CN106604824A - 用于喷墨打印的自密封过滤模块 - Google Patents

Abstract

一种用于连续喷墨打印机(10)的过滤模块(38)包括过滤壳体(40)和固定在壳体(40)内的过滤介质(42)。所述过滤壳体(40)还包括入口(44)和第一自密封阀组件(54)，墨水通过该入口在压力作用下流入所述壳体，该第一自密封阀组件设置在所述入口内。另外，壳体包括出口(46)和第二自密封阀组件(56)，墨水通过该出口在压力作用下流出所述壳体(40)，该第二自密封阀组件设置在所述出口(46)内。当机械连接到从墨水罐(18)至打印头(14)的墨水流路(34)时，所述第一和第二阀组件(54，56)打开，当从所述墨水流路(34)机械分离时，所述第一和第二阀组件(54，56)密封关闭。

Description

用于喷墨打印的自密封过滤模块

技术领域

本发明涉及喷墨打印，更具体地，涉及供送到连续喷墨打印机的打印头的墨水的过滤。

背景技术

在喷墨打印系统中，打印是由喷嘴处产生并推向基底的各个墨水液滴组成。有两个主要的系统：按需滴液，其中打印墨滴在需要时产生；以及连续喷墨打印，其中墨滴连续生成且仅选择的部分指向基底，其余的再循环到墨水源。

连续喷墨打印机将加压的墨水供送到打印头液滴生成器，在此来自喷嘴的连续墨水流通过例如振动的压电元件打散成单个的规则液滴。液滴引导经过充电电极，在此液滴在经过交叉设置一对偏转板的横向电场之前选择性地且分别地被施加预定电荷。每个带电液滴在喷到基底上之前根据其电荷量通过电场偏转一定量，而不带电液滴继续前进不偏转，且汇集到排水槽从此处再循环到墨水源以重新利用。带电液滴绕过排水槽并击中基底上一定位置，该位置由液滴上的电荷和基底相对于打印头的位置决定。通常基底相对于打印头沿一个方向移动且液滴沿与之大体垂直的方向偏转，尽管偏转板可以相对于该垂线倾斜定向以补偿基底的速度(基底相对于打印头在不会垂直于基底移动方向延伸的液滴线的液滴到达机构之间移动)。

在连续喷墨打印中，字符是由包含电势液滴位置的规则阵列的矩阵打印的。每个矩阵包括多个列(路径)，每个列由包含多个电势液滴位置(例如7个)的线限定，该电势液滴位置由施加于液滴的电荷决定。因此每个可用液滴根据其在路径中的预期位置进行充电。如果一个特定液滴不使用那么该液滴就不充电，其将落入排水槽以便再循环。此循环在矩阵的全部路径重复，然后下一字符矩阵重新开始。

墨水通过供墨系统在压力作用下输送到打印头，该供墨系统通常容纳在内腔的隔室中，该内腔包括用于控制电路和用户界面面板的单独隔室。该系统包括从储液器或罐抽吸墨水并在压力作用下将其输送到打印头的主泵。随着墨水的消耗，储液器根据需要从可更换的墨盒重新装满，该墨盒通过供应管道可拆卸地连接到储液器。墨水通过柔性输送管道从储液器供送到打印头。落入排水槽的未使用的液滴通过泵或文丘里泵经由回流管道再循环到储液器。每个管道中的墨水流通常通过电磁阀和/或其他类似元件控制。

墨水的过滤是为了捕获或限制输送到打印头用于打印的墨水中的颗粒数量。更具体地，过滤模块在从墨水源到打印头的墨水流路上设置过滤介质。这些打印系统中使用的过滤器具有公知的有效寿命，因此到定期的维护间隔就需要对过滤器进行更换。过滤器的更换很费时，也就意味着连续喷墨打印机不能工作，这对于印刷标记生产线是不理想的。而且，当过滤模块更换时其经常含有一定量的墨水，因此被视作危险废物(HAZMAT)并且必须采取特殊的防护措施来处置过滤模块。

发明内容

本发明提供了一种具有自密封阀组件的过滤模块，其构造成在使用后模块中余留最小量的打印流体。

一方面，用于连续喷墨打印机的过滤模块包括：过滤壳体；过滤介质，该过滤介质固定在所述壳体内；入口，墨水通过该入口在压力作用下流入所述壳体。第一自密封阀组件设置在所述入口内。墨水通过出口在压力作用下流出所述壳体。第二自密封阀组件设置在所述出口内。当机械连接到从墨水罐至打印头的墨水流路时，所述第一阀组件和第二阀组件打开，当从所述墨水流路机械分离时，所述第一阀组件和第二阀组件密封关闭。

另一方面，一种连续喷墨打印机包括：用于盛装墨水的墨水罐；与所述墨水罐流体连通的打印头，该打印头具有用于将墨滴喷射到基底上以打印图像的墨水喷嘴；提供从所述墨水罐到所述打印头的流体连通的墨水流路；以及设置在所述墨水流路上的泵，该泵与所述墨水罐和打印头流体连通，用于在压力作用下从所述墨水罐向所述打印头输送墨水。过滤模块设置在所述墨水流路上且介于所述泵和所述打印头之间。

前述段落是以一般介绍的方式阐述，而不是为了限制所附权利要求的范围。随即的优选实施方式以及进一步的优点将结合附图参照以下详细描述更好地理解。

附图说明

基于附图在下面的描述中对本发明进行解释，其中：

图1是用于连续喷墨打印机的墨水流动回路的示意图。

图2是根据本发明实施方式的过滤模块的底部透视图。

图3是图2的过滤模块的剖视图。

图4是根据本发明实施方式的自密封阀组件的剖视图。

图5是驱动至打开位置的图4的自密封阀的剖视图。

具体实施方式

发明人认识到在维护连续喷墨打印机的过程中，待更换的过滤模块通常含有足够数量的墨水使得该部件被视作危险品，从而在处理过滤模块方面需要一些防护措施。过滤模块在更换时有时具有泄漏倾向，因此会污染工作区和打印机部件。另外，拆除过滤模块通常是一项相当复杂的工作，费时且麻烦。因此，发明人研制了一种“自密封”过滤模块，能够将从连续喷墨墨水流路拆除时的漏墨最小化或消除。为此，过滤模块适于当压力作用于墨水管线且拆除过滤模块时使墨水从过滤模块最大程度地排空。因此，根据本发明实施方式的过滤模块能够从过滤模块排空墨水使其少于一定量(例如30ml)，从而免除了处理时采取危险品防护措施的必要。

现在参照图1，图示了用于连续喷墨打印机10的墨水流动回路。打印机10包括流体系统12、打印头14和冷凝器16。流体系统12包括用于盛装墨水的墨水罐或混合罐18、用于盛装溶剂的补充罐20和墨水源22。墨水源22和补充罐20向混合罐18提供流体。在打印机操作过程中溶剂添加到墨水罐或混合罐18中以补偿由于蒸发造成的溶剂损失并适当地控制墨水粘度。用于连续喷墨打印机的墨水通常是多种物质的复杂混合物，具有大比例的挥发性有机溶剂。典型的有机溶剂包括甲基乙基酮(methyl ethyl ketone，MEK)、丙酮(acetone)和乙醇(ethanol)。打印头14包括与墨水罐18流体连通用于喷射墨滴的喷嘴26以及用于通过其墨水接收入口接收不用于打印的墨滴的排水槽30。排水槽流路32从排水槽30的墨水接收入口或孔开始，为已通过墨水接收入口进入排水槽30的墨水和空气提供向墨水罐的流体连通。使墨水返回混合罐18的回流管线(未示出)可以设置为与排水槽30流体连通，以将空气从冷凝器16输送到排水槽30并进入排水槽流路32，排水槽流路32将墨水送回混合罐18。

墨水通过墨水流路34供送到打印模块或打印头14。泵36设置在墨水流路34上以在打印压力作用下将墨水输送到打印头14。另外，过滤模块38设置在墨水流路34上并介于泵36和打印头14之间，以在墨水到达打印头14之前将颗粒物从墨水滤除。图2和图3更详细地显示了过滤模块38，其包括具有顶部40A和底部40B的壳体40。过滤介质42安装在壳体40内，以过滤在压力作用下供送到模块38的墨水。过滤器可以是能够在大约2.5巴(barr)至大约3.5巴压力下过滤供送到模块的墨水的5μ聚丙烯过滤器。

模块38包括位于模块38底部40B的入口44和出口46，通过该入口44和出口46墨水进入和流出模块38。还可以设置第二出口48，以使模块38中的墨水通过回流管线52返回到混合罐18。为使模块38中的压力保持在所需水平或所需范围内，模块38中的部分墨水通过操作文丘里泵51周期性地通过第二出口48排放并返回到混合罐18，同时墨水继续流向打印头14。另外，或者作为选择，可以在模块38中结合第二出口48和/或其它口，以使有颜料的墨水循环通过模块(而不必通过过滤介质42)，从而墨水的颜料不会聚积或沉淀在墨水罐18内。

模块可以设置有电子数据存储设备，例如内存芯片45，该内存芯片45具有表面安装的电触点，该电触点用于与打印机上设置的相应触点连接。内存芯片45可以是任何适合的电子存储设备，可以支撑在任何适合的基底上并且可以以任何适当的方式连接到适合的电触点(或触点)，在过滤模块38插入打印机中时，那些触点能够连接到打印机。内存芯片45至少包括只读存储器(ROM)。内存芯片上的数据可以是任何适合的数据，并且通常包括这些信息，例如过滤模块序列号、生产日期、型号、有效期等等。内存芯片可以包括安全数据，从而只有适合的或验证的过滤模块能够用于打印机。内存芯片45上的其它数据可以包括流体类型(例如溶剂、墨水类型、或者染料或有颜料的墨水)、使用寿命等等。内存芯片还可以包括可写数据部分。打印机可以向内存芯片写入数据，以指示过滤模块已经达到使用寿命，因此该过滤模块不能再用于该打印机或其他任何打印机。

自密封阀组件54，56分别安装在入口44和出口46内。类似的阀组件也可以安装在第二出口48内。由于阀组件54，56的结构和功能相同，因此以下关于阀组件54的描述也适用于两个出口46，48的阀组件54，56。这些自密封阀组件54，56允许模块38机械连接到墨水流路，并且当模块38从墨水流路分离时，能够使漏墨最小化或消除。

参照图4和图5，更详细地图示了阀组件54，其包括阀壳体60，阀壳体60具有顶端62和位于组件54底部远离在顶端62的第一开口64。特别地，阀组件绘制成与安装在墨水罐顶部的墨水流动销70接合。墨水罐可以包括至少两个墨水流动销70，以接合或打开阀组件54，56。如图4所示，当处于关闭位置时，偏压机构76(例如弹簧)朝向第二开口64偏压球66，球66抵靠密封件71。当过滤模块38固定到墨水罐时，墨水流动销70延伸通过第一开口64和密封件71，以使球66朝阀壳体60的顶端62移动。更具体地，如图5所示，当阀组件54，56或过滤模块38机械连接到墨水流路和墨水容器时，销70朝顶端62推动球66，以打开阀组件54，56。墨水流动销70包括管道72和孔74，墨水通过该管道72和孔74经由阀组件54上的侧开口82流入模块38。当模块38连接到墨水流路33时，阀组件54，56自动打开以供墨水流过模块38、过滤介质42，然后流到打印头14。术语“机械连接”和“机械分离”是指过滤模块38的构件与连接到打印机的墨水流路或墨水罐的部件和/或构件之间的机械作用，其中机械作用用于打开和关闭阀以控制墨水流过过滤模块。

如图4和图5进一步所示，在本发明的实施方式中，墨水流动销70包括具有轮廓的外表面，该外表面包括相对于销70的轴88向内逐渐变细的上肩部84。另外，密封件71的内表面84的轮廓也与销70在肩部84处的形状大体上对应。因此，当阀组件54和过滤模块38固定在墨水罐上时，密封件71的倾斜表面84紧靠销70的肩部81。销70和密封件71之间的密封接合能够防止打印系统10操作期间墨水的任何回流从阀组件54泄漏。为此，考虑到阀组件56构造成与阀组件54相同，阀组件56的类似密封接合能够防止流出过滤模块38的墨水从过滤模块38和阀组件56泄漏。密封件71进一步结构和尺寸设计成在第一开口64处且在壳体60的基座86内，提供抵靠轴88的密封，以进一步防止墨水从阀组件54泄漏并且将过滤模块38支撑在墨水罐上。再次参照图2，具有螺栓孔92的法兰90设置在接近壳体60底部处，以用螺栓或其他紧固件将模块38固定到墨水罐。

当维护打印机10时，墨水泵36停用将模块38内部容积内的压力消除，并且墨水通过第二出口48经由回流管线52和文丘里泵51排放，然后返回到墨水罐22。但是，由于阀组件54，56和第二出口48的类似阀组件保持打开，因此墨水流动销70紧靠密封件71(如上所述)防止漏墨或使漏墨最小化。当模块38从墨水流路33分离时，偏压机构76推动球66抵靠密封件71，自动关闭阀组件54，56，因此模块38中任何剩余的墨水都不会泄漏。

尽管这里所描述的本发明的实施方式显示了阀组件54，56从壳体40的底部40B垂下来，但本发明并不限于此种构造。例如，阀组件54，56可以完全置于壳体40内，从而第二开口64与壳体40的底部大体齐平或者完全置于壳体40内。

在图3所示的实施方式中，模块38还可以包括墨水流动压力阻尼器58，用于控制或使墨水流路33中的压力波动最小化。如下文详细描述的，阻尼器58还可以帮助墨水从模块38排空。阻尼器包括隔膜78，该隔膜78可操作地连接到壳体40的顶部40A并且悬吊在模块38和过滤介质42内周内。偏置结构80(例如螺旋弹簧)也可操作地连接到壳体40的顶部40A并定位在隔膜78内，以使隔膜78朝壳体40底部40B和阀组件54，56偏置。

当墨水在压力作用下供送到模块38时，墨水流朝壳体40的顶部40A推动偏置机构80和隔膜78。偏置机构80和隔膜78施加反作用力抵抗加压的墨水流，从而吸收墨水流的压力波动。当通过停用泵36而从模块38解除压力时，偏置机构80朝阀组件54，56和第二出口48的阀组件推动隔膜，从而驱动墨水从模块38的腔室排出。以此方式，当模块38从墨水流路33分离时，仅有微量的墨水残留，模块38能够以正常的废物丢弃，而无需采取丢弃有毒废物的预防措施。优选地，在经过使用且从打印机拆除后，用过的模块包含少于30ml、少于20ml、或者少于10ml的打印液体。

尽管这里显示并描述了本发明的各种实施方式，但是显而易见的是所提供的这些实施方式仅是作为示例。在不脱离本发明的前提下可以进行各种变化、改变和替换。因此，本发明仅通过所附权利要求的精神和范围来限定。

Claims (16)

1.一种用于连续喷墨打印机的过滤模块，包括：

过滤壳体；

过滤介质，该过滤介质固定在所述壳体内；

入口，墨水通过该入口在压力作用下流入所述壳体；

第一自密封阀组件，该第一自密封阀组件设置在所述入口内；

出口，墨水通过该出口在压力作用下流出所述壳体；

第二自密封阀组件，该第二自密封阀组件设置在所述出口内；并且，

其中，当机械连接到从墨水罐至打印头的墨水流路时，所述第一阀组件和第二阀组件打开，当从所述墨水流路机械分离时，所述第一阀组件和第二阀组件密封关闭。

2.根据权利要求1所述的过滤模块，其中，所述第一自密封阀组件和第二自密封阀组件均包括弹簧驱动球阀，该弹簧驱动球阀包括：

阀壳体，该阀壳体具有第一开口和顶端，该第一开口位于所述阀壳体的底部且墨水能够流动通过该第一开口，所述顶端具有一个或多个第二开口且墨水能够流动通过该第二开口；

球，该球位于所述阀壳体内；

偏压机构，该偏压机构朝向所述第一开口偏压所述球，所述球抵靠所述壳体的密封件；并且，

其中，当所述过滤模块连接到来自墨水罐的所述墨水流路时，所述球受力抵抗所述偏压机构且不与所述密封件接触以打开所述阀，并且当所述过滤模块从所述墨水流路分离时，所述偏压机构朝所述第一开口推动所述球并抵靠所述密封件以关闭所述阀。

3.根据权利要求2所述的过滤模块，进一步包括设置在所述壳体内的墨水流动压力阻尼器，以控制所述墨水流路中墨水的压力波动。

4.根据权利要求3所述的过滤模块，其中，所述墨水流动压力阻尼器包括隔膜和偏置机构，该偏置机构可操作地连接到所述模块壳体和所述隔膜，以使所述隔膜朝所述模块壳体的所述入口和出口偏置。

5.根据权利要求4所述的过滤模块，其中，所述过滤介质具有大体圆筒状结构，并且所述隔膜的至少一部分设置在所述过滤介质的圆周内。

6.根据权利要求1所述的过滤模块，其中，所述出口为第一出口，并且所述过滤模块进一步包括：

第二出口；以及

第三自密封阀组件，该第三自密封阀组件设置在所述第二出口内；

其中，当机械连接到从所述过滤模块到所述墨水罐的墨水流路时，所述第三阀组件打开，以及当从该墨水流路机械分离时，所述第三阀组件密封关闭。

7.根据权利要求1所述的过滤模块，进一步包括电子数据存储设备，该电子数据存储设备用于存储与所述过滤模块有关的数据。

8.一种连续喷墨打印机，包括：

墨水罐，该墨水罐用于盛装墨水；

打印头，该打印头与所述墨水罐流体连通，并且该打印头具有用于将墨滴喷射到基底上以打印图像的墨水喷嘴；

墨水流路，该墨水流路提供从所述墨水罐到所述打印头的流体连通；

泵，该泵设置在所述墨水流路上，并且该泵与所述墨水罐和打印头流体连通，用于在压力作用下从所述墨水罐向所述打印头输送墨水；以及

过滤模块，该过滤模块设置在所述墨水流路上且介于所述泵和所述打印头之间，其中，所述过滤模块包括：

壳体；

过滤介质，该过滤介质固定在所述壳体内；

入口，该入口在所述壳体上，墨水通过该入口流入所述壳体；

第一自密封阀组件，该第一自密封阀组件设置在所述入口内，当所述过滤模块机械连接到所述墨水流路时，所述第一自密封阀组件打开，当所述过滤模块从所述墨水流路机械分离时，所述第一自密封阀组件密封关闭；

出口，该出口在所述壳体上，墨水通过该出口流出所述壳体；以及

第二自密封阀组件，该第二自密封阀组件设置在所述出口内，当所述过滤模块机械连接到所述墨水流路时，所述第二自密封阀组件打开，当所述过滤模块从所述墨水流路机械分离时所述第二自密封阀组件密封关闭。

9.根据权利要求8所述的连续喷墨打印机，其中，所述出口为第一出口，所述壳体包括第二出口，并且所述打印机进一步包括：

第三自密封阀组件，该第三自密封阀组件设置在所述第二出口内；

其中，当机械连接到从所述过滤模块到所述墨水罐的墨水流路时，所述第三阀组件打开，当从该墨水流路机械分离时，所述第三阀组件密封关闭。

10.根据权利要求9所述的连续喷墨打印机，进一步包括设置在从所述过滤模块到所述墨水罐的所述墨水流路上的文丘里泵。

11.根据权利要求8所述的连续喷墨打印机，进一步包括设置在所述模块壳体内的墨水流动压力阻尼器，以控制所述墨水流路中墨水的压力波动。

12.根据权利要求11所述的连续喷墨打印机，其中，所述墨水流动压力阻尼器包括隔膜和偏置机构，该偏置机构可操作地连接到所述模块壳体和所述隔膜，以使所述隔膜朝所述壳体底部的所述入口和出口偏置。

13.根据权利要求12所述的连续喷墨打印机，其中，所述过滤介质具有大体圆筒状结构，并且所述隔膜的至少一部分设置在所述过滤介质的圆周内。

14.根据权利要求8所述的连续喷墨打印机，其中，所述墨水罐包括用于接合并驱动所述第一自密封阀组件的第一墨水流动销以及用于接合并驱动所述第二自密封阀组件的第二墨水流动销。

15.根据权利要求8所述的连续喷墨打印机，其中，所述过滤模块包括电子数据存储设备，用于存储与所述过滤模块有关的数据，并且喷墨打印机配置成能够从所述电子数据存储设备读取所述数据。

16.根据权利要求8所述的连续喷墨打印机，其中，所述过滤模块配置成在所述过滤模块已在打印机中使用以及从打印机拆除后，所述过滤模块包含少于30ml的液体。