CN105564034A - 打印装置及头保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种打印装置及头保护方法。打印装置包括：打印头；盖单元，其被配置为给包括打印头的喷嘴的部分加盖以形成小空间；以及供给单元，其被配置为向小空间供给用于保护喷嘴的气体，其中，供给单元对要与小空间连接的其他空间充气以使该其他空间具有与小空间中的压力不同的压力，并通过释放充气而生成的气流向小空间供给气体。

Description

打印装置及头保护方法

技术领域

本发明涉及一种能够使用加湿气体防止打印头干燥的打印装置。

背景技术

在喷墨打印装置中，在长时间没有从打印头排出墨水时，喷嘴中的墨水的粘度会增加。这会造成喷嘴的堵塞。根据日本特开第2012-245793号公报，给包括线状打印头的喷嘴的部分加盖以形成小空间(排出空间)，并向该小空间供给通过供给单元(加湿机构)生成的加湿气体。因此，保持了喷嘴的湿度，并抑制了喷嘴的干燥。

然而，在从供给单元向小空间低速供给加湿气体的情况下，喷嘴的加湿会消耗较长的时间。这不能提高加湿效率。此外，低速供给加湿气体可能在加湿气体到达小空间之前的中段路径处引起加湿气体的液化。因此，不能充分保持喷嘴的湿度，并且不能保护喷嘴。随着打印头长度的加长，以上问题变得更为显著。

发明内容

本发明针对一种能够在短时间内供给用于保护打印头的喷嘴的气体的打印装置。

根据本发明的一方面，一种打印装置包括：打印头；盖单元，其被配置为给包括所述打印头的喷嘴的部分加盖以形成小空间；以及供给单元，其被配置为向所述小空间供给用于保护所述喷嘴的气体，其中，所述供给单元对要与所述小空间连接的其他空间进行充气以使该其他空间具有与所述小空间中的压力不同的压力，并通过释放所述充气而生成的气流向所述小空间供给所述气体。

根据本发明的另一方面，一种头保护方法，所述头保护方法包括：给包括头的喷嘴的部分加盖以形成小空间；在要与所述小空间连接的其他空间中生成用于保护所述喷嘴的气体；使所述小空间和所述其他空间之间产生压差；以及通过释放所述压差而生成的气流向所述小空间供给所述气体。

根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1A、图1B和图1C是例示包括加湿机构的打印装置的整体配置的图。

图2A、图2B和图2C是各例示供给单元(生成单元的外围)的配置的放大图。

图3是例示从底部观看时一个打印头的喷嘴面的图。

图4A和图4B是例示通过给喷嘴加盖形成小空间的图。

图5是例示打印装置的控制系统的框图。

图6是例示头保护操作的顺序的流程图。

图7A、图7B、图7C和图7D是例示头保护操作的图。

图8是例示存在减压充气和不存在减压充气之间的喷嘴保护的差异的表格。

图9是例示空间S1的减压充气的优势的图表。

具体实施方式

描述根据本发明的示例性实施例的打印装置。图1A、图1B和图1C是例示包括加湿机构的打印装置1的整体配置的图。图1A是打印装置1的透视图。图1B是从与片材输送方向(X)垂直的方向(Y)观看时打印装置1的剖面图，而图1C是从片材输送方向(X)的下游侧观看时打印装置1的剖面图。

打印装置1包括片材输送系统和打印单元100。片材输送系统处理用作记录介质的片材，而打印单元100通过向输送中的片材排出墨水而在该片材上形成图像。片材输送系统包括用于逐一进给堆叠的片材(裁切的片材)的进给单元107、用于向打印单元100输送片材的输送单元104以及用于排出打印的片材的排出单元108。输送单元104包括沿路径排列的多个辊对。各辊对包括驱动辊104a和从动辊104b，并以在二者间夹持片材的状态而旋转。

打印单元100包括分别针对青色、品红色、黄色和黑色(CMYK)这四种颜色的打印头101C、101M、101Y及101K(共同称为打印头101)。各打印头101是喷墨式线状头，并包括形成在覆盖全幅片材的区域中的喷嘴。片材106依次经过打印头101C、101M、101Y及101K，因此通过线式打印方法在片材106上形成彩色图像。喷墨打印可以包括气泡喷射(bubblejet，商标)方法、使用压电元件的方法、使用静电元件的方法以及使用微机电系统(MEMS，microelectromechanicalsystem)元件的方法中的任何一种方法。通过排出单元108将打印有图像的片材106排出到托盘上，在该托盘上片材106一个叠一个地堆叠。

打印装置1还包括加湿单元700和盖单元109。加湿单元700生成并供给加湿气体以防止打印单元100的各打印头101的喷嘴干燥(墨水增稠)。盖单元109给设置有各打印头101的喷嘴的平面(喷嘴面)加盖以形成小空间，以将从加湿单元700供给的加湿气体限制在该小空间中。因此，在没有使用打印头时，通过加湿气体来保护暴露于该小空间中的喷嘴。这就防止了墨水排出不良。在本说明书中，将此种向加盖的小空间供给加湿气体用以喷嘴保护的操作称为“头保护操作”。

加湿单元700包括生成单元102、泵103、阀门110、气体流过的第一通道112(供给侧)以及气流流过的第二通道111(回收侧)。生成单元102生成湿度比打印装置1的安装环境的湿度更高的加湿气体。泵103产生气流。能够打开及关闭阀门110来阻挡气体的流动。在第二通道111的中部配置阀门110，而在第一通道112的中部配置泵103。可以在第二通道111中配置泵103，而可以在第一通道112中配置阀门110。可以分别在第二通道111和第一通道112中配置泵103和阀门110。可选地，可以在第一通道112中或第二通道111中配置泵103和阀门110二者。

供给侧上的第一通道112在远离泵103的位置处分支为多个通道。分支的通道与多个打印头101中形成的各小空间相连接。经由泵103向多个打印头101的小空间供给由生成单元102生成的加湿气体。生成单元102、第一通道112、第二通道111、泵103及阀门110形成供给单元，该供给单元生成加湿气体并将所生成的气体供给至小空间用以保护打印头。下面将详细描述小空间。

打印头101的小空间与在靠近阀门110处合成为一条通道的各第二通道111相连接。经由阀门110使这一条通道与生成单元102相连接。经由阀门110通过生成单元102回收从多个打印头101各自的小空间流向第二通道111的加湿气体。

图2A、图2B和图2C例示了供给单元(生成单元102的外围)的三个配置示例。图2A例示了供给单元的第一示例。生成单元102存储加湿液体302(在此示例中是“水”)。在加湿液体302的水面下方使第二通道111和生成单元102连接，而在加湿液体302的水面上方使第一通道112和生成单元102连接。生成单元102中配置的传感器105检测生成单元102中的温度和湿度。

图2B例示了供给单元的第二示例。与图2A中所例示的第二通道111和生成单元102的连接不同，在加湿液体302的上方使第二通道111和生成单元102连接。图2C是供给单元的第三示例。根据图2A和图2B中例示的阀门110和泵103的位置来切换所述阀门110和泵103的位置。在图2C中，在第一通道112和第二通道111中分别配置阀门110和泵103。

在图2A所示的示例中，从第二通道111流入到生成单元102的气体变成许多气泡303。这些气泡303在加湿液体302中上升。此时，气泡中气体的湿度增加。这就导致生成具有高湿度的加湿气体。在图2B所示的示例中，从第二通道111流入到生成单元102的气体经过加湿液体302的上方的空间。这就增加了气体的湿度，从而生成具有高湿度的加湿气体。在图2C所示的示例中，在驱动泵103时，将气体从第二通道111引出并注入到生成单元102中。然后，气体通过加湿液体302上方的空间，从而生成加湿气体。在图2A、图2B和图2C所示的任一示例中，泵103的驱动能够产生从生成单元102到第一通道112的加湿气体的流动。

这里，如果关闭阀门110，就堵塞了流入生成单元102的气体或从生成单元102流出的气体。在图2A和图2B中所示的各示例中，如果在阀门110关闭的状态下驱动泵103，则使生成单元102中加湿液体302上方的空间S1减压。另一方面，在图2C例示的示例中，如果在阀门110关闭的状态下驱动泵103，则使空间S1增压。

因此，在阀门110关闭的状态下驱动泵103以临时形成压力与覆盖喷嘴的小空间(后述)中的压力不同的其他空间。在本说明书中，将此种操作称为“充气”(charge)。通过减压充气而创建减压状态，而通过增压充气而创建增压状态。在本发明中，对与给打印头的喷嘴加盖的小空间相连接的其他空间进行充气及释放充气尤为重要。下文详细描述此种重要性。在图2A和图2B所例示的各示例中，如果在阀门110关闭的状态下反向驱动泵103(反向旋转泵电机)，则空间S1经受增压充气。另一方面，在图2C例示的示例中，如果在阀门110关闭的状态下反向驱动泵103(反向旋转泵电机)，则空间S1经受减压充气。

图3是例示从底部观看时一个打印头101的喷嘴面201的图。在喷嘴面201上形成喷嘴。各打印头101C，101M，101Y及101K具有相似的配置。在喷嘴面201上，以交错排列方式排列喷嘴芯片。喷嘴芯片包括一个方向上排列的预定数量的喷嘴202。排列多个喷嘴芯片，使得线状头包括以能够最大程度覆盖片材幅面的程度配置的喷嘴。密封部件203覆盖喷嘴面201的外围。密封部件203由包括柔性橡胶的材料构成。密封部件203用作相对于喷嘴面201向下突出的密封单元。喷嘴面201包括其一端上的孔204及其另一端上的孔205。第二通道111与孔204连接，而第一通道112与孔205连接。

图4A和图4B是例示通过给喷嘴加盖而形成小空间的图。图4A例示了可使盖单元109退避到驱动辊104a的下方的盖打开状态。图4B例示了盖单元109接触密封部件203并形成小空间的盖关闭状态。因此，存在如图4A和图4B例示的两种状态。

在盖打开状态中，通过包括电机的移动机构使面向喷嘴面201配置的盖单元109朝喷嘴面201移动，以接触密封部件203。在盖单元109接触密封部件203时，使包括喷嘴202的部分加盖，从而形成由密封部件203气密密封的小空间S2(图4B)。因此，盖打开状态转换到盖关闭状态。盖单元109和打印头101可以移动得彼此相对靠近。盖单元109和打印头101中任何一者或两者都可以相对于对方移动。

在盖关闭状态中(图4B)，经由孔205从第一通道112向小空间S2供给加湿气体，并且小空间S2充满了加湿气体。由于使用加湿气体覆盖了暴露于小空间S2的喷嘴，所以抑制了由于蒸发而导致的墨水增稠。将小空间S2中的加湿气体从孔204排出到第二通道111。

图5是例示打印装置1的控制系统的框图。控制单元1000包括中央处理单元(CPU)1001、只读存储器(ROM)1002、随机存取存储器(RAM)1003、专用集成电路(ASIC)1004、系统总线1005及模拟数字(A/D)转换器1006。ROM1002存储程序以执行包括加湿操作的整个装置的各种顺序。ASIC1004生成用于控制操作的控制信号。RAM1003包括图像数据的加载区及用于执行程序的工作区。系统总线1005连接各单元以在其间互相交换数据。A/D转换器1006从传感器105及其他传感器接收信号，并将接收的信号转换为数字信号。然后，A/D转换器1006向CPU1001供给数字信号。主机设备1007是用作图像数据的供给源的计算机。经由接口1008在打印装置1和主机设备1007之间传输并接收例如图像数据、命令及状态信号。驱动器1011驱动阀门110、泵103、盖电机1014、打印头101及打印装置1的其他驱动单元。

图6是例示执行用于向小空间进给加湿气体的头保护操作的顺序的流程图。图7A、图7B、图7C和图7D是例示头保护操作的图。通过图5中例示的控制系统执行头保护操作。

在通过向片材排出墨水而形成图像的打印操作中，盖单元109处于盖打开状态。在打印操作完成或向打印装置1发出关闭电源命令时，头保护操作开始并且执行图6中例示的顺序。

在步骤S101中，控制系统使盖单元109维持在执行打印操作时使用的盖打开状态中。在步骤S102中，控制系统关闭阀门110。如果已经关闭了阀门110，则阀门110按照原样保持关闭。阀门的关闭阻塞了气体从第二通道111流入生成单元102。这里，盖单元109处于盖打开状态(图7A)。

在步骤S103中，控制系统驱动已经停止的泵103。由于关闭了阀门110，因此关闭了空间S1。通过泵103排出空间S1内部的气体。这能够使空间S1逐渐减压。这里，盖单元109保持在盖打开状态中(图7B)。控制系统在预定的时间内(在此示例中是30秒)持续驱动泵103，因此空间S1经受足够的减压充气。在图2A和图2B例示的各示例中，泵电机向前旋转。在图2C例示的示例中，泵电机反向旋转。在任何一个示例中，泵电机旋转以使空间S1减压。

此种减压有效地增加了空间S1的湿度，由此生成加湿气体。加湿气体的生成效率主要取决于温度。温度越高，生成效率越高。生成单元102内部的温度根据打印装置1内部的温度以及打印装置1的安装环境的温度而波动。因此，可以根据在生成单元102附近配置的传感器105所检测的温度信息来改变充气操作时间。例如，如果温度是20摄氏度或更高，则将充气操作设置为30秒。如果温度低于20摄氏度，则将充气操作设置为45秒。由于传感器105能够检测温度和湿度，因此传感器105监视在空间S1中生成的加湿气体的湿度。

在步骤S104中，控制系统在驱动泵103的同时移动盖单元109，由此将盖单元109转换到盖关闭状态(图7C)。在盖关闭状态中，小空间S2是封闭的。因此，通过第二通道111和第一通道112环状地连接小空间S2和空间S1，从而形成一个封闭的循环路径。这里，空间S1仍然经受减压充气。

在步骤S105中，在盖单元109转换到盖关闭状态时，控制系统打开已关闭的阀门110。泵103保持驱动状态。因此，空间S1的减压充气被释放，由此通过从第二通道111向空间S1引入气体而在循环路径中生成强气流，以消除空间S1(负压)和小空间S2(大气压)之间的压差。通过此气流，不停地向小空间S2进给在生成单元102中生成的加湿气体。由此，小空间S2充满了加湿气体(图7D)。

这里，将阀门110打开短时间(这里是1秒)，然后再次关闭。当打开阀门110时，立即生成大的气流。这能够使加湿气体充分地贯穿分布在小空间S2。由于阀门110被立即关闭，因此，生成单元102的减压充气没有被完全释放，即，剩余了一些减压充气。因此，缩短了再次获取目标减压所需的时间。这在重复执行充气操作时是有效的。

在步骤S106中，在达到预定次数之前(在此示例中是三次，共90秒)，控制系统重复充气操作和充气释放操作。如果达到了预定次数(在步骤S106中为“是”)，则控制系统停止驱动泵103并关闭阀门110。然后，头保护操作顺序结束。如果通过一次充气释放操作使小空间S2充分地充满了加湿气体，则可以省略步骤S106中的重复处理。如图7B中所例示的充气操作中设置的盖打开状态使喷墨头的喷嘴半月板(meniscus)维持良好的状态。在盖关闭状态下执行充气操作的情况中，通过泵103进给的加湿气体使小空间S2增压。这可能影响喷嘴前缘中的墨半月板(气液界面)。在这些实例中，可能不会影响半月板。在这种情况中，能够从最初就设置如图7C中例示的盖关闭状态，并能执行充气操作。

在一定时间或更长的一段时间内没有执行打印操作时，或在断开打印装置1的电源时，通过执行头保护操作使小空间S2充满加湿气体，并维持盖关闭状态。在这种情况下，由于不驱动泵103，并且在阀门110关闭的状态下气体是静止的，因此加湿气体几乎不会从小空间S2泄漏。因此，即使在长时间内不执行打印操作，也会抑制打印头101的喷嘴的干燥。

接下来，通过将本示例性实施例(存在减压充气)和比较示例(不存在减压充气)作比较来描述本示例性实施例的优势。图8是例示基于有无减压充气之间的比较的喷嘴保护结果(排出不良)中的差异的表格。这里，在执行头保护操作后确定墨水的排出状态(良好，不良)。在本示例性实施例中，在供给加湿气体时执行充气操作。另一方面，在比较示例中，不需要充气操作而仅通过泵向小空间S2供给加湿气体。

如图8所例示，在本示例性实施例中，在加湿时间是90秒(执行3次充气)和120秒(执行4次充气)中任一时间时，喷嘴排出状态良好，并且不会出现排出不良。另一方面，在不执行充气操作的比较示例中，在加湿时间是120秒时，喷嘴排出状态良好。然而，当缩短了加湿时间时，在喷嘴的下游侧(从小空间排出气体的孔204侧)上的一部分中出现排出不良。因此，由于通过释放减压充气生成的强气流使整个小空间S2在更短的时间内充满了加湿气体，因此本示例性实施例比比较示例更有效。尤其地，在线状头中，小空间S2用作流的上游侧和下游侧彼此相距很远的细长通道。因此，如果不执行充气操作，则使加湿气体分布到下游侧需要时间，并且下游侧上的喷嘴很难受到保护。线状头越长，通过供给气体实现的充气操作就更有效。

即使在生成单元102中存储的加湿气体的量减半时，也不会使本示例性实施例的排出状态恶化。即，根据本示例性实施例，即使使用少量加湿气体时，也能够达到相似的效果，并能够使生成单元102小型化。

图9是例示空间S1的减压充气的其他优势的图表。在图9例示的图表中，横轴和纵轴分别表示时间(秒)和相对湿度(％)。实线表示本示例性实施例(存在减压)中的相对湿度的变化，而虚线表示比较示例(不存在减压)中的相对湿度的变化。图表中的点a、b、c和d分别表示在图7A、图7B、图7C和图7D中例示的操作的定时。

在最初30秒期间，即在加湿气体的供给之前，本示例性实施例和比较示例各自的相对湿度大约是50％。其后，在本示例性实施例中，加湿气体的减压充气开始。由于随着泵103的驱动，空间S1的减压逐渐继续进行，所以促进了加湿气体的蒸发。这就增加了空间S1内部的相对湿度。因此，要向小空间S2供给的加湿气体的相对湿度增加，并且提高了小空间S2中的喷嘴保护的效果。

另一方面，在比较示例(不存在减压充气)中，由于在阀门110打开的状态下驱动泵103，因此不会使空间S1减压。因此，比较示例的相对湿度比本示例性实施例的相对湿度低。

每隔30秒重复充气操作。在本示例性实施例中，在经过120秒后相对湿度达到60％。在比较示例(不存在减压充气)中，相对湿度保持在55％。换言之，在本示例性实施例中，达到55％的相对湿度仅需要70秒。另一方面，在比较示例中，达到55％的相对湿度需要120秒。因此，通过减压充气使生成加湿气体的空间S1减压，由此有效地生成了具有高湿度的加湿气体，并且进一步提高了小空间S2的加湿效果。

因此，在本示例性实施例中，包括加湿气体的生成单元的空间S1经受减压充气以故意使空间S1和覆盖喷嘴的小空间S2之间产生压差。然后，通过在释放充气以消除压差时所生成的气流在短时间内向小空间S2供给加湿气体。通过充气生成的强气流，使加湿气体在短时间内分布到小空间S2的下游。由于在大型打印装置中打印头的长度更长，因此这种效果变得更加明显。此外，生成加湿气体的空间S1的减压提高了加湿气体的生成效率(相对湿度)，从而更有效地保护喷嘴。

可选地，空间S1可以不经受减压充气而经受增压充气以使用与空间S2的压差供给加湿气体。在执行增压充气时，在阀门110关闭状态中以与上述示例中的方向相反的方向驱动泵103。即，在图2A和图2B例示的各示例中，使泵电机反转。在图2C例示的示例中，使泵电机正转。然后，向空间S1进给气体，而使空间S1增压并充气。在打开阀门110释放充气时，使增压的空间S1的加湿气体不停地分布到整个循环通道。

在示例性实施例中，在针对空间S1的充气操作中使用泵103。然而，示例性实施例并不限于此。例如，可以使用汽缸单元执行充气操作以使空间减压或增压。

此外，除了线状打印机，本发明的示例性实施例还能适用于串行打印机，在该串行打印机中包括打印头的托架进行往复运动以执行打印操作。在这种情况下，托架在片材外部设置的盖单元的上方移动，从而执行加盖操作。将上文描述的加湿机构附装到此种盖单元，从而通过充气操作供给加湿气体。

此外，本发明的示例性实施例并不限于打印装置。本发明的示例性实施例能够适用于针对除打印操作以外的操作使用的喷墨装置。此外，本发明的示例性实施例能够适用于三维(3D)打印机。针对3D打印机中使用的打印机头，可能由于喷嘴中残留的塑型材料而出现堵塞。在未使用3D打印机时，能够使喷嘴暴露于加湿气体或不活跃气体中。这样能够抑制塑型材料的固化。因此，在本发明的示例性实施例中，用于保护喷嘴的气体并不限于加湿气体。还可以将诸如不活跃气体等的特定气体用于喷嘴保护。

虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对权利要求的范围赋予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。

Claims (10)

1.一种打印装置，所述打印装置包括：

打印头；

盖单元，其被配置为给包括所述打印头的喷嘴的部分加盖以形成小空间；以及

供给单元，其被配置为向所述小空间供给用于保护所述喷嘴的气体，

其中，所述供给单元对要与所述小空间连接的其他空间进行充气以使该其他空间具有与所述小空间中的压力不同的压力，并通过释放所述充气而生成的气流向所述小空间供给所述气体。

2.根据权利要求1所述的打印装置，

其中，所述供给单元包括：连接所述其他空间与所述小空间的通道、以及配置在所述通道内的阀门，以及

其中，在所述阀门关闭的状态下，所述其他空间经受减压充气或增压充气，然后在所述阀门打开时释放所述充气。

3.根据权利要求2所述的打印装置，其中，所述供给单元还包括：

生成单元，其被配置为生成气体；

第一通道，其连接所述生成单元与所述小空间；

第二通道，其连接所述小空间与所述生成单元；

泵，其配置在所述第一通道内；以及

所述阀门，其配置在所述第二通道内，以及

其中，如果在所述阀门关闭的状态下操作所述泵，则使所述生成单元中的空间减压或增压。

4.根据权利要求1所述的打印装置，

其中，所述气体包括加湿气体，以及

其中，所述供给单元以使生成所述加湿气体的空间减压的方式而执行充气。

5.根据权利要求4所述的打印装置，所述打印装置还包括被配置为检测所述供给单元附近的温度的传感器，

其中，根据所述传感器的检测来改变充气时间。

6.根据权利要求1所述的打印装置，其中，在不执行打印操作时，所述盖单元给所述打印头加盖以使用所述气体保护所述喷嘴。

7.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述打印头是使用喷墨系统从所述喷嘴排出墨水的线状头。

8.一种头保护方法，所述头保护方法包括：

给包括头的喷嘴的部分加盖以形成小空间；

在要与所述小空间连接的其他空间中生成用于保护所述喷嘴的气体；

使所述小空间和所述其他空间之间产生压差；以及

通过释放所述压差而生成的气流向所述小空间供给所述气体。

9.根据权利要求8所述的头保护方法，

其中，在连接所述其他空间和所述小空间的通道中设置阀门，以及

其中，在所述阀门关闭的状态下，所述其他空间经受减压充气或增压充气，然后，在所述阀门打开时释放所述充气。

10.根据权利要求9所述的头保护方法，其中，所述头是使用喷墨系统排出墨水的线状头。