CN103287112A - 一种适宜白墨水使用的新型自动循环供墨系统 - Google Patents

Abstract

堵头、分层、断墨、漏墨等印刷故障一直是困扰喷墨打印机行业的世界性技术难题，本发明在现有技术基础上，开发出一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，该系统应用TRIZ创新原理，集成多项提高白墨稳定性的机械和物理方法，能将外置墨盒和打印机墨盒底部墨水自动循环转化为混合性好，无沉淀，无空气的优质打印墨水。经对比试验，验证了本发明具有系统设计独特、新颖，无须人手操作，设备启动后，立即进入稳定的工作状态，有效防止白墨中TiO2沉淀与分层；外置墨盒具有再生稳定性高的新墨功能，可以减少高达80%以上的墨水浪费，从而大幅降低运作成本；实现无故障运行，达到高的生产率和出色的图像质量，为大型数码直印机的量产化提供契机。

Description

一种适宜白墨水使用的新型自动循环供墨系统

技术领域

本发明涉及打印机连续供墨系统领域，具体涉及一种适宜白墨水使用的新型自动循环供墨系统。

背景技术

近几年来，喷射墨水有了长足发展，且已扩展至宽幅甚至超宽幅印刷工艺中。尽管大幅面印刷有多种印刷技术，包括丝网印刷、胶版印刷、电子成像以及热转印技术等，但对于最终用户，喷墨技术更拥有毋庸置疑的优势。这项技术满足了个性化印刷，省略了预印工艺，降低了油墨损耗。随着非白色承印物用量的逐渐增多，如彩色纸张、纺织品、木制品、金属制品、铝箔、甚至石头等上的彩色喷绘，都需要用白色墨水（以下简称白墨）打底，这就促使白墨打印迅速发展起来。但目前它的发展并没有其他彩色墨水那样顺利，主要是白墨非常难以分散和容易沉淀，极易导致打印头堵塞、分层等印刷故障，一直是喷墨打印机行业内的未能解决的世界性技术难题。

为攻克白墨在印刷过程中出现的问题，据报导，目前主要从两方面入手，一是改善白墨的物理化学参数，如采用纳米色浆分散生产技术，提高白墨中颜料（学名TiO2或称钛白粉）的稳定性，但直到目前，市场上几乎没有一种白色墨水品质是完全稳定的，包括据称是真正拥有生产白墨技术的美国Dupont和中国Jetcolour.公司，品质只能说可以用吧了，打印几小时，就得马上清洗打印头，加以价格昂贵，促使各种各样廉价白墨充斥市场，鱼目混珠，真假难辨。这是因为白墨中TiO2的化学结构比较特殊，使得它比普通颜料的比重要大很多，难以在墨水中保持悬浮状态，需要不断摇动，避免TiO2颗粒凝聚现象发生，保持分散稳定的状态；但斥巨资研发，又得不偿失，这是一些大公司所不愿意做的。二是采用机械振动方法，降低TiO2颗粒的沉降几率，提高稳定性，如比利时爱克发印艺公司于2007年向我国知识产权局申报的“用于喷墨打印机中循环供墨系统的墨水脱气”的发明专利（专利号：200780048340）；汤振动华申报的“一种大型打印机供墨系统”（CN200820202008） 的实用新型专利等，都提出采用强制流动的方法（在连续供墨系统中增加回流泵、蠕动泵、溢流瓶、脱气循环通道等部件）提高胶体的流动性，达到减少胶体颗粒沉淀、消除气泡、漏墨、节约墨水等问题，但是因结构、控制比较复杂、未能解决白墨中大比重TiO2微粒的沉降问题，至今这些专利都未见实际应用的报导。本专利，正是针对上述存在问题，开发的一种适宜任何白墨使用的不堵头、不分层、不断墨、不漏墨的新型自动循环供墨系统。

发明内容

（一）理论根据

白墨是TiO2悬浮于的溶剂中的一种稳定性极差的疏水性胶体，TiO2既是制约白墨质量又是制约胶体稳定性的关键物质，提高白墨质量，必须多加TiO2，形成饱和度高的胶体，但浓度增加，伴随胶体粘度提高，则加速TiO2凝聚沉降，堵头与分层同时存在，既造成打印头堵塞，又造成打印质量下降。因此，提高胶体稳定性，消除TiO2的凝聚沉降是白墨印刷中的关键技术问题。对此，本专利应用TRIZ（解决发明问题理论与方法），从因果分析入手，解析出的白墨中改善或恶化稳定性的主要技术矛盾，是TiO2在胶体中的分散度问题，分散度越高，胶体越稳定。对照矛盾矩阵表，改善或恶化稳定性可以应用4个发明创新原理，即物理化学参数改变原理、借助中介物原理、柔性物体或薄膜原理、机械振动原理。其中除物理化学参数改变原理涉及白墨新品种的开发外，其他三个发明创新原理都是本专利可以应用的原理。

鉴于白墨的极不稳定性，打印过程中堵头，分层、断墨几乎是同时出现，仅用单一的机械振动原理与方法是很难凑效的，必须集成多个发明创新原理的多种方法，才可能收到预期的功效。本专利从分析提高胶体稳定性入手，用简单易行的物理与机械方法，在自动循环供墨系统中开发出3个技术创新方案：一是在外置墨中配置直插底部的搅拌振动棒，振动程度确保在输送墨水的底层形成白墨振动、保持高分散性的局部稳定环境。二是在注墨管与抽墨管中配置功率可调的注墨蠕动泵与抽墨蠕动泵，达到从外部墨盒输送到打印机墨盒底部墨水以及从打印机墨盒上部抽出到外置墨盒顶部的墨水，在新输入墨水与原有墨水接触面产生强烈地混合与掺杂，形成振动搅拌效应，创造胶体局部稳定的环境局部。三是为在外置墨盒与打印墨盒中的墨水营造局部稳定的环境，将抽墨管与注墨管的管径、高差、位置进行合理匹配、设计参数要求：①抽墨管的内径大于注墨管内径，确保在注墨时高出打印机墨盒规定液面的含气泡稳定性差的墨水立即抽到外置墨盒顶部液面，打印盒顶不出现漏墨现象；②注墨管两端管口，一端插入外置墨盒底部，另一端插入打印机墨盒打印头的底部，确保在两个墨盒的底部，营造白墨稳定的局部优化环境；③在打印机墨盒插入注墨管与抽墨管的位置高差，等于装满墨水的高度，使打印机墨盒处于满墨状态下工作，尽可能减轻外界各种自然与人为因素干扰，确保在打印机墨盒底部打印头工作界面的白墨处于分散性与饱和度最佳的稳定状态态，形成最优的局部打印环境，一举攻克了白墨在印刷时出现的堵头、分层、断流、漏墨等三个技术难题，达到了打印顺畅，图象质量提高、延长打印头使用寿命、最大限度减少墨水浪费、提高生产率等多项功能效果。不仅适用于白墨，也适用于其他任何墨水，特别是可以在劣质的白墨中，连续打印出高质量的图象。

（二）实施方案

本发明所要解决的技术问题是：基于上述理论根据提供的一种适宜白墨使用的新型自动供墨系统，能够有效解决任一种白墨在连续打印中出现的堵头、分层、断墨、漏墨等系列技术问题，经在PLTA3-UV打印机上进行了应用本专利的改装机与原装机的对比打印试验，进一步验证了本发明具有系统设计独特、新颖，无须人手操作，设备启动后，自动进入打印稳定的工作状态；白墨在两系统中的逆向运动和连续的搅拌振动，有效防止白墨中TiO2沉淀与分层；外置墨盒具有再生稳定性高的新墨功能，可以减少高达80%以上的墨水浪费，从而大大降低运作成本；在整个运作过程可以实现无印刷故障运行，达到最高的生产率和最出色的图像质量；配置本发明后，能够真正实现大型数码直印机的量产化功能。

本发明采用的技术方案是：一种适宜白墨使用的自动循环供墨系统是由容量大的外置墨盒墨水循环系统与容量小的打印机墨盒墨水循环系统组成；在外置墨盒内配独立驱动、插入到墨盒底部的搅拌振动棒；在注墨管路上配置微型注墨蠕动泵，管的一端插入外置墨盒中心位置的底部，另一端插入正对打印机墨盒底部的打印头上方位置；在抽墨管路上配置微型抽墨蠕动泵，管一端插入打印机墨盒上部墨水的接触处，另一端插入外置墨盒上部墨水的接触处；两个墨盒系统经打孔、走线、接线将注墨管与抽墨管连接为一个整体，改装为新型自动循环供墨系统；为提高系统功能，在系统中集成多项提高白墨搅拌振动的物理和机械方法，使外置墨盒与打印机墨盒底部层面（接触打印头的层面）的墨水处于恒定的、自动循环振动的最佳稳定状态，通过独特设计的物理参数，在外置墨盒和打印机墨盒的局部空间，产出动态的高稳定、高质量墨水，达到打印顺畅，消除不堵头、不分层、不断墨、不漏墨等印刷故障的技术效果。

上述方案中，在外置墨盒中配置独立驱动的搅拌振动棒，直插墨盒底部，深度与注墨管深度保持同一水平，其搅拌振动强度，能够确保注墨管的吸墨口层面墨水形成搅拌振动、产生的高稳定墨水（新墨），源源不断的注入到打印机墨盒。外置墨盒墨水更新一次时间为30分钟。

上述方案中，经外置墨盒底部产生的高稳定性新墨，强制吸入到注墨管，经可调注墨蠕动泵注入到打印机底部打印头上方，与原有墨水产生强烈混合与掺杂，形成振动搅拌效应，在打印头局部层面连续产出无沉淀，无分层、无空气的优质白墨供打印使用；而打印机原有墨水（旧墨）向上运动，超过规定高度后，经抽墨管立即返回到外置墨盒，杜绝打印机墨盒漏墨现象的出现。注墨蠕动泵的效率：10毫升/每分钟（可调整，选配），功率：20w以下，打印机墨盒墨水更新一次的时间为5分钟。

上述方案中，经打印机墨盒顶部高于规定高度的含气泡墨水强制抽出，经抽墨管路的抽墨蠕动泵强制返回到外置墨盒顶部的上层墨水中，两种不同速的墨水，产生冲击混合，在搅拌振动棒的共同作用下，使返回外置墨盒上部的不稳定墨水在向下流动过程中，空气排出、凝聚颗粒破碎，逐渐转化为稳定性好的墨水，起到再生旧墨（打印机墨盒抽出的墨水）的功能作用。抽墨蠕动泵的效率：10毫升/每分钟（可调整，选配），功率：20w以下。外置墨盒墨水更新一次时间为30分钟。

上述方案中，为营造外置墨盒与打印墨盒中墨水的局部稳定环境，将抽墨管与注墨管的管径、高差、位置进行合理匹配、其设计参数为：①抽墨管的内径大于注墨管内径，既抽墨强度大于注墨强度，确保在注墨时高出打印机墨盒规定液面的含气泡稳定性差的墨水立即抽到外置墨盒顶部液面，防止打印机墨盒墨水溢出；②注墨管两端管口，一端插入外置墨盒底部，另一端插入打印机墨盒底部打印头的上方，为营造两个墨盒底部的高稳定态白墨提供的环境条件；③在打印机墨盒插入注墨管与抽墨管的位置高差，等于装满墨水的高度，使打印机墨盒处于满墨状态下工作，尽可能减轻外界各种自然与人为因素干扰，确保在打印机墨盒底部打印头工作界面的白墨处于恒定不变的稳定状态。

上述方案中，由于充分利用了不增加部件的物理参数，结构简单、造价低廉，易于推广和普及。

附图说明

图1为白墨自动循环供墨系统结构示意图，图中图中1为外置墨盒，2为搅拌振动棒，3为注墨管，4为微型注墨蠕动泵，5为打印机墨盒，6为打印喷头，7为抽墨管，8为微型抽墨蠕动泵，9为墨水，10为排气孔。

具体实施方案

如图1所示，装有本发明的打印机进入工作状态后，所有确保局部白墨稳定的物理与机械方法同时启动运作。现将其分步解析如下：1中墨水，经2搅拌振动，在底部产出稳定性好的新墨，吸入注墨管3，经注墨蠕动泵4强制连续注入打印机墨盒（5）底部正对打印头（6）的上方，与打印机墨盒底部的原有墨水，因流速不同，产生冲击混合，起到搅拌振动效应的作用，在打印头上方营造出确保顺畅打印的稳定性高的白墨层面；原有墨水向上逆流运动，当超出规定高度时，将带部分空气的多余墨水抽入抽墨管（7），经抽墨蠕动泵（8）强制回流到外置墨盒上部墨水中，两墨水产生冲击混合，与此同时在搅拌振动棒搅拌振动的作用下，使向下运动墨水的稳定性渐进改善，到达底部时，又形成稳定性好的新墨，如此连续循环，在打印机墨盒分系统中，经向上逆流运动，将稳定性差墨水连续抽回到外置墨盒，而在外置墨盒分系统中，上部稳定性差的墨水，在向下运动中，经搅拌振动，渐进改善墨水稳定性，在底部吸墨口处，又形成稳定性好的新墨。如此自动循环，就能在整个连续打印过程中实现最高的生产率和最出色的图像质量。经对比试验，验证了系统的上述技术效果。

Claims (6)

1.一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，其特征在于：自动循环供墨系统是由容量大的外置墨盒循环分系统与容量小的打印机墨盒循环分系统组成；在外置墨盒内配独立驱动、插入到墨盒底部的搅拌振动棒；在注墨管路上配置微型注墨蠕动泵，管的一端插入外置墨盒中心位置的底部，另一端插入正对打印机墨盒底部的打印头上方位置；在抽墨管路上配置微型抽墨蠕动泵，管一端插入打印机墨盒上部墨水的接触处，另一端插入外置墨盒上部墨水的接触处；注墨管与抽墨管经打孔、走线、接线，将两个墨盒系统连接为一个整体，改装为新型自动供墨系统，为提高系统功能，在系统中集成多项提高白墨搅拌振动的物理和机械方法，使外置墨盒与打印机墨盒底部层面（接触打印头的层面）的墨水处于恒定的、自动循环振动的最佳稳定状态，通过独特设计的物理参数，在外置墨盒和打印机墨盒的局部空间，产出动态的高稳定、高质量墨水，达到打印顺畅，消除不堵头、不分层、不断墨、不漏墨等印刷故障的技术效果。

2.根据权利要求1所述的一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，其特征在于：在外置墨盒中配置独立驱动的搅拌振动棒，直插墨盒底部，深度与注墨管深度保持同一水平，其搅拌振动强度，能够确保注墨管的吸墨口层面墨水形成搅拌振动、产生的高稳定墨水（新墨），源源不断的注入到打印机墨盒。

3.根据权利要求1-2所述的一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，其特征在于：经外置墨盒底部产生的高稳定性新墨，强制吸入到注墨管，经可调注墨蠕动泵注入到打印机底部打印头上方，与原有墨水产生强烈混合与掺杂，形成振动搅拌效应，在打印头局部层面连续产出无沉淀，无分层、无空气的优质白墨供打印使用；而打印机原有墨水（旧墨）向上运动，超过规定高度后，经抽墨管立即返回到外置墨盒，杜绝打印机墨盒漏墨现象的出现，注墨蠕动泵的效率：10毫升/每分钟（可调整，选配），功率：20w以下，打印机墨盒墨水更新一次的时间为5分钟。

4.根据权利要求1-3所述的一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，其特征在于：经打印机墨盒顶部高于规定高度的含气泡墨水强制抽出，经抽墨管路的抽墨蠕动泵强制返回到外置墨盒顶部的上层墨水中，两种不同速的墨水，产生冲击混合，在搅拌振动棒的共同作用下，使返回外置墨盒上部的不稳定墨水在向下流动过程中，空气排出、、凝聚颗粒破碎，逐渐转化为稳定性好的墨水，起到再生旧墨（打印机墨盒抽出的墨水）的功能作用，抽墨蠕动泵的效率：10毫升/每分钟（可调整，选配），功率：20w以下，外置墨盒墨水更新一次时间为30分钟。

5.根据权利要求1-4所述的一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，其特征在于：为营造外置墨盒与打印墨盒中墨水的局部稳定环境，将抽墨管与注墨管的管径、高差、位置进行合理匹配、其设计参数为：①抽墨管的内径大于注墨管内径，既抽墨强度大于注墨强度，确保在注墨时高出打印机墨盒规定液面的含气泡稳定性差的墨水立即抽到外置墨盒顶部液面，防止打印机墨盒墨水溢出；②注墨管两端管口，一端插入外置墨盒底部，另一端插入打印机墨盒底部打印头的上方，为营造两个墨盒底部的高稳定态白墨提供的环境条件；③在打印机墨盒插入注墨管与抽墨管的位置高差，等于装满墨水的高度，使打印机墨盒处于满墨状态下工作，尽可能减轻外界各种自然与人为因素干扰，确保在打印机墨盒底部打印头工作界面的白墨处于恒定不变的稳定状态。

6.根据权利要求1-4所述的一种适宜白墨使用的新型自动循环供墨系统，其特征在于：由于充分利用了不增加部件的物理参数，结构简单、造价低廉，易于推广和普及。

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