CN101959690A

CN101959690A - 具有墨水再循环系统的喷墨打印机的无泵墨水供应系统

Info

Publication number: CN101959690A
Application number: CN2009801081323A
Authority: CN
Inventors: P·布拉克; D·德维特
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Co ltd
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: EP2098372B1; EP2098372A1; CN101959690B; WO2009109342A1; US20110007106A1; US8292385B2

Abstract

提供一种用于工业喷墨打印机的墨水供应系统，采用至少一个缓冲容器(8)，其中，低压下的墨水被隔离并被加压到适于将墨水供给到打印头(1)的高压。采用多个缓冲容器的再循环墨水供应系统适于在不使用泵的情况下对墨水再加压。该系统避免了由于气穴现象而产生气泡，气穴现象存在于采用泵对墨水再加压的系统中。

Description

具有墨水再循环系统的喷墨打印机的无泵墨水供应系统

技术领域

本申请涉及一种方法，用于将墨水供应到喷墨装置中的喷墨打印头。

更具体地，本发明涉及一种方法，用于将墨水供应到具有再循环墨水供应系统的喷墨打印机中的打印头墨水。

背景技术

如今，产生了大量携载有彩色图像复制品的打印件。在办公和家庭环境中的这些彩色打印件的大部分是用喷墨打印机产生的。

在喷墨打印机中，墨滴被从喷墨打印头的喷嘴朝接收层喷出，该接收层可例如为具有特殊涂层的纸。

通常，喷墨打印头具有喷嘴阵列，每个喷嘴可能在同一时间朝不同位置喷射墨水。

利用例如生成压力波的热或压电致动器使墨水喷出喷嘴。

通常，需要将液滴的尺寸保持恒定，或者在能记录可变液滴尺寸的打印机中良好地控制液滴尺寸。

喷墨打印头和墨水压力

保证恒定的液滴尺寸的主要参数之一是打印头处的墨水压力稳定并在适合于所用打印头的一定范围之内。

所述压力可用几种方法保持恒定：

-对于小型喷墨打印机，在携带打印头的梭(shuttle)上安装的储墨池中常常有负压生成部件。

-在较大型打印机和工业喷墨打印机中，墨罐常常装备有通过直接控制墨水压力或墨水上方的空气(大气)压力来调整和稳定罐中压力的系统。

在PCT申请PCT/EP2005/056809中公开了一种用于喷墨打印机的墨水供应系统，该系统在图1中示出，其中一个或更多喷墨打印头1从墨水供应罐2接收墨水。该打印头是通流(throughflow)型，墨水进一步循环到墨水返回罐3。墨水被循环泵4泵回到墨水供应罐2，由此经过抽气单元5。如果在该回路中需要额外的墨水，则通过墨水供给泵7从主墨罐6添加墨水。

在图1中，通过打印头的循环只由墨水供应罐2与墨水返回罐3之间的压力差决定。可通过保持墨水供应罐2中的墨水液面(level)与墨水返回罐3中的墨水液面之间的精确墨水液面差来产生该循环，如图1所示，墨水供应罐2中的墨水液面保持在比墨水返回罐3中的墨水液面更高的墨水液面；或者可通过提供调整系统来产生该循环，该调整系统用于在供应和返回罐中提供经调整的压力。另一种可能是墨水供应罐安装得物理上高于返回罐，由此可确保液面差。

由于供应罐中的“流体静压力”或经调整的压力高于返回罐中的“流体静压力”或经调整的压力，墨水供应罐2可被认为是墨水供给系统的“高”压力区段的一部分，而墨水返回罐3是墨水供应系统的低压力区段的一部分。

当墨水从高压力供应罐2持续流动到低压力返回罐3时，墨水必须通过循环泵4从墨水供应系统的低压力区段被再次泵到高压力区段。

该墨水供应系统的劣势是由于循环泵4中的气穴现象，墨水中可产生气泡。如果气泡进入打印头1，则喷嘴可被堵塞，导致打印机的操作不可靠。泵4还可在高压区段中造成突然的液面差或压力变化。

显然，需要一种方法，用于在喷墨打印机中在墨水供给或再循环期间对墨水加压而不存在上述由泵造成的缺点。

发明内容

上述有益效果通过一种方法实现，该方法具有权利要求1中阐述的具体步骤。本发明的优选实施例的具体特征在从属权利要求中阐述。

采用根据本发明的方法的墨水供应系统在权利要求6中要求保护。

本发明的进一步优点和实施例将从以下说明书和附图中变得明显。

附图说明

图1示出采用循环泵的用于工业打印机的现有技术墨水供应系统。

图2示出采用压力容器来供应墨水的原理。

图3示出采用单个再加压容器的再循环型墨水供应系统。

图4示出采用可交替使用的两个再加压容器的再循环型墨水供应系统。

图5示出采用两个再加压容器，一个墨水供应容器以及一个多用途“进入”容器(utility“in”vessel)的再循环型墨水供应系统。

附图标记

1 喷墨打印头

2 墨水供应(集液)罐

3 墨水返回(集液)罐

4 循环泵

5 抽气单元

6 主墨罐

7 墨水供给泵

8、8a、8b 缓冲容器

9 压力调整系统

10 止回阀

11 浮子

12 受控阀

13 墨水供应容器

14 多用途进入容器

具体实施方式

通过一种在喷黑打印机中供给墨水的方法，其中使用墨水容器代替泵来对墨水加压，得以将墨水供给到高压墨水供应区段而没有上述缺点。一个优点是不会由于泵的气穴现象而产生气泡。

尽管将联系本发明的优选实施例来描述本发明，但应理解，这不意味着将本发明限制到这些具体实施例。

图2中示出原理及其最简单的实施例。图2中采用的打印头1是一种不基于通过打印头1的循环的打印头。这意味着墨水一旦从例如墨水供应集液罐(headertank)2供给到打印头1，待供给到打印头1的墨水量与因打印、维护时喷出等而造成的总消耗相同。在正常操作过程中，墨水不会从打印头1返回到墨水供应系统。由于墨水流是从供给系统中的墨水供应集液罐2流到打印头1的，我们把该供给系统当作打印头1的高压墨水供应区段。然而，这不表示系统其它地方中的“流体静压”压力总是低于将墨水供给到打印头的集液罐2中的压力，可理解，例如，打印头1中的压力可由于高度差而更高，但该墨水流总是从墨水供应集液罐2流向打印头1。

该系统从主墨罐6供给墨水以抵消打印头1的消耗。

在墨水供应区段中，缓冲罐8被设置成耦接到压力调整系统9，该压力调整系统9控制缓冲罐8中的压力。

从也可为小罐的主墨罐6完成墨水到系统的补给。该主墨罐6通常处于环境气压下。

用具有以下步骤的方法完成墨水从主墨罐6到高压系统的供给：

-低压下的墨水被隔离在与高压墨水供应区段分离的缓冲容器8中。

-缓冲容器8内的压力被压力调整系统9升高，从而对缓冲容器8中所含的墨水加压。

-然后，将缓冲容器8连接到高压墨水供应区段。

-将被加压的墨水供给到高压墨水供应区段。

为了如第一步所述地隔离缓冲容器8中的墨水，墨水必须进入缓冲容器8，这可利用重力使墨水流入缓冲容器8中来完成。然而，在图2中，通过用压力调整系统9提供的负压将墨水从主墨罐6汲取到缓冲容器中。这种情况下所用的压力是大约-120mbar。结果，缓冲罐8被墨水缓慢地填充。由于在该实施例中，墨水通道中包括止回阀10，所以不可能产生逆流。

系统采用例如浮子11检测进入缓冲容器8中的墨水的液面，当已获得所需要的液面时，通过将缓冲容器8从负压断开而使得缓冲容器8中的内压升高，或者通过在墨水通道中采用电子控制阀(图2中未采用)，从而停止墨水的流入。这种阀还可代替图2中示出的止回阀10。

结果，一定量的墨水现在被隔离在缓冲容器8中。在第二步骤期间，缓冲容器8中的压力被升高从而对内部的墨水加压。在该实施例中应用的正压力是大约+800mbar。

在第三步骤期间，缓冲容器8被连接到高压墨水供应区段。这可例如采用如下手段来实现：

-例如可由集液罐2中的墨水液面控制的电子控制阀。

-在缓冲容器8与集液罐2之间的止回阀10的开口，其在一定压力下打开。

在第四步骤期间，被加压的墨水从缓冲容器8被供给到高压墨水供应区段。必须避免作为高压墨水供应区段一部分的集液罐2中的压力被突然进入罐2的墨水流扰乱。当采用受控阀来确保只有有限量的墨水流入将墨水供应到打印头1的集液罐2中时，这可通过对该阀进行电子控制而实现。

这种限制还可当缓冲容器8与集液罐2之间的压力差由于缓冲容器8的压力降到低于+800mbar而下降时通过自动关闭止回阀10来实现，由于当到高压源的连接被关闭时墨水的流出导致压力下降，墨水从缓冲容器8流出到集液罐2造成了这种下降，或者通过使压力从缓冲容器排出而快速地、有意地降低缓冲容器8内部的+800mbar压力而造成这种下降。

当来自缓冲罐8的所有墨水均被缓慢供给到集液罐2时，这意味着相同量的墨水已经经过打印头1，缓冲容器8中的压力可再次下降到负值，从而新的墨水被从储墨池6汲入。

本发明的第二实施例由图3示出。

这里的打印机具有再循环墨水供应系统并采用例如为通流型的打印头。

打印头1被从墨水供应系统的“高”压供应区段供应墨水，并只用该墨水的一部分将图像记录在接收器上，传送到该打印头1的大部分墨水流回到用于从打印头1接收墨水的“低”压墨水供应区段，然后墨水被再次使用。

在图3的右下，示出的打印头1耦接到梭的墨水供应系统，梭连接到集液罐2、3，集液罐2、3用于将墨水供给到梭/打印头并接收从梭/打印头回流的墨水。

采用与第一实施例中相同的步骤：

-利用压力调整系统9来升高缓冲容器2内的压力，从而对缓冲容器8中所含的墨水加压。

-然后将缓冲容器8连接到高压墨水供应区段。

-将被加压的墨水供给到高压墨水供应区段。

然而，存在一个另外的步骤：

-将低压墨水从低压墨水供应区段排到缓冲容器8中。

在该附加的步骤中，从梭回流并收集在墨水返回集液罐3中的墨水根据墨水返回集液罐3中的墨水液面而被排到缓冲容器8中，如下所述。通过打开受控阀12将墨水返回集液子罐3连接到缓冲容器8。当缓冲容器8内部的压力设置得低于返回集液罐3中的压力时，墨水被从罐3排到缓冲容器8。当所有墨水被排出时，可再次关闭该阀。可重复这种排出操作直到缓冲容器8满了。

进一步执行以下已知的步骤：

-通过关闭所述阀将低压下的墨水隔离到缓冲容器8中。

-利用压力调整系统9升高缓冲容器8中的压力，从而致动适当的阀。缓冲容器8上的-500mbar的负压被800mbar的正压取代。

-通过打开适当的电子控制阀或者在采用止回阀10时通过自动打开，将缓冲容器8连接到高压墨水供应区段。

-被加压的墨水从缓冲容器8被供给到高压墨水供应区段。

采用该方法，墨水在不使用泵的情况下从低压供应区段被再次供给到高压供应区段。之后重复相同的程序。

然而，采用单个缓冲容器8可能引起问题。

在将墨水被重供给到墨水供应集液罐2期间，墨水不能从墨水返回集液罐3吸出，这可导致返回罐3的溢流或出现墨水液面的偏差，这可能造成问题。不同部件的严格设计可避免这种情况。采用大的墨水集液罐2、3和相对小的缓冲容器8可解决这一问题。

避免了这种问题的更优选的实施例在图4中示出，其中具有2个缓冲容器8a、8b和专用墨水供应容器13。如先前的实施例，从梭回流的墨水被收集在墨水液面受到监视的墨水返回集液子罐3中。如下所述，当该墨水液面达到特定高度时，墨水被排出。通过打开适当的阀12，墨水返回集液子罐3连接到第一缓冲容器8a。第一缓冲容器8a处于-500mbar，使得墨水从墨水返回集液子罐3流到第一缓冲容器8a直到在墨水返回集液子罐中达到期望的低液面。然后，通过关闭适当的阀12，关闭到第一缓冲容器8a的连接。可重复该排出动作直到第一缓冲容器8a满了或达到期望的液面。之后，来自墨水返回集液子罐3的过剩的墨水被排到第二缓冲容器8b而不是第一缓冲容器8a，并且同时，通过使用适当的压力调整系统9，第一缓冲容器8a上的-500mbar负压被+800mbar的压力取代，在不用泵的情况下，第一缓冲容器8a被清空到专用墨水供应容器13中。如果，一定时间后，第二缓冲容器8b满了，则发生从第二到第一缓冲容器8a的切换，使得过剩的墨水现在再次被排到第一缓冲容器8a，并且同时第二缓冲容器8b可被清空到墨水供应容器13中。

该专用墨水供应容器13处于+500mbar的恒压下，所以墨水可根据供应集液罐2的液面随时供给到例如处于环境压力(0mbar)的墨水供应集液罐2。这由中间的电子控制阀12来控制。

通过具有至少两个缓冲容器8a、8b的墨水供应系统，可使用不同的缓冲容器8a、8b同时完成至少两个不同的步骤。

采用该方法，有可能通过交替使用不同的缓冲容器8a、8b获得墨水的持续再循环，所以可持续地从低压墨水供应区段汲取墨水，并将墨水供给到高压墨水供应区段。

将低压下的墨水隔离在与高压墨水供应区段分离的至少一个缓冲容器中的步骤优选地包括，通过电子控制阀12的受控关闭或者止回阀10的自动关闭而关闭该缓冲容器与高和低压墨水供应区段的连接中间的阀。

当由于打印期间墨水的消耗而要从左侧的主储墨池6供应墨水时，可采用墨水供给泵7。由于出现气穴的风险较小，而且气泡到达打印头1的风险非常低，因此这不是问题。然而，在现有技术中，循环泵4必须将墨水从返回集液罐3泵到集液供给罐2，从而必须吸取已经处于低压(例如-120mbar)的墨水，这意味着出现气穴的风险很高。

因此，在本发明中，该泵被处于固定和变化压力下的墨水容器系统所取代。

图5的实施例包括附加的多用途进入容器14，梭从该容器14得到供给。专用集液供应和回流罐被省略并可位于梭自身上的其它位置。

梭的回流被直接接收在两个返回容器8a、8b中。

已经详细描述了本发明的优选实施例，对于本领域技术人员来说显然可在其中作出众多修改而不背离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims

1.用于在喷墨打印机的墨水供应系统中供给墨水的方法，所述墨水供应系统具有用于将墨水供给到打印头(1)的高压墨水供应区段，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-将低压下的墨水隔离在与所述高压墨水供应区段分离的至少一个缓冲容器(8、8a、8b)中，

-升高所述缓冲容器(8、8a、8b)中的压力，从而对所述缓冲容器(8、8a、8b)中所含的墨水加压，

-将具有被加压的墨水的所述缓冲容器(8、8a、8b)连接到所述高压墨水供应区段，以及

-将被加压的墨水从所述缓冲容器(8、8a、8b)供给到所述高压墨水供应区段。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述打印机具有再循环墨水供应系统，还具有用于从所述打印头接收墨水的低压墨水供应区段，进一步包括如下以下步骤：

-将低压墨水从所述低压墨水供应区段排到所述缓冲容器(8、8a、8b)中。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述墨水供应系统具有至少两个缓冲容器(8a、8b)，并且其中，能采用不同的缓冲容器(8a、8b)同时完成至少两个不同的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其中，交替使用所述不同的缓冲容器(8a、8b)以实现墨水的持续再循环。

5.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，将低压下的墨水隔离在与所述高压墨水供应区段分离的至少一个缓冲容器(8、8a、8b)中的步骤包括关闭所述缓冲容器(8、8a、8b)与所述高压墨水供应区段的连接中间的阀(11、12)。

6.喷墨打印机的墨水供应系统，其中，通过对所述系统中的墨水再加压而使墨水再循环，包括：

-用于将墨水供给到通流打印头(1)的高压墨水供应区段，

-用于将墨水喷射到接收器的至少一个通流打印头(1)，所述喷墨打印头由所述高压墨水供应区段供给，并具有高压端和低压端，

-用于从所述通流打印头(1)接收墨水的低压墨水供应区段，

-用于将低压墨水从所述低压墨水供应区段排出并将低压下的该墨水与所述高压墨水供应区段隔离的至少一个缓冲容器(8、8a、8b)，

-用于对所述缓冲容器(8、8a、8b)中的墨水加压的加压装置。

7.如权利要求6所述的墨水供应系统，其中，所述高压供应区段包括高压集液罐(2)，而所述低压供应区段包括低压集液罐(3)。

8.如权利要求6或7所述的墨水供应系统，进一步包括墨水供应容器(13)。

9.一种喷墨打印装置，具有如权利要求6到8中任一项所述的墨水供应系统。