CN102770274B - 用于确定连续喷墨印刷机的耗材流体中的自治的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于确定连续喷墨印刷机的耗材流体（墨水和溶剂）中的自治的新系统。该系统包括：用于测量可用墨水的总体积的系统，用于确定平均墨水消耗的系统，用于通过将墨水体积除以平均墨水消耗来确定墨水自治（AE）的计算装置。

Description

用于确定连续喷墨印刷机的耗材流体中的自治的系统

技术领域

本发明涉及用于确定连续喷墨印刷机的耗材流体自治（autonomy）的系统。

本发明涉及确定连续喷墨印刷机的墨水自治和溶剂自治这两者。

换句话说，本发明使得精确地管理耗材的储备成为可能，这些耗材是连续喷墨印刷机的墨水和溶剂。对耗材的精确管理因而使负责使用连续喷墨印刷机来生产印刷产品的操作员能够实现产品的生产以及将对该印刷机执行的维护操作的最佳管理。

背景技术

在编码和各种产品的工业标记领域中，连续喷墨印刷机是公知的，例如，直接在生产线上高速地在食品上标记条形码或有效期。在可能利用了图形印刷术的特定装饰领域，也有这种印刷机。

连续喷墨印刷机在传统上分为两类：

一方面是多向偏转连续喷墨印刷机，其中，单个喷射（或少数喷射）的每个墨滴对应于墨滴的不同偏转的控制而能够在各个路径上被发送，从而实现遵循扫描方向（其是偏转方向）对要被印刷的区域进行光栅扫描；

另一方面是双向连续喷墨印刷机，其中，并排放置的多个喷头中的每个都只有一个被设计用于印刷的墨滴路径；同步控制，在给定时刻，所有的喷射可以根据一般地与喷嘴板上的喷嘴相对应的图案在介质上进行印刷。

在这两种类型的印刷机中，与要被印刷的区域的扫描光栅垂直的另一方向被印刷头和要被印刷的介质之间的相对运动所覆盖。

如图1所示，这些印刷机包括印刷头1，通常远离印刷机的体部；其通过用于提供头的运行所需的液压和电供给的集成管（umbilical）连接。

头1具有墨滴生成器2，其被供给有加压导电墨水，并能够通过校准喷嘴5发出一个或多个连续喷射9，从形成墨滴的、被称为“分离点”6的点，在位于喷嘴上游的周期性激励系统作用下，喷射被转换成连续的墨滴。

当墨滴并不旨在进行印刷时，其直接导向回收槽3，回收槽回收墨滴并将其返回到墨水电路100，以便重复利用墨水。

沿着喷射设置的装置（充电电极7和偏转电极4）使得可以根据命令对墨滴进行充电并偏转墨滴；这些墨滴偏离了它们从墨滴生成器的自然射出轨迹。

旨在进行印刷的墨滴8避开回收槽，并沉积在要印刷的介质上。更具体地，充电电极7被设计为选择性地对每个以预定电荷值形成的墨滴充电。为此，在墨滴生成器中，墨水被保持在固定的电位，向充电电极7施加了在墨滴形成的每个周期都不同的确定电压。因此，通过静电效应，在从喷射脱离的时刻，每个墨滴都得到了预定数量的电荷。在充电电极7的下游，有利地是设置以下装置，其可以测量每个墨滴实际得到的电荷以及每个墨滴在头中的速度。

板状的一组偏转电极4被设置在充电电极7下游、墨滴轨迹的两侧。这两个板产生基本上垂直于墨滴轨迹的电场Ed的较高固定相对电势，该较高固定相对电势能够使板4之间的充电墨滴偏转。

偏转的幅度取决于这些墨滴的电荷和速度。这些偏转的轨迹8避开回收槽3，以便影响要印刷的介质。

喷墨印刷机也包括执行两个基本功能的流体电路100，即，以合适的压力并以合适的质量向墨滴生成器2提供墨水，并且通过吸入从而回收喷射中未用于印刷的墨水。流体电路100一方面连接到可拆卸的墨盒30，并且另一方面连接到可拆卸的溶剂盒40，溶剂使得可以调整旨在用于印刷的墨水的粘度和/或浓度。

喷墨印刷机还包括控制器200。该控制器200一方面直接与墨滴生成器2和充电电极7交互，以便激励喷墨并且管理印刷先后顺序，另一方面，控制器与流体电路100交互，以便管理动作先后顺序并且执行能够激活流体电路100的不同功能的处理。印刷的先后顺序包括，与墨滴的形成同步地生成连续电压，使得可以根据要印刷的图案对每个墨滴充电。流体电路的动作先后顺序包括，控制墨水压力以便调整墨滴的速度、执行传感器的测量、驱动有源部件（电磁阀，泵用电动机）。

控制器还与要被印刷的货物的生产线相连接，从而向控制器提供了时间信息，允许使信息的印刷与头下方产品的通过保持同步。该时间信息允许测量每个生产线的线性速度和生产率。

最后，喷墨印刷机包括与控制器200交互的接口300，为用户（操作员）提供了驱动印刷机并且反过来被通知其运行的装置。根据随着时间推移所使用的不同技术，接口已能呈现不同的形式，例如，有控制按键或键盘、指示灯、或多或少复杂的显示器或屏幕、以及允许对印刷机进行远程控制的电或计算机连接。在这种情况下，印刷机的接口300允许最终用户（操作员）拥有几种不同的操作模式，尤其是：

*维护模式，使得可以物理地将印刷机置于印刷状态，但是并没有进行生产；

*生产准备模式，使得可以生成数据，从而印刷和配置需要为生产而进行的印刷；

*生产印刷模式，其中，显示印刷机的状态和生产监控，同时按要求（来自生产线或印刷机内部的信号）印刷数据（图案）。

在产品生产期间，连续生产线（特别是高速的生产线）的任何不合时宜地停止是非常有害的（开发的损失，丢弃不符合要求的产品）。因此，提供了生产线的零件或子组件的预防性维护，以避免任何不合时宜的停止。

可以认为，集成在连续生产线中的一个或几个连续喷墨印刷机的不合时宜地停止主要是由于印刷质量的劣化和耗材流体（墨水或溶剂）之一的耗尽。实际上，很少有由于操作故障而导致的停止，原因在于这通常能通过印刷机的预防性维护而避免。

印刷质量劣化到不能接受的程度，主要起因是印刷头的逐渐变脏。

为了最小化或延迟连续喷墨印刷机中的头的变脏，已知的是，一方面，执行头的内部的连续加压，另一方面，预防性干预，诸如对于头的所有或部分部件（墨滴生成器、喷嘴、充电电极，偏转电极以及回收槽）进行清洁，并对其进行最佳调整。

耗材流体的耗尽通常导致有关的印刷机本身自动地停止。实际上，在相反的情况中，印刷头可能在缺乏从供给泵进入的墨水的情况下吸入空气，或者由于缺乏溶剂而不再受到控制的墨水质量的恶化所导致的由头射出的喷射不再受到控制。因此，在这些条件下不停止印刷机将需要长的干预来使印刷机正确地返回到其印刷状态，从而这将对连续生产线的可用性不利。

因此，根据现有技术的许多连续喷墨印刷机实施解决方案，从而预测耗材流体（墨水和溶剂）的耗尽。

通过盘点商用解决方案和文献中描述的方案，发明人得到如下结论，到目前为止，有两类解决方案用于预测连续喷墨印刷机的耗材流体（墨水和溶剂）的耗尽：

1/以下可能性：在生产期间，通过替换可拆卸盒，或通过从用户支配的传送容器灌装印刷机内的固定容器，用户（操作员）能够再为印刷机提供耗材；

2/作为用户接口的组件，印刷机中剩余的耗材流体的水平或体积的指示器，表示耗材耗尽的途径。这些指示器连接在系统的输入端，用于确定墨水和/或溶剂的量，并且经常在其输出端连接到告警器（用户接口的其他组件），被触发从而向用户警告耗尽阈值。因此，印刷机的接口所通知的用户，充其量能够在生产期间再供应印刷机。根据现有技术的用户接口具有作为组件的用于检测过高水平的告警器和/或以相对于容器的初始容量的比例（百分比）形式的耗材评估体积的指示器。

根据现有技术的用于确定喷墨印刷机中使用的墨水和/或溶剂的量的系统，实施包括检测容器中的液位的解决方案。

例如在Imaje公司的S8系列的印刷机中使用的，最可靠和最容易的实施之一是使用浸入容器的杆位检测器的原理：测量两个杆位检测器之间的流体电阻（fluid resistivity），如果墨水将杆短路，则检测到电阻下降，以表明在该水平存在墨水。

然而，由于标准要求在电流流过易燃环境或流体时（这通常是具有挥发溶剂的墨水的情况）实施的电保护，系统仍然是昂贵的。必须指出，杆位检测器的这类检测器不能与通常用作溶剂的绝缘流体一起使用。于是，没有真正地检测溶剂水平，仅仅是通过由于缺少溶剂的墨水质量的劣化，来使印刷机通知用户溶剂的耗尽。当然，存在着本领域普通技术人员已知的可以检测液位的其他装置，例如，电容、光学、或其他传感器，但是考虑到使用的流体的易燃性质，装置必须防爆。

还可以引用Videojet公司在WO2009/047497申请中公开的方案，其包括：评估可拆卸的半刚性密封墨盒中的剩余的流体量。

测量系统包括用于对耗材流体逐渐地收回使墨盒变形而产生的真空水平进行测量的装置，该真空值代表剩余的流体量。该测量值只能是近似的，并且仅关注包含在新的耗材流体的墨盒内的流体，即，该流体本身并不存在于墨水电路中。

还可以引用Domino公司在WO2007/129110申请中披露的解决方案，其包括：从最初的储备数量和流体消耗的不间断评估，确定剩余的耗材量。因此，对于溶剂，计算用于调整墨水的粘度或用于清洁的溶剂的剂量。对于墨水，根据要印刷的信息和字符的图案分解，计算墨滴的印刷位置的数量。因为没有足够精确地知道印刷墨水的墨滴或溶剂剂量的体积（并且还会取决于外部条件变化），同样，也没有精确地了解实际印刷的墨滴的数量，因此这些容积评估是非常不精确的。

因此，虽然在现有技术中存在许多用于预测耗材流体（墨水和溶剂）的耗尽的解决方案，但是在工业设置中，对于连续喷墨印刷机的用户（操作员），这种状况仍然存在缺点和限制性。实际上：

-现有技术的连续喷墨印刷机不提供精确地确定耗材流体中的自治的可能性：实际上，它们没有用于精确地测量仍然可用的耗材流体（墨水和溶剂）的量的系统，或者用于以给定的生产顺序精确地测量耗材流体的实际消耗的系统；

-印刷机的用户（操作员）界面未提供有助于用户进行耗材管理的最佳信息：鉴于上述内容，初始容量的百分比形式的耗材量或离散水平的指示不允许用户轻松地确定该数量是否对于给定的生产持续时间或待标记的产品数量是足够的，即，耗材流体量的不精确测量以及给定生产顺序中的耗材流体的实际消耗。因此，操作员使其一部分注意力用于定期监控印刷机的耗材水平是至关重要的；

-而且，在告警被触发时，生产线的操作员未必有空关心印刷机。因此，告警是干扰性的，并且会导致产生错误的紧张情况；

-一般以对应于仍然可用的耗材的最小体积的安全容限，触发告警；或是操作员有时间立刻再供应印刷机，则由于要被更换的墨盒并未完全为空因此存在着浪费通常很昂贵的耗材产品的风险，或者操作员必须监控墨水和/或溶剂消耗的进展从而在墨盒完全为空时进行后续干预。

因此，本发明的目的是克服所有或一些上述缺点。

因此，本发明的一个目标是提出一种系统，用于精确地确定连续喷墨印刷机的流体（墨水或溶剂）中的自治。

发明内容

为此，本发明提供了一种用于确定设置有印刷头的连续喷墨印刷机的耗材流体中的自治的系统，包括：

-用于测量墨水量的系统，包括：

·可拆卸的墨盒，

·第一罐，具有在其整体高度上已知的部分S1，并适于充满墨水，并向印刷头提供加压墨水，并分别回收来自头以及未用于印刷的流体；

·第二罐，具有在其整体高度上已知的部分S2，并且其底部通过包括完全关闭的第一阀的第一液压管路与第一罐的底部液压地连接，第二罐包括适于在测量罐的整体高度上连续检测流体高度的连续水平传感器，第一罐和第二罐的内部处于同样的气压，

·用于分别从可拆卸的墨盒和第二罐向第一罐建立墨水的强制液压连接的装置，以便将第二罐和墨盒完全清空；

·控制装置，适于执行第一阀的打开，一旦完成了到第二罐的清空，以便通过第一罐和第二罐之间的连通器来建立相同高度H的填充；

·计算装置，适于根据连续水平传感器对相同高度的检测以及部分S1和S2，确定第一罐和第二罐中含有的墨水的总体积（VE）；

-用于确定平均墨水消耗的系统，包括：

·用于确定来自头射出的喷射的墨滴的体积的装置；

·电子计数器，连接至头的充电电极，与施加到充电电极的电荷电压比较，对由头的偏转电极偏转的墨滴数量进行计数；

·数字装置，用于积累在一段时间T内由计数器计数的值；

·计算装置，通过将在一段时间T内计数的墨滴数乘以墨滴的体积，确定平均墨水消耗（Cme）；

-计算装置，用于通过将墨水体积除以平均墨水消耗，来确定墨水自治（AE）。

根据本发明所使用的测量系统是在标题为“measuring system in afluid circuit of a continuous inkjet printer,related fluid circuit and blockdesigned to implement same”并且今天以Markem-Imaje公司的名义提交的专利申请中描述。该申请的内容整体结合在本文件中。

根据本发明的测量系统可以包括：

-第三罐，具有在其整体高度上已知的部分S3，第三罐通过包括完全闭合的第二阀的第二液压管路连接至第一罐，使得可以建立从第一罐到第三罐的强制液压连接（forced hydraulic connection），第三罐的底通过包括校准液压节流器的第三液压管路与第二罐的底连续液压连接，第三罐还被设备为能够溢出到第一罐；

-用于建立从第一罐到第三罐的强制液压连接的装置。

因此，该控制装置适于在从第一罐到第三罐的强制液压连接期间连续地实现第二阀的打开，直到通过溢出到第一罐中进而在第三罐中建立了恒定的液面，以及一旦第二罐完全清空且在第三罐中建立了恒定液面，则连续地实现第二阀的完全关闭，以便一方面通过第一罐、第二罐和第三罐之间的连通器建立相同高度的填充，另一方面，墨水通过校准液压节流器（17）以恒定压力流动，

并且，测量系统的计算装置一方面适于根据连续水平传感器对相同高度H的检测和部分S1、S2以及S3确定三个罐中含有的墨水体积，另一方面，随着时间的推移，根据在墨水以恒压流经校准液压节流器时由连续水平传感器测量的水平的进展，确定墨水的粘性μ，因此，测量系统还构成用于印刷的墨水的粘度计。

测量系统还可以包括：

-第四罐，具有其高度已知的部分S4，适于填充有溶剂，

-用于从第四罐（14）到第二罐建立强制液压连通（forced hydrauliccommunication）从而将溶剂带入第二罐的装置。

测量系统的计算装置还适于根据对计算出的墨水粘性μ的认知来确定要带入第二罐的溶剂的高度h’。

测量系统的控制装置适于一旦连续水平传感器检测到高度h’，则通过强制液压连接中断溶剂到达第二罐。

确定系统还包括：

-计算装置，通过在一段时间T’内积累溶剂体积，确定平均溶剂消耗（Cms），以校正通过乘以放到第二罐的部分S2的溶剂高度h’并除以在周期T’期间积累的这些溶剂体积获得的墨水粘性，

-计算装置，通过将第四罐中含有的溶剂体积（Vs）除以平均溶剂消耗（Cms）来确定溶剂自治（AS）。

有利地，控制装置、计算装置、计数器以及计数器的积累装置集成至同一控制器。

本发明还涉及实现上述用于确定耗材流体中的自治的系统的连续喷墨印刷机，其包括适于以印刷小时数或对于给定印刷条件要被印刷的剩余产品数来可视化地显示墨水自治（AE）和溶剂自治（AS）的用户界面。

本发明使得可以用给定时刻印刷机中可用的耗材量向连续喷墨印刷机的用户提供关于印刷持续时间或仍然可以印刷的产品数量（或印刷自治）的综合、精准、和实时信息。要印刷的产品的数量通过单位时间的产品数量的生产线率关联于印刷持续时间。基于对印刷机中的剩余耗材量的精确确定和固定持续时间的滑动周期内的消耗的实际测量，来确定印刷自治。耗材（墨水和溶剂）的自治可以连续地显示在作为印刷机的用户界面组件的屏幕上，并且按使用小时数或针对墨水和溶剂的印刷的产品数进行显示。

附图说明

参照附图阅读用于说明性而非限制性的本发明的具体描述，其他优势和特征将更好地呈现，在附图中：

图1是连续喷墨印刷机的操作的示意图；

图2是实现根据本发明的测量系统的连续喷墨印刷机流体电路的液压图；

图3示出了根据本发明的用于确定墨水的印刷自治的处理的流程图；

图4是作为根据本发明的印刷机的操作员界面的组件的屏幕的再现，该屏幕视觉地示出了墨水和溶剂自治；

图5示出了墨水浓度的演变，其作为适用于根据本发明的印刷机的给定墨水的温度的函数。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的具有印刷头1的多向偏转连续喷墨印刷机的流体电路的液压图。

头1包括墨滴生成器2和回收槽3。它集成了四个电磁阀5、6、7、8，各电磁阀连接到通过集成管19进入头的四个液压导管之一。

在打开位置，墨水-头电磁阀5允许向墨滴生成器2提供加压墨水。

在打开位置，溶剂-头电磁阀6允许向墨滴生成器2提供加压溶剂。

在打开位置，净化电磁阀7允许在特定的维护操作期间，墨滴生成器2连接到真空源。

在关闭位置，回收槽电磁阀8允许在墨滴生成器没有射出墨水的喷射9时，隔离回收槽3。这防止了在喷射9未被射出时空气的进入，以便使流体电路中的溶剂蒸发最小化。

在印刷操作（电磁阀8打开）时，回收槽3通过集成管19而始终连接到位于流体电路中的真空源。

通过由图2中未示出的印刷机的控制器所控制的这些电磁阀的特定打开和关闭先后顺序，完成头的维护操作。

该控制器集成了根据本发明的所有控制和计算装置。该先后顺序使得能够实现如下描述的流体电路的功能。

现在将描述如何在根据本发明的流体电路中完成基本功能（将加压墨水提供到头1，吸入从头返回的流体）。

关于加压墨水的供给，旨在用于头1的墨水被抽进中间罐11。这样的罐作为中间体在此处和本发明的背景下是合格的，因为它构成存储缓冲罐，其中，墨水存储在流体电路的一部分中，严格地说，该流体电路在墨水盒30和溶剂盒40（可拆卸的耗材盒）和印刷头1之间。从头返回的流体被同一中间罐11回收。

如以下使用根据本发明的系统所描述的，包含在罐11内的墨水维持在最佳印刷操作所需的量，尤其是粘性上的调整。

在由过滤器网22粗略地过滤之后，从中间罐11抽出的墨水到达对其加压的齿轮泵20的入口。

泵20由控制器以速度（功率）控制的电动机驱动。泵20能被可调旁路21液压地绕过，以便调整其工作范围（压力/流量或压力/旋转速率特征）。在齿轮泵20的出口，平均压力经历波动，其中，波动的频率与齿轮的齿数和旋转速率有关。

该波动能干扰直接依赖于墨水压力的墨滴的喷出速度，因此，其还影响印刷期间的墨滴的偏转幅度，这将降低标记质量。这就是为何抗脉冲装置23有利地设置在泵20下游的原因。

该抗脉冲装置23优选地包括含有气体体积的可变形弹性包络并浸在加压墨水中，这使得可以在泵20的出口衰减这些波动。

根据泵的平均操作点来确定抗脉冲装置23的特征。

压力传感器24设置在抗脉冲装置23的下游：通常是在头中的喷墨速度不可用时（例如，喷头的喷射停止，或者不能测量喷射速度时），该传感器的数据由控制器用来根据设定点来控制墨水的压力。

在喷射速度控制模式下，作为人们希望以高质量印刷的情况下，压力传感器24被用作指示器，以监控印刷机的操作。此外，人们可以设置还可以获得墨水温度的压力传感器技术，其在管理对墨水粘性的控制方面是有用的。

在送至头1之前，墨水最后被传感器24下游的主过滤器25过滤。

主过滤器25具有可以在需要对印刷机进行维护干预之前的长时期内保护喷嘴的过滤等级和能力。

借助于水力喷射器26，未用于印刷的流体通过集成管在头处被吸入（被回收槽回收或从净化返回）。

在根据本发明的流体电路中，水力喷射器26使用来自泵20的流体的一部分作为驱动能，以通过文丘里效应产生真空。换句话说，使用在被过滤器网27过滤之后由泵20驱回的过多流量从而将该加压墨水带进水力喷射器26，该水力喷射器因而产生了将从头1返回的流体驱动到中间罐11所必需的真空。

过滤器网27用于保护水力喷射器26的注入器（细度限制）。

众所周知，开始和停止喷射是两个精细的操作。

必须优化其先后顺序，以便即使在较长的停止后，也能确保喷射的适当并且可靠的启动。在根据本发明的电路中，这些操作通常如下开展：

-在停止喷射时，喷射变为溶剂，以清洁墨滴生成器2以及喷嘴，然后在关闭头的所有电磁阀5、6、7、8之前，冲洗净化和回收槽3电路（包括其电磁阀7和8），以完成从墨滴生成器2和回收槽3吸入溶剂；

-在启动喷射时，在打开回收槽3之后，墨滴生成器2被供给加压溶剂，于是在净化期间，在关闭电磁阀6之前，电磁阀5被打开一段时间：喷射在稳定的情况下从溶剂逐渐地过渡到墨水。必须观察这些操作的先后顺序，以确保在不同粘性的流体之间切换期间喷射的稳定：墨水和溶剂被提供给具有接近的压力值以及对这两个流体的压力具有良好稳定性的头。

现在将描述根据示出的流体电路中实施的本发明的测量系统的一个实施方式。

系统包括单个容器10，其部分地划分限定了四个功能罐11、12、13、14，其通过管道或通道以及一些有源液压部件（由控制器控制），诸如四个3向电磁阀17、32、33、42，两向电磁阀43、以及两个低电容隔膜泵31、41而彼此连接并且连接至两个可拆卸的储备耗材盒（墨盒30和溶剂盒40）。墨盒30和溶剂盒40使得可以替换印刷机在运行期间消耗的流体。这些盒本身没有任何测量或者检测其包含的流体量的装置。盒连接到与相应的电磁阀32、42相关的基座。

更确切地说，底是平的且水平的单独容器10包括仅在其高度部分存在的内部隔离壁，将其分成在共享体积中通向该高度的四个罐11、12、13、14。因此，四个罐11、12、13、14以相同的气体压力而压力平衡。

容器10内部的共享体积通过孔111与外部空气相通。由于这个孔，允许将来自吸入流体（进入印刷头1的回收槽3的墨水和空气的混合物）的水力喷射器26赶回的溶剂蒸气所冲击的空气逸出外面。

在到达开放空间之前，该溶剂蒸气冲击的空气（solvent vapor-chargedair）通过无源的冷凝器16，该冷凝器由设置有增加被冲击的空气和冷凝器的壁之间的接触表面的障碍物的腔构成。这样的冷凝器16使得可以在其墙上凝聚溶剂的一部分蒸气，其在重力作用下返回到中间罐11。从无源的冷凝器16逸出的空气可以通过有源冷凝器（图中未显示），该冷凝器被珀耳帖单元或本领域普通技术人员已知的其他系统冷却。

正如下面解释的，依照根据本发明（电路的效用函数）的系统的测量功能，每个罐11、12、13、14或多或少充有流体。因为分离的隔墙并未实现高达罐10的顶部，因此，满的罐可以溢出到邻近的罐。因此，正如在下面解释，通过溢出到中间罐，罐13用作恒定液面罐。

如前面解释的，中间罐11包括被设计为加压并且被提供至印刷头1的墨水，以及回收从经由回收槽3从其返回的流体。罐11是具有最大容量的罐，通常是1300cm³。

第二罐12是测量罐，因为其中使用所设置的连续水平传感器15完成了对于墨水和溶剂水平而言的严格测量。

在闭合电路中，第三罐13被提供了来自中间罐11的墨水，以通过溢出到中间罐11构成恒定液面罐。更确切地说，通过过滤器网28和在位置NC（1-2）的电磁阀18后推，使用供给泵20，将墨水从中间罐11抽到罐13。因此，以恒定液面填充，罐13以恒定的静态压力供给墨水，使得可以执行稍后将描述的粘度计功能。使用连接恒定液面罐13与测量室12底部的、设置有校准液压节流器17的导管L3，将恒定液面罐与测量室连续液压连通。

第四罐14构成溶剂罐，用于在喷射的开始和停止操作期间冲洗头。

通过提供调整粘性所必需的溶剂，在溶剂盒40为空时，罐14还使得可以延长印刷机的操作，进而向用户提供了推迟空盒替换的可能性。罐14能溢出到测量罐12。

为了将墨水或溶剂转移到中间罐11，设置了两个子组件，各自包括连接至构成专用于转移流体之一的子组件的两个电磁阀的泵。

因此，对于墨水的转移，子组件包括与电磁阀32、33关联的泵31。一方面，这使得可以从墨盒30向中间罐11转移新墨水，另一方面，使得向中间罐11清空测量罐12。

对于溶剂的转移，另一子组件包括连接到电磁阀42、43的泵41。一方面，这使得可以向测量罐12转移预定量的溶剂，或是从溶剂盒40到溶剂罐14（其将向罐12溢出），或是从溶剂罐14到测量罐12，另一方面，使得加压来自溶剂罐14的溶剂，用于在喷射的开始和停止期间清洗头。

因此，除了供给来自溶剂传送泵41的溶剂（液压管L4）之外，连接到容器10的液压管L1、L2、L10、L3仅在其平的且水平底部的水平被连接，这是四个罐11、12、13、和14的底部，这允许通过以下描述使用的连通器的流体连通。

如上面所指出的那样，传感器15是连续水平传感器：因此其能够测量存在于测量罐12中的流体的任何水平。因此，通过循环地执行水平测量，该系统能知晓和利用水平随着时间的演变。如所示，连续水平传感器15包括紧紧连接到管150的一端的压力传感器151，管的另一端是开放的。管150竖直地设置在测量罐12中，以便管的开口在底部附近打开。当然，存在本领域普通技术人员已知的其他装置可以测量连续水平，诸如超声波传感器、电容传感器、或其他。然而，考虑到使用的流体（墨水，溶剂）的易燃本质，有必要关注所使用的装置是防爆的。

压力传感器151测量存在于测量罐12中的液柱的静态压力Pstat。容器10中的液面上方的气体压力与作为具有外部压力基准的相对压力传感器运行的传感器151所处的外部空气的压力相同。从对于所考虑的流体的标称密度d的认知，控制器推断柱的高度h，因此根据以下的公知等式推断液位：

h=（1/g）*Pstat/d

其中，g是重力加速度。

根据墨水类型，对于适用于根据本发明的印刷机的给定墨水，如图5所示，密度作为温度的函数可能轻微变化。因此，为了改进测量到的水平的精确度，在测量的瞬间，密度d可以被确定为所获得的温度的函数。

传感器151被周期性地校准：在完成了测量罐12的清空之后，即，在清空至低于管150的开口水平之后，测量确定零水平的传感器的偏移。如下完成测量罐12的完全清空：

*电磁阀32切换到位置NO（2-3），其将测量罐12的底部（液压管L10）连接至墨水传送泵31的入口；

*电磁阀33切换到位置NO（2-3），其将墨水传送泵31的出口连接到中间罐11的底部（线L1的右部）；

*墨水传送泵31被激活，并且完成循环的水平测量，直到达到测量罐12的低水平。

根据需要，由印刷机的控制器执行流体电路的效用功能，或换句话说，测量系统的功能。

对于测量墨水量和粘性的功能，墨水传送泵31的流动实质上比从恒定液面罐13通过管线L3向测量罐12的墨水流动更重要。

测量容器的剩余墨水量和临界水平测试：

在校准了连续水平传感器15（如前面描述）之后，通过将电磁阀33切换到位置NC（1-2），测量罐12和中间罐11通过其底部液压连接。在墨水加压泵20的出口收回的墨水被导向中间罐（电磁阀18在位置NO（2-3））。

当恒定液面罐13与测量罐12连续地连接时，通过管线L3经过校准液压节流器17，在平衡之后，罐11、12、13中考虑的体积水平趋向由传感器15测量的单一值（在图2中示出的高度H）。已知三个罐11、12、13的部分的面积，控制器推断可用墨水的确切体积；这是为印刷准备的墨水，即合适的质量（粘性）。

将该水平与预定阈值相比较，还允许控制器管理临界水平：

*超过了一水平，有溢出容器10的风险；

*低于一水平流过，允许通过从墨盒30转移新墨水来进行墨水的补给，而没有溢出中间罐11的风险；

*低于一低水平流过，需要停止墨水消耗（印刷），以避免头通过墨水压力电路摄入空气。

测量旨在被加压并提供到头1的墨水的粘性

从在由水平检测器15提供的两个预先确定值之间定义的墨水体积所需的时间的测量来执行该功能，墨水从恒定液面罐13（不变的填充）流经校准液压节流器17。使用之前对于整个使用温度范围和每种墨水的相同测量协议所建立的特征曲线，将测量时间关联于墨水的粘性。

控制器首先控制电磁阀18定位在位置NC（2-1），以便恒定液面罐13被连续地供给墨水加压泵20的出口所收回的墨水。

在清空测量罐12并将其与中间罐11隔开之后（泵31停止，电磁阀33在位置NO（2-3）），测量罐12被流经设置有校准液压节流器17的管线L3的流体填充。通过确定给定体积的两个值，在测量罐的水平的通道之间测量时间，该流动持续时间表示给定温度处的粘性。

控制溶剂的增加以调整粘性。

由于上面提及的功能了解使用上述功能测量的包含在容器10内的墨水的精确的体积和粘性，因此控制器能够计算测量值和在与测量温度相同的温度以实验性方式预先确定的设定值之间的粘性差距，因此在粘性太低的情况下，能够精确地确定要添加的溶剂量，以根据关联墨水的稀释水平和其粘性的特征或者表示其粘性的参数来恢复标称粘性。

预先为每种类型的墨水确定这些特征，并存储在印刷机中。

要增加的溶剂量被转换成测量罐12的水平之间的差异，如上所述，必要时，考虑混合密度对水平测量的影响。根据溶剂盒40的填充状态（非空或空），可以从溶剂盒40或溶剂罐14带来用于调整粘性的溶剂：

*如果溶剂盒40非空：则该盒连接到溶剂传送泵41的入口（电磁阀42在位置NC（2-1））并且电磁阀43被关闭。

在泵41被开启时，它在溶剂罐14中交付。一旦满了，溢出到测量罐12，测量罐的预先确保的测量水平非空。

*如果溶剂盒40是空的或不存在，则溶剂罐14连接到溶剂传送泵41的入口（电磁阀42在位置NO（2-3））并且电磁阀43是打开的。在溶剂传送泵41打开时，其部分地在溶剂罐14中交付，并且部分地在测量罐12中交付（电磁阀43打开）。

无论情况如何，控制器于是开始对于添加溶剂的水平的循环测量，直到获得了所需的溶剂水平。通过推断从恒定液面罐13连续地带来的墨水量来校正水平。

测量罐12然后被清空到中间罐11。

通过在位置NO（2-3）的电磁阀18的墨水循环的墨水混合，允许粘性的同质化。更确切地说，电磁阀18在位置NO（2-3），泵20开启，并且来自中间罐11的墨水被墨水加压泵20收回，并重新导向中间罐11，以通过混合来实现墨水的同质化。

对存在新的非空墨盒30的测试：

该测试在三个步骤中完成：

1/如上所述，控制器发起罐11、12和13中的墨水体积的第一测量，

2/使用墨水传送泵31（电磁阀32在位置NC（2-1））在墨盒30中收回少量的墨水，并且导向中间罐11（电磁阀33切换到位置NO（2-3），该位置切断了测量罐12和中间罐11之间的液压管L1），

3/电磁阀33再次切换到位置NC（2-1），以平衡三个罐，并且如上所述完成其中的墨水体积的第二测量。

与第一测量的比较使得可以了解在墨水体积中是否有差异。因此，如果存在该差异，则墨水转移的确是有效的，并且这证实了连接到流体电路的非空墨盒30的存在。在没有差异观察到差异的情况下，墨盒30是空的或者不存在。

墨盒和中间罐之间的墨水的转移的控制：

在容器10的水平允许并且存在新的墨盒时（假设已知其最大含量），控制器能确定将墨盒的含量转移到罐里。发生了多次转移，并监控每次转移时容器中的水平，以免溢出主罐10。

在步骤2中，上述功能的步骤2和3多次与更显著的墨水量相联系，以限制转移的次数。

继续该处理，直到罐的水平不再发展：墨盒于是完全地被转移，或者直到水平超过安全值，在这种情况下，墨盒的容量与预料的不一样。

溶剂盒40的完全清空的测试：

在添加了旨在校正墨水的粘性的溶剂时执行该测试。

如上所述，从墨盒40添加溶剂，以填充溶剂罐14，直到它溢出到其中水平变化被测量的测量罐12。如果没有观察到该水平变化，则溶剂盒40为空。

一旦新的墨盒请求添加溶剂，则溶剂盒的改变自动地复位情况。

用于在喷射的停止和开始期间清洗头的溶剂的加压：

如上所述，仅在喷射的停止和开始期间需要向头提供加压溶剂，通常每天一到两次。

隔膜泵41用于仅仅在喷射的这些停止/开始期间对溶剂加压。

对于该操作，溶剂总是取自溶剂罐14（电磁阀42在位置NO（2-3）），其在下一次添加溶剂时再被填充，以校正粘性。

选择泵41的性能，使得：

·按照与墨水在头处为了印刷（大约2到3条）所必须具有的压力的相同量级来提供压力；

·它提供必要的流动，以便通过节流器45重复利用溶剂罐14中的溶剂；

·它提供足够的流动，以便通过生成器2的喷嘴发出喷射。

然而，如发明人已知的，这种隔膜泵产生非常明显的压力波动，通常大约1条（bar）。发明人因而认为，在没有特殊装置的情况下，这些压力变化将引起喷射的有害的不稳定性。因此，发明人定义了如下实施的简单减振装置。

在加压溶剂并且在溶剂传送外部的操作之前，电磁阀43打开足够长的时间，使得腔46通过校准液压节流器45在重力作用下清空到溶剂罐14。

一旦电磁阀43关闭，则腔46中的气泡保持在溶剂传送泵41下游的溶剂电路中。

在泵41打开时，溶剂-头电磁阀起初并未打开：由隔膜泵41产生的过量压力波动由节流器45有关的气泡构成的减振装置减振。

在压力在一定时间之后已经稳定时，在停止/开始先后顺序期间可以使用加压溶剂。实际上，该性能足以在打开溶剂-头电磁阀6时获得定向且稳定的溶剂喷射。

使用所描述的系统，可以使用控制器200进行：

-在考虑了存在于主罐的墨水和外部墨盒30的新墨水的印刷机中，实时确定可用墨水的精确体积VE（t）。如上所述，通过控制器来完成墨水的管理，使得一旦中间罐11中的可用体积至少等于墨盒30的标准体积，则外部墨盒30完全地被转移到中间罐。在使用部分被清空的墨盒的情况下，计算的墨水总体积可能是错误的，但是一旦通过存在于罐中的墨水的精密测量转移了墨盒，则该情形能自我校正。这是在没有打断向头提供墨水的风险的情况下完成的，这是因为，触发了外部墨盒的转移，而仍然有最小数量的可用墨水，通常是150cc。

-在生产之前，确定印刷墨水的墨滴的精确平均体积，以通过测量在具有已知滴数的信息的印刷的控制周期内消耗的墨水体积，用喷射的标称理论尺寸（喷嘴直径、喷射速度、和墨滴频率）来校正评估的墨滴的理论体积。

在存在或不存在溶剂盒40的情况下，确定在滑动周期T内消耗的平均溶剂体积CSm（t），以调整墨水的质量；

-在内部溶剂罐14中，实时确定可用溶剂的体积VS（t）。只要外部溶剂盒40不空，该体积就是最大的。在相反的情况中，通过推断用于校正墨水质量的溶剂的精确测量体积和用于清洁头的溶剂的已知体积，来计算该值。后者在生产阶段通常是不存在的。

控制器200由电子板（材料）和嵌入式软件构成。尤其是，电子板集合了电子接口，使得可以根据软件控件来激活墨水电路100和头的致动器，并向软件控件提供来自传感器或检测器的可用数据。电子板还包括连接到通常的外部设备（RAM、PROM、I/O...）的微处理器，允许实施嵌入式软件。尤其是，这执行了在上面解释的各种处理和序列。

控制器200适于计算固定时期T的用来印刷的墨水的平均消耗。为此，控制器包括电子计数器，使得可以对时段T期间实际偏转的用于印刷的墨滴计数，并且知晓墨滴的体积，控制器然后能够计算相应的平均消耗。墨滴形成频率（其可能暂时等于印刷的墨滴的频率）过高（大约100kHz），而不能在没有昂贵的大容量的处理器的情况下被软件处理。因此，控制器设置有硬件计数器，该计数器被提供了来自驱动头的充电电极7的电荷放大器的信号。在电荷电压大于以下值的情况下信号被送往计数器以增加其值：即，在该值以下偏转不允许墨滴从回收槽3出来。

计数器有有限容量：因此，其优选地被提供用于询值，并且以由慢速的板的处理器固定的周期对其重新初始化。为了获得在非常长时段T期间偏转的墨滴的计数，处理器从计数器积累了连续的值。

有利地，控制器还使用计数器来检测由（例如）生产线停止引起异常长的印刷停止，以便在墨水消耗平均中对此不予考虑，并且在生产恢复时，保持一致的值。

利用不同的可用数据，控制器能计算墨水自治。

图3的流程图解释了操作的进程。用于图表的周期持续时间仅是用于说明并且在不背离本发明范围的情况下能够被适应。

当硬件在步骤1中对500ms期间内偏离的墨滴计数之后，在步骤2中，在10s的时段T内积累大量的印刷墨滴。如果该值小于或等于可能无效（null）的阈值N，则在步骤3中认为，印刷停止，并且保持先前计算的平均消耗。相反，如果该值大于极限，则考虑墨滴体积，在步骤4中更新一小时内的滑动平均消耗Cem。知道了那一刻印刷机的可用墨水体积VE，在步骤5中，计算墨水自治：AE=VE/CEm。

控制器还能够计算那一刻具有印刷机中的可用溶剂的最小保证体积VS的溶剂自治AS，以及在期间内连续计算的平均溶剂消耗CSm：AS=VS/CSm。

在图4中，已经示出了作为根据本发明的操作员界面的组件的LCD（液晶显示器）屏幕的再现。

例如，优选地，LCD屏幕设置有允许操作员通过手动地选择出现在屏幕上的与命令有关的图形对象，或者通过拖放图形元素以将其定位在给定的图形文本以编辑待印刷的消息或为命令分配参数，以便允许操作员与印刷机交互。

根据本发明的屏幕301由多个窗口组成，其综合地提供有关过程中的产品期间的印刷、对于操作员有用的主要信息。因此，其包括：

-信息上带302，具有显示在根据信息类型而不同的彩色背景上的时间和日期：还可以出现白色的注释、橙色的告警、或红色的问题；

-下带303，含有提供访问配置屏幕的按钮以及印刷机的开始/停止按钮；

-屏幕的大部分由标签形式的区域304构成，在该区域，在印刷期间背景为绿色，在印刷停止（从远处可见）时背景为灰色。在该标签中，发现了关于进行中的印刷的主要元素：

*具有动画标志的印刷状态305，在印刷期间，在消息的频率，

*被选择用于印刷的信息306的名称，

*具有指定的放大倍率308的信息的预览307，

*提供关于进行中的生产的实时信息的用户可配置空间309。例如，印刷产品计数器、比率...，

*印刷的开始/停止按钮310，

*窗口311，实时合成与耗材有关的信息，其中发现对于墨水和溶剂的商业参考，柱形图，其表明印刷机中的可用的耗材流体的水平以及以使用时间为单位的（对于墨水的印刷，用于溶剂的带有操作喷头的印刷机）从之前描述的由墨水和溶剂所获得的自治。该窗口能够以印刷的产品的数量来显示墨水自治。

Claims (5)

1.一种用于确定设置有印刷头(1)的连续喷墨印刷机的耗材流体中的自治的系统，包括： 

用于测量墨水量的系统，包括： 

可拆卸的墨盒(30)； 

第一罐(11)，具有在其整体高度上已知的部分S1，并适于填充墨水，并向所述印刷头提供加压的所述墨水，并分别回收来自所述头以及未用于印刷的所述流体； 

第二罐(12)，具有在其整体高度上已知的部分S2，并且其底部通过包括完全关闭的第一阀(33)的第一液压管路(L1)与所述第一罐的底部液压连接，所述第二罐包括适于在所述第二罐的整体高度上连续检测流体高度的连续水平传感器(15)，所述第一罐和第二罐的内部处于同样的气压， 

装置(L1，32，31，33，L10)，用于分别建立从所述可拆卸的墨盒(30)和所述第二罐到所述第一罐的墨水的强制液压连通，以便完全清空所述第二罐和所述墨盒； 

控制装置，适于执行所述第一阀(33)的打开，一旦完成了对所述第二罐的完全清空，以便通过所述第一罐和第二罐之间的连通器来建立相同高度H的填充； 

计算装置，适于根据所述连续水平传感器对所述相同高度的检测以及所述部分S1和S2，确定所述第一罐和所述第二罐中含有的墨水的总体积(V_E)； 

用于确定平均墨水消耗的系统，包括： 

用于确定来自所述头射出的喷射的墨滴的体积的装置； 

电子计数器，连接至所述头的充电电极，通过与施加到所述充电电极的电荷电压比较，对由所述头的偏转电极偏转的墨滴数量进行计数； 

数字装置，用于积累在时段T内由所述计数器计数的值； 

计算装置，通过将所述时段T内计数的墨滴数乘以墨滴的体积，确定所述平均墨水消耗(Cme)； 

计算装置，用于通过将所述墨水的体积除以所述平均墨水消耗，来确定墨水自治(AE)。 

2.根据权利要求1所述的用于确定耗材流体中的自治的系统，其中，所述测量系统包括： 

第三罐(13)，具有在其整体高度上已知的部分S3，所述第三罐通过具有完全闭合的第二阀(18)的第二液压管路(L2)连接至所述第一罐(11)，使得建立从所述第一罐到所述第三罐的强制液压连通，所述第三罐的底通过包括校准液压节流器(17)的第三液压管路(L3)与所述第二罐的底连续液压连接，所述第三罐还被设置为能够溢出到所述第一罐(11)； 

装置(L2，18，20)，用于建立从所述第一罐到所述第三罐的强制液压连接； 

并且其中，所述控制装置适于在从所述第一罐到所述第三罐的强制液压连通期间连续地执行所述第二阀(18)的打开，直到通过溢出到所述第一罐而在所述第三罐中建立了恒定液面，并且所述控制装置适于一旦完成了对所述第二罐的完全清空并且在所述第三罐中建立了所述恒定液面则连续地执行所述第二阀(18)的完全关闭，从而，一方面通过所述第一罐、第二罐和第三罐之间的连通器建立相同高度的填充，另一方面，墨水以恒定压力通过所述校准液压节流器(17)流动； 

并且其中，所述测量系统的所述计算装置一方面适于根据所述连续水平传感器对所述相同高度H的检测和所述部分S1、S2和S3确定三个所述罐(11，12，13)中含有的墨水体积，另一方面，所述计算装置适于根据在所述墨水以恒压压力流过所述校准液压节流器时由所述连续水平传感器测量的作为时间函数的、水平的演进来确定所述墨水的粘性μ，因此，所述测量系统还构成用于印刷的所述墨水的粘度计。 

3.根据权利要求2所述的用于确定耗材流体中的自治的系统，其中，所述测量系统还包括： 

第四罐(14、40)，具有在其高度上已知的部分S4，适于用溶剂填充， 

装置(L4，42，41)，用于建立从所述第四罐(14)到所述第二罐(12)的强制液压连通，以将溶剂带入所述第二罐，其中，所述测量系统的所述计算装置还适于根据对计算出的所述墨水的粘性μ的认知来确定带入所述第二罐的溶剂的高度h’，其中，所述测量系统的所述控制装置适于一旦所述连续水平传感器(15)检测到所述高度h’，则通过强制液压连通来中断溶剂到达所述第二罐，所述确定系统还包括： 

计算装置，通过在时段T’内积累溶剂体积，确定平均溶剂消耗(Cms)，以校正通过乘以放到所述第二罐的部分S2的溶剂高度h’并除以在所述时段T’期间积累的这些溶剂体积获得的所述墨水的粘性， 

计算装置，通过将所述第四罐中含有的溶剂体积(Vs)除以平均溶剂消耗(Cms)来确定溶剂自治(AS)。 

4.根据上述权利要求中任一项所述的用于确定耗材流体中的自治的系统，其中，所述控制装置、计算装置、计数器以及所述计数器的积累装置集成至同一控制器(200)。 

5.一种连续喷墨印刷机，实现根据权利要求3所述的用于确定耗材流体中的自治的系统，包括适于以印刷小时数或对于给定印刷条件要被印刷的剩余产品数可视化地显示所述墨水自治(AE)和溶剂自治(AS)这两者的用户界面。