测量打印头中的喷射速度的传感器,例如诸如在专利申请PCT/EP2010/060942中所描述的传感器)。
为确保油墨的良好质量或恒定质量,使用压力传感器探测到的黏度差异则可通过将溶剂的容积添加到回路的油墨来进行修正。该容积可通过考虑稀释系数计算出来,所述稀释系数对于每种油墨都是特定的,并且可以用以下方式来用公式表示:
(3)Cd=(Δμ/μ)/(ΔVr/Vr)
所述公式代表黏度μ的相对变化,所述黏度μ的相对变化产生于油墨的体积的相对变化Vr,该相对变化例如产生于溶剂的添加。
在上文参照图3A至图4A所描述的结构的情况下,待添加的溶剂的量可例如产生于以下关系(4),所述关系(4)给出了阀门22的打开持续时间T:
(4)
-A和B取决于油墨的实际体积,A=1000/油墨体积,B=2290/油墨体积(在贮液器11中)(这些系数为液力系数);
-对于例如20m/s的标称喷射速度,Pref等于在喷嘴的温度下的基准压力, 以毫巴表示;
-ΔP等于压力与基准压力之间的差值,以毫巴表示;
-Q是泵24的传输流量,所述传输流量取决于贮液器11和12的每一个中的流体的液位,所述流体的液位H11与H12在图3C中示意性地示出。
应当看到的是,待添加的溶剂的量通过稀释系数考虑到对油墨的黏度的稀释的影响。
但过大的压力变化可导致也是过大的喷射速度的变化,并且因此导致喷射速度的不稳定。
用小量来进行溶剂的添加,以限制压力变化。为了不干扰喷射,寻求将压力变化限制至小于基准压力的1%。等式(2)使得能够将该压力变化限制转化为黏度变化限制。例如在标称黏度的10%。
等式(3)则使得能够将所述压力变化限制转化为可添加到体积Vr的溶剂的体积ΔVr,在输送到打印头之前在所述体积Vr中将混合所述体积ΔVr。
例如,对于:Cd=2.6
则ΔVr/Vr=3.2%。
传输到打印头中之前的、对于在其中可进行混合的体积:V=10cc,则:ΔVr=0.3cc。
根据示例,以小量或基本体积进行添加,例如在几十立方厘米与一立方厘米或几立方厘米之间,又例如在0.1立方厘米与1立方厘米之间,这使得能够不干扰喷射的速度。
给定了泵的流量,为得到该量的阀门22的打开持续时间te由其推导出。更准确地,考虑到贮液器11与管道23之间的流量,以及泵24的流量,确定了在将贮液器12连接到管道23的管线中的流量,将管道212和222中的压力考虑为相等(因为这两条管道是相同的并且均连接到同一管道23),这些压力基于贮液器11和12中的高度H11和H12而计算。
由该打开持续时间所划分的上述持续时间T(s)给出了该阀门22的打开的次数。
根据示例,计算出基本体积0.19立方厘米以得到黏度的变化0.20厘帕斯卡.秒(cps),即为在12.96毫巴附近的压力变化(所述压力变化不干扰打印头的运行)。
还已知例如15秒的时间,在所述时间的末尾油墨和所添加的溶剂在回路中正确地混合。该混合时间使得能够确定在两次小量溶剂的注入之间的持续时间te。
优选地,该混合时间的计算考虑到以下事实,在上文参照图3A至图4A所描述的回路的情况下,装置26和31有利地促成了油墨与所添加的溶剂的混合(如果所述回路包含阻抑装置26,这也是在所描述的另一回路中的情况)。这些用于阻抑压力波动的装置包含内容积,所述内容积能够对油墨和所添加的小量溶剂进行混合。无论是否有装置26,此外也应当考虑到可能存在回路的部件,所述回路的部件可促成油墨与所添加的溶剂的混合。
因此能够进行溶剂的多次基本添加,以补偿在回路中探测到的以连续的脉动形式的压力变化,例如持续时间ts的与周期te+ts的周期性的脉动。在图6中以垛形示出了所述周期性的脉动,当所述脉动在层级“1”时,代表对溶剂S进行输送,在所述输送之间对油墨E执行输送。
根据一示例:
-溶剂的基本添加为0.2立方厘米;
-Cd=2.6;
-A=1.63并且B=3.74;
-Vadded(指代所添加的溶剂的总体积)=29立方厘米;
-Ncycles(指代对溶剂进行添加的循环数)=144;
-Prefer=2.7巴
-ΔP=50毫巴
在上文参照图4B至图4D所描述的结构的情况下,上文所给出的说明保持有效,所述上文所给出的说明涉及压力变化与黏度变化之间的关联、在于并且包括公式(3)。因此可基于产生于压缩机24a的作用的流量建立与上文中公式 (4)相似的公式,待添加的溶剂的量优选地通过稀释系数考虑到对油墨的黏度的稀释的影响。
这里再次地,过大的压力变化可导致也是过大的喷射速度的变化,并且因此导致喷射速度的不稳定。为不干扰所述喷射速度(考虑到进行中的打印操作),以小量或以基本体积的添加来进行添加,例如在几十立方厘米与一立方厘米或几立方厘米之间,又例如在0.1立方厘米与1立方厘米之间。计算出基本体积以使得对该体积的溶剂进行添加尽可能小地干扰喷射速度,或者以使得所述喷射速度进行小于给定的限值的变化,例如喷射速度的±1%。输送到打印基材的油墨喷射流因此几乎不被油墨的质量和/或所述油墨的压力的变更所干扰,所述变更来源于溶剂的添加。
给定了来自于装置24a的作用的流量,为得到该量的阀门22的打开持续时间ts由其推导出。更准确地,确定了在将贮液器12连接到管道25(图4B)或29(图4C)的管线中的流量,同时考虑到贮液器11与管道25或29之间的流量,以及由装置24a所施加的流量,将管道212和222中的压力考虑为相等(因为这两条管道均连接到同一管道25)。
由该打开持续时间所划分的上述持续时间T(s)给出了该阀门22的打开的次数。
因此,在打印操作期间,在一种或多种打印基材上,例如使用不同的上文已描述过的设备能够以非常小的量对溶剂进行添加(也称为“微添加”);每次微添加例如具有小于几立方厘米或甚至一立方厘米的体积;或替代地,所述体积包括在5立方厘米或1立方厘米与0.01立方厘米或0.05立方厘米之间。以时间差ts依次地执行这种微添加,所述时间差优选地考虑到回路对油墨与溶剂执行混合的能力。例如,使用诸如图3A、图3C或图4A的设备之类的设备,对于在打印头中对溶剂进行添加得到了混合的更佳的均匀度。总体来说,持续时间ts可包括在几分之一秒与几秒之间,例如在0.1秒与1秒或5秒之间。
现将描述根据本发明的打印机的某操作阶段的步骤。
在启动阶段期间,可清洗打印头50。为此,将溶剂输送到打印头,阀门22、 48和52打开,并且启动泵24和64(或装置24a和泵64)。也可关闭阀门52,在这种情况下由打印头50产生溶剂的喷射流,所述溶剂的喷射流将清洗檐槽51,阀门54打开。
在图3C(或图3D至图4A)的设备的情况下,如果压力升高直到到达几巴,例如4巴,会探测到限制件78(或76)的堵塞。
如果压力跌落至运行范围的下限之下,也会将故障以信号告知和/或将***停止。
在该清洗步骤的末尾,阀门30可切换到经由供应通道32将油墨输送到打印头。因此,将能够对油墨加压并且输送到打印头50。
没有清除步骤的话,则空气将残留在回路中,可能导致压力波动以及因此导致机器的运行故障。因此可使用泵24(或装置24a)以及64执行清除阶段,以消除例如在阻抑装置26中的和/或在过滤器中的和/或在管缆19中的残留存在的空气。
为清除空气,将阀门30切换用于将油墨输送到供应通道32。将泵24(或装置24a)启动,使得油墨通过装置26、阀门30、过滤器31、42、可能地限制件76、以及穿过管缆19进行循环。可能潜在地残留在这些各种元件中的空气则从其中被排出。
根据又一个方面,调节泵的速度以达到由基准曲线(图5B)给出的基准压力。事实上,泵的速度可取决于诸如黏度与温度之类的几个参数。此外,由于装置26的存在引入了用于削弱压力波动的延迟。
用于调节压力(或电动机的速度)的方法的示例以对分的方式或者以重复的方式运行,以寻找适于基准压力的速度。
这些步骤尤其使得能够考虑到引入了延迟的阻抑装置26的作用。
当达到基准压力时,可由打印头50产生油墨的喷射流。油墨回路对压力进行保持或调节到基准值。
在启动喷射流的期间,可调节泵24的电动机的速度。
如上文已说明的,可控制压力用于探测限制件76的堵塞。也可控制压力用 于探测可能的压力降低。如果所述压力降低至例如1.5巴的某限值之下,会以信号告知故障和/或会停止打印机。
最终,为了对停止做好准备,或者在打印或机器的停止之后做好准备,使用泵24(或装置24a),对于油墨和溶剂共用的管线可以是溶剂化的(之后启动阀门22)。这使得能够避免油墨残留在回路以及因此残留在泵24和/或阻抑器26中。
现将参照图7详细说明装置26的实施例的示例。这种抗脉动设备可例如使用在诸如上文已描述过的回路中,但也可用在任何其它的流控流回路中,尤其是对于喷墨打印机,在所述喷墨打印机中流体的压力变化可变得明显。这另一种回路在例如WO 2014/154830中进行了描述。
仰视或俯视,该设备26可具有基本为圆形的形状或正多边形的形状。所述设备包括两块平行的板110、120,所述两块平行的板在周缘处由装置112、122组装在一起,装置112、122例如为一组螺纹或螺丝孔和螺钉,所述一组螺纹或螺丝孔和螺钉优选地均匀地分布在设备的周缘上。这些板的每块均可具有上述的基本为圆形或正多边形的形状;此外可在图7中看到板120的多边形形状(这里为六边形)。
每块板包括内表面113、123,当两块板使用装置112、122进行装配时所述内表面的周缘113p或平面、横向部分彼此相对。
板110的内表面113是凹陷的,所述内表面的中央表面或所述内表面的中央部分113c优选地是平面,相对于所述内表面的周缘113p较低,中间部分113i逐渐从该周缘通到中央部分。板120的内表面也可以是凹陷的,例如以与板110的内表面113相同的方式,以容纳部分弹簧114。
在这些板之间界定了用于容纳流体的容积121,所述流体经由第一开口124进入(所述第一开口穿过板110)并且经由第二开口126(所述第二开口也穿过板110)和出口连接部128离开该容积。容纳容积大约为几立方厘米,例如包括在一立方厘米与十立方厘米之间,又例如为四立方厘米。
当所述流体在腔体中时,螺旋弹簧114使得能够阻抑流体的压力变化。可 利用其它替代弹簧的装置来确保该功能,例如大量的具有弹性特性的材料或封闭在腔体中的气泡;对于这些其它的装置,腔体的结构可保持与上文所描述的结构相同。在弹簧的情况下,其一端支撑抵靠板120的内壁123。所述弹簧的另一端朝向腔体的内部。但压力变化是通过刚性底板或盖115传递至所述弹簧。该弹簧将使得能够阻抑压力变化,因此设备确定了“抗脉动”的角色。
在该板115与腔体的内部之间布置有隔膜116,所述隔膜用例如弹性材料的柔性或挠性材料制成。优选地,该隔膜延伸过盖115的整个表面,并且甚至超过了所述盖的周缘,以使得支撑抵靠底板110的周缘113p。该周缘可包括密封支承表面113j,当元件122将两块板110、120保持在装配状态时隔膜116支撑抵靠所述密封支承表面。因此,该隔膜116可形成密封以确保设备的密封性。
用于容纳流体的容积121由该隔膜116及板110的中央表面113c所界定,该表面形成了容纳容积的底部。
此外,环形唇部126a围绕孔126设置。该环形唇部相对于容纳容积的底部113c具有一定的高度。所述环形唇部的上部是平的,使得隔膜116将能够在弹簧114的作用下支撑抵靠所述上部。此外,销124a位于孔124附近。该销相对于底部113c具有与环形唇部126的高度相同的高度。隔膜116将在弹簧114的作用下支撑抵靠该销的上表面。但是,该销位于孔124的旁侧,所述孔则保持打开,这能够甚至在隔膜116支撑抵靠每个元件126a、124a的上表面时将流体引入内容积。
该配置、隔膜116的存在使得能够阻挠可能从回路的下游部分经由元件128返回的流体(并且所述流体因此会在与回路中正常循环的流体的方向相反的方向上循环),所述隔膜由于压力而支撑抵靠元件126a,所述压力取决于弹簧114的特性。在能够引入到设备的内容积中之前,该流体因此必须具有足够的压力以升起隔膜116。
另一方面,从贮液器11、12流动到回路的下游的流体可经由孔124进入,所述孔没有被隔膜116所密封。因此在压力下进入设备的内容积121的该流体将能够将隔膜116推回并且压缩弹簧114,该弹簧114因此将吸收压力变化, 之后该流体将穿过孔126流动,该孔126基于隔膜116上的流体的压力作用是空闲的。因此,该流体首先进入设备的内部并且之后可升起隔膜116以释放出口孔,并且以回路中的流体的循环的通常方向流动。
如此设计的抗脉动设备因此包括或包含装置,该装置使该抗脉动设备能够确保止回阀的功能,同时阻抑经由孔124进入该装置的流体的压力波动。如已在上文描述的,几个抗脉动设备可以是串联的或链式联接的,以得到更大的阻抑。
现将参照图8A至图13详细说明包括两个泵24、26的泵送模块的实施例的示例。
这种泵送模块可在如上文所描述的设备中使用。但是该泵送模块可独立于该设备实现,并且可在用于为喷墨打印机供应油墨和溶剂的其它回路中使用。
如之前所见的,两个泵24、64是重载的并且只要机器准备好打印这两个泵是持久运行的。因此设计了包括箱体270、270a的维护模块(或部件),该箱体基本地或唯一地容纳这两个泵及这两个泵的液力连接部23、25、60、61。每个泵的寿命大致已知。因此,可以将给定的寿命加于维护模块本身。事实上,打印机的用户可对维护模块进行交换,例如在每个对应于模块的基本寿命的周期用于预防的目的。
以下对包括基本为平行六面体的箱体270、270a的该模块进行示范和描述。但该箱体也可以是没有其它侧壁的板,诸如压力泵24和回收泵64连接到的板273、273a。在又一个变型中,板273、273a与挠性壁相关联,因此组件是闭合的,仅板273、273a是坚固的。具有闭合箱体的实施例是有利的,因为箱体扮演了该箱体容纳的部件的机械保护件的角色。在下文中对该实施例进行描述,但尤其是由于板273、273a对于它们的每个保持基本相同的事实,其它实施例可以容易地由其推导出来。该板273、273a相对于箱体可以是可拆卸的;图11A和图13示出了该板的侧面元件,该侧面元件是以腿3011、3012的形式,使得能够对板273、273a可拆卸地抵靠箱体进行紧固(例如通过夹持在一起),该箱体包括对应的元件,这里是V形槽口3021、3022,用于容纳所述侧面元件。可对 于图8A的箱体实施相似的实施例。如在图11A、图11B及图13中可见的,箱体和板可包括侧面扩展部,该侧面扩展部包括这些紧固装置(腿形式的板的侧面元件,以及这里是V形槽口的箱体的对应元件)。在图8A至图11B、图13中的每一个中示出了直接的正交参考点OXYZ,板273、273a和/或该板的上表面在平面XY上延伸。
维护模块具有与油墨回路的剩余部分连接的紧凑的连接接口。该接口设有入口和出口孔2711-2714,该入口和出口孔使得能够将在模块中被归集在一起的两个泵送元件的入口和出口连接到油墨回路的剩余部分的入口和出口。
该接口有利地以至少一个元件或部件275、275a的形式实现,该至少一个元件或部件相对于板273、273a和/或该板的上表面***或突起。
该元件或部件275、275a相对于板273、273a可以是可拆卸的;在图8B至图8C以及图11B、12B、12C中可见孔2911-2913,该孔使得能够使用例如元件或部件275、275a的用于装配的元件或装置2911-2913可拆卸地将抵靠板273、273a的对应的元件275、275a例如通过螺钉固定与箱体进行紧固。因此能够首先将元件275、275a抵靠板273、273a进行紧固,之后能够将该板与箱体的剩余部分进行装配。如图8C与图12C所示,元件275、275a则包括用于连接到箱体的表面2751、275a1,该元件设有用于液力连接到管道23、25、60、61的装置2611-2614。
为了能够将模块简便地连接到设备的剩余部分,入口和出口孔2711-2714布置在平面上,该平面平行于YZ平面并且垂直于板273、273a和/或该板的上表面的至少一个部分的XY延伸平面,和/或垂直于用于连接到箱体的平面或表面2751、275a1。这在图8B和图11A中更准确地示出了,在图8B和图11A中以详尽的方式示出了入口孔2711的定位和朝向:该孔以基本为圆形的方式垂直于图8B的平面或XY平面延伸,并且位于YZ平面或平行于YZ平面的平面(P1)上,该孔本身垂直于板273、273a的上表面。
在图8A和图8B或图11A至图13所示出的实施例中,维护元件275、275a具有横杆或横梁(图8A和图8B)或者角形托架(或角形板)(图11A至图13) 的形状,并且相对于所述表面273、273a***或突起。该维护元件设有入口和出口孔2711-2714。图8A和图11A示出了这些入口和出口,该入口和出口使得能够将模块中归集在一起的两个泵送元件连接到油墨回路的剩余部分:
-入口2711用于流入泵24;
-出口2712用于从泵24流出;
-入口2713用于流体流入泵64;
-出口2714用于流体在贮液器11的方向上从泵64流出。
经由这些入口或出口中的每一个进入或离开的流体穿过所述入口或出口以基本平行于板273或273a的方式循环。在图8B和图12D中,在孔2711的入口处流体进行循环的方向由箭头示出。这里该循环是流体在泵24的方向上流入。
最终,模块在其包含的元件(压力泵24和回收泵26)中的每一个之间也包含流控连接装置以及与该元件相关联的入口和出口2711-2714。这些流控连接装置对应于图3A至图4A的管道23、25、60、61。
元件275、275a设有管道2721-2724,该管道2721-2724将管道23、25、60、61可能地经由连接件2611-2614连接到入口和出口2711-2714。这些管道可以是弯曲的,以便于将对应的管道(见图8B的管道23)与以上文说明的方式进行布置和定向的入口或出口联合起来。作为示例,在图8B和图12D中示出了管道2721,该管道将管道23连接到入口孔2711。在图8A至图9示出的实施例中,这些管道穿过元件275;在图11A至图13示出的实施例中,这些管道相对于角形托架是突起的。
在图8A至图9以及图11A至图13示出的实施例中,在基本为纵向的方向OY上,元件275、275a自身基本与两个泵24、64的排列方向OX垂直。入口和出口2711-2714是沿表面275'、275b'对齐布置的,该表面自身基本垂直于板273、273a或该板的表面。因此,经由这些入口或出口中的每一个进入或离开的流体穿过所述入口或出口以基本平行于该板273、273a的方式或以基本垂直于所述表面275'、275'a的方式循环。
在图8A至图9的情况下,元件275可包括纵向的槽279,在该槽中将布置 整个模块的入口与出口2711-2714,因此有利于该模块的安装和拆除,该入口与出口具有上文所指明的方向和朝向,但是也将能够进行基本平行于板273的方向上的平移移动(根据图9的双箭头)。
在图8A至图9的该实施例中,以更准确的方式,在垂直于该纵向延伸的方向的截面上,该元件可包括“U”形的凹陷部分、入口和出口孔2711-2714沿表面275'布置,该表面275'形成了“U”形的底部并且该表面在两侧由侧向表面2791-2792所界定。在与表面275'相对的这两个侧向表面的端部之间,开口280将使得能够容纳与元件275互补的连接元件285(用于与油墨回路的其它元件连接)。两个侧向表面2791-2792将使得能够相对于彼此以平移的方式引导元件275和连接元件285。该开口位于平行于YZ平面的平面(P2)上。
在图8A至图10的该实施例中,在XZ平面上的元件275的截面因此具有腿或爪的形式,这将使得能够确保模块270的流控连接和机械连接。
在图11A至图13的情况下,角形托架的形式的元件275a包括彼此成90°的第一表面275b和第二表面275a1,这两个表面的连接表面设有入口和出口孔2711-2714,并且第二表面275a1用于压靠板273a。
适于图8A至图8B的实施例的连接元件285的实施例在图10中示出。该接口有利地以例如横杆或横梁的形式的元件或部件的形式实现,该元件或部件沿Y方向延伸并且相对于表面283(该表面283沿YZ平面)***或突起。提供该连接元件285以***由元件275的“U”形所界定的容积中。在该元件285的上表面上布置了孔2811-2814,该孔中的每一个用于与孔2711-2714中的一个对齐并相接。管道2821-2824横贯元件285,并且管道2821-2824使得孔2811-2814并因此使得管道23、25、60、61与回路的剩余部分流控连接。
在图11A至图13示出的实施例中,对应于元件2711-2714和2771-2772的连接元件2811-2814和2871-2872布置在表面283上,该连接元件中的每一个用于与孔2711-2714、2771-2772中的一个对齐并相接。
诸如图3C的回路的剩余部分的、不包含在箱体270中的元件主要包括抗振设备26、和贮液器11、12、以及装置21、26、30、42、44(已在上文中描 述),在图9中可见;在该图中,装置12和22由装置11、21所遮蔽。
可提供用于将元件275、275a抵靠板283的元件285(图9、图10)或者抵靠板283紧固的装置,用于以简单的方式(例如通过螺钉)紧固该组件;为此,板275、275a可设有孔2771-2772,可将螺钉或销栓或铆钉***该孔中以之后将对应的构件例如引入到孔中,该孔可以是在设备的剩余部分中,尤其是在元件285或283的孔2871-2872中(图13),形成的有螺纹的或有内螺纹的。可使用其它装置进行紧固,例如通过侧面的爪,元件275、275a则可以设有例如腿的用于定位或置于中央的元件,以将该元件275、275a与元件285或283进行装配。
为了供给泵24、64(压力泵、回收泵)的电源电压的电气连接线(在图中未示出)可从箱体270、270a中引出,以便当安装模块时连接到装置用于供应打印机。这些线可例如连接到打印机的连接器(在图中未示出)。
在将用于维持抵靠元件283和/或285的紧固的装置(螺钉或其它装置)拆卸之后,在上文描述的诸如模块之类的模块可用简单并且快速的方式来替换。在图9与图13示出的配置中,之后将模块提起,可通过利用该模块的连接元件275、275a抵靠元件285或表面283,之后通过将两个元件紧固在一起来对新模块进行安置。
如这里将理解的,因此能够在维护模块与油墨回路的其它元件之间不使用昂贵的密封或者自密封连接。
入口/出口2711-2714和2811-2814中的每一个可包括管道的末端,该入口/出口中的每一个自身设有防漏密封。例如入口/出口中的每一个布置有O形圈密封,该O形圈密封在运行位置上支撑抵靠固定部分283-285的对应的入口/出口2811-2814的同心的密封支承表面。这些支承表面中的一个311a在图12D中示出。固定部分283-285的入口和出口具有与具有管道的末端的模块的入口和出口相同类型的配置,模块的该入口和出口中的每一个具有同心的密封支承表面。
本发明可以以诸如在上文参照图1描述的打印机的形式来实施。所述打印机尤其包括打印头1,该打印头1相对于打印机主体大致偏离中心,并且通过 例如挠性管缆2的形式的装置连接到该打印机,该管缆将液力与电气连接归集到一起,使得打印头能够运行。
形成控制器或控制装置的装置已在上文中提到了。
这些装置包括例如优选地是可编程的微计算机或微处理器和/或电子或供电电路,其将会把打印指令传送到打印头,但也会驱动泵24、64或者电动机和/或***的阀门21、22、52、54,以管理以油墨和/或溶剂对回路进行的供应以及从打印头对油墨和溶剂的混合物进行的回收。
该装置还可采集在贮液器11、12、12a中用于测量液位的装置13、15、15a所供给的液位信息,以及可能地触发相应的警报。该装置还可采集由传感器36提供的压力信息以及可能地适于输送溶剂,例如按照如上文所说明的量以及预先确定的或计算出的频率,以使得回路中的油墨的黏度适合。
根据必须在打印机中进行管理的功能,装置3因此是可编程的。构成控制器的这些装置或这些控制装置被布置在***或控制台的5'部分中。
Claims (12)
1.一种用于连续喷墨打印机的油墨回路的单件可拆装组件,其特征在于,所述单件可拆装组件包括:
-至少一块板(273,273a)、第一泵(24)以及第二泵(64),所述至少一块板基本为平坦的形状并且在平面(XY)上延伸,所述第一泵指定为压力泵,所述第二泵指定为回收泵;
-流控连接装置(23,25,60,61),以一方面在第一流体入口(2711)、第一泵(24)和第一流体出口(2712)之间,以及另一方面在第二流体入口(2713)、第二泵(64)和第二流体出口(2714)之间实现流控流;
-至少一个连接元件(275,275a),所述至少一个连接元件紧固到所述板(273,273a),并且包括被指定为连接表面的表面和多条管道(2721-2724),所述入口和出口(2711-2714)出现在所述表面上,该连接表面基本垂直于所述板(273,273a),并且穿过所述入口和出口的流体流的轴线平行于所述平面(XY),所述多条管道(2721-2724)穿过所述板以连接所述入口和出口。
2.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,所述第一泵(24)和第二泵(64)中的至少一个是隔膜泵。
3.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述连接元件(275)包括用于在所述组件安装到油墨回路上期间引导所述组件平移的装置(2791-2792)。
4.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述连接元件(275)包括具有“U”形轮廓的槽(279),所述入口和出口出现在界定了所述“U”形的底部的表面(275')上。
5.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述连接元件(275a)构成了由第一表面(275b)所界定的角撑架,所述入口和出口(2711-2714)以及承载所述板(273,273a)的第二表面(275a1)出现在所述第一表面上。
6.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述板(273,273a) 构成部分箱体(270,270a)或外壳,所述箱体或外壳容纳所述第一泵(24)、第二泵(64)和流控连接装置(23,25,60,61)。
7.根据权利要求6所述的组件,其特征在于,所述板(273,273a)相对于所述箱体(270,270a)可拆装。
8.根据权利要求7所述的组件,其特征在于,所述板(273,273a)和箱体(270,270a)包括连接构件(3011,3012,3021,3022),以能够通过所述板(273,273a)打开和关闭所述箱体(270,270a)。
9.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述流体入口和出口(2711-2714)的每一个包括设有防漏密封件的管道(311a)的末端。
10.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述组件包括至少一个用于将所述组件紧固在油墨回路上的第一元件(2771,2772,2871,2872)。
11.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述连接元件(275,275a)相对于所述板(273,273a)可拆装。
12.根据权利要求11所述的组件,其特征在于,所述连接元件(275,275a)包括用于抵靠所述板(273,273a)紧固的第二元件(2911-2913)。
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