CN107031198A - 墨盒液位及压力联合控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种墨盒液位及压力联合控制装置。该装置包括：喷头，与墨盒连接；外部墨池，通过进墨泵与墨盒的进口连接；回墨泵，通过管路一端连接于外部墨池，另一端与墨盒的出口连接；压力传感器，压力传感器安装与墨盒上，用于检测墨盒内部的实际压力值；控制器，控制器采集压力传感器的数据，计算出进墨泵及回墨泵的控制电压并输出，以控制进墨泵及回墨泵的实际输出流量，从而控制墨盒内的压力及液位。本发明仅需要一个压力传感器即能实现液位及压力的双重控制，由于减少了可靠性差的液位传感器，整个装置的可靠性大大增强。

Description

墨盒液位及压力联合控制装置
技术领域
本发明涉及印刷供墨技术领域，尤其涉及一种墨盒液位及压力联合控制装置及方法。
背景技术
现有技术中常用的喷墨印刷供墨系统通常采用墨盒为打印喷头，即墨盒同时直接提供墨水与喷印压力。现有的通常技术如专利CN101117055A，均是通过液位传感器进行检测来控制墨盒液位，同时通过压力发生器(例如正负压气体发生装置等)来控制墨盒内的墨水环境压力，压力和液位的控制完全独立，使用的传感器及控制器件较多，尤其存在气体器件与液体器件，一旦某些器件(例如液位传感器)失效，墨水将直接进入气体器件中，将会导致系统的严重的不可修复破坏。
发明内容
本发明的其中一个目的在于提供一种墨盒液位及压力的联合控制装置及方法，该装置不需要液位压力传感器，也不需要独立的压力发生器，通过墨泵控制墨盒内部压力的同时也能保证墨水液位的稳定性，减少了不可靠器件的种类，极大的增加系统的可靠性。
为实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种墨盒液位及压力的联合控制装置，所述装置包括：喷头、墨盒、进墨泵、回墨泵、压力传感器，控制器，墨池，其中：
所述喷头位于所述墨盒的下方，所述喷头与所述墨盒通过管路连接，所述墨盒中的墨水由于重力原因流入所述喷头内，所述喷头将流入墨水喷印到相应位置；
所述墨盒为一个密闭容器，其与外界的连通仅依靠一个进墨口、一个回墨口及若干个输出口，最优的，所述进墨口位于墨盒的中下部；最优的，所述回墨口位于墨盒中部，所述回墨口的高度将直接影响所述墨盒的工作液位高度；所述输出口数量与所述喷头数量一致，所述每一个输出口与所述每一个喷头连接，最优的，所述输出口位于所述墨盒的底部。
所述墨池，是一个与大气连通的容器，用于存储墨水，供系统使用；所述墨池，包含进墨路接口及回墨路接口，最优的，所述进墨路接口深入墨池的底部，最优的，所述回墨路接口位于墨池的上部。
所述进墨泵，是一个可调速的流体泵，可以是隔膜泵、齿轮泵等；所述进墨泵的进端与所述墨池的进墨路接口连接；所述进墨泵的出端与所述墨盒的进墨口连接。
所述回墨泵，是一个可调速的流体泵，可以是隔膜泵、齿轮泵等；所述回墨泵的进端与所述墨盒的回墨口连接；所述回墨泵的出端与所述墨池的回墨路接口连接。
所述压力传感器安装与所述墨盒上，用以检测墨盒内部空间实际压力值。
所述控制器，采集所述压力传感器的信号，用以计算并输出相应电压或电流信号给所述进墨泵和所述回墨泵，控制所述进墨泵及所述回墨泵的运行流速。
基于上述，本发明提供的一种墨盒液位及压力控制装置，在使用前，首先保证墨池内存储有足量的墨水，同时需要向控制器设定墨盒的目标压力值。在装置运行时，控制器获取压力传感器信号，转换成实际压力值，比较目标压力值与实际压力值的差别，计算出进墨泵及回墨泵的控制信号幅值，当目标压力值小于实际压力值时，调整进墨泵和回墨泵的控制信号幅值，保证进墨泵控制信号幅值减去回墨泵控制信号幅值的差值朝增大的方向改变；当目标压力值大于实际压力值时，调整进墨泵和回墨泵的控制信号幅值，保证进墨泵控制信号幅值减去回墨泵控制信号幅值的差值朝减小的方向改变；同时需要保证进墨泵及回墨泵至少有一个的运行流量大于0；优选的，将回墨泵控制信号幅值限定在一个固定值，该固定值可以保证回墨泵运行在一个低转速低流速的情况下。当目标压力值低于实际压力值时，增大进墨泵控制信号幅值，进而增大流入墨盒的墨水量，当目标压力值高于实际压力值时，减小进墨泵控制信号幅值，进而减小流入墨盒的墨水量；当墨盒内的墨水液位高度低于回墨口高度时，墨盒内的气体将被回墨泵抽出，进墨泵将往墨盒内泵入墨水，墨盒内的墨水液位上升；当墨盒内的墨水液位高度高于回墨口高度时，墨盒内的剩余气体将处于完全密闭的空间，此时如果进墨泵泵入墨盒的墨水量大于回墨泵泵出的墨水量，墨盒内空气将被压缩，墨盒的压力增大，如果进墨泵泵入墨盒的墨水量小于回墨泵泵出的墨水量，墨盒内空气的体积增大，墨盒的压力相应减小。通过调节进墨泵的控制信号幅值，进而控制进墨泵泵入墨盒墨水流量，进而调节墨盒压力，当墨盒压力稳定后，墨盒内的空气体积则会稳定，对应墨盒的液位也就稳定了，因此就保证了墨盒液位及压力的稳定。
本发明装置由于采用墨泵来调节密闭墨盒内墨水量来控制墨盒内压力及液位的方式，在不需要液位传感器的情况下，保证了墨盒内的墨水液位，同时整个墨路中没有气路元件的参与，将不会出现墨水进入气路的灾难性事故。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种墨盒液位及压力联合控制装置结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例提供了一种墨盒液位及压力控制装置，如图1所示，包括：墨池101，墨盒102，喷头103，压力传感器104，进墨泵105，回墨泵106，控制器107，其中：
所述墨池101，与大气连通，包含进墨路接口及回墨路接口，所述进墨路接口位于所述墨池101的底部，所述回墨路接口位于墨池101的上部。
所述墨盒102为一个密闭容器，通过一个进墨口、一个回墨口和若干个输出口与外界连通。所述进墨口位于所述墨盒102的中下部；所述回墨口的高度将直接影响所述墨盒102的工作液位高度；所述输出口位于所述墨盒102的底部，所述输出口数量与所述喷头数量一致；所述每一个输出口与所述每一个喷头连接。
所述喷头103将流入喷头的墨水在合适的压力及电压情况下喷出到特定位置。
所述压力传感器104，用于检测墨盒102内部的压力值，其检测端口与所述墨盒102的内部空间相通。
所述进墨泵105与所述回墨泵106可以采用蠕动泵、齿轮泵或者是隔膜泵，所述进墨泵105与所述回墨泵106必须是可调转速泵：通过输入电压或者电流的不同幅值可以改变墨泵的转速及输出流量。
所述控制器107，通过采集压力传感器104的压力信息，转换出实际压力值P1，并与设定压力值P0比较，计算出进墨泵105与回墨泵106的控制电压或者电流幅值并输出给进墨泵105和回墨泵106。
本发明实施例，墨盒的液位高低主要由墨盒102的出墨口决定，墨盒的压力大小则由墨盒内的液体总量决定。
本发明实施例中，控制器107将回墨泵106的控制幅值V1限定在一个固定值，该幅值V1使得回墨泵106始终工作在一个较低转速及流速状态下。控制器107根据压力传感器104传回的压力信息，实时控制进墨泵105的控制幅值V0；进墨泵105的初始控制幅值可以是0，也可以是一个确定数；当压力传感器104检测到实际压力值P1小于设定压力值P0时，控制器107将会增大进墨泵105的控制幅值V0，当压力传感器104检测到实际压力值P1大于设定压力值P0时，控制器107将减小进墨泵105的控制幅值V0，直到实际压力值P1与设定压力值P0一直；为了确保压力控制的稳定性，可以采用PID等自动控制计算方法来计算进墨泵105的控制幅值V0。
本发明实例中，当墨盒102的液位低于其出墨口时，墨盒内的空气将被回墨泵106排出，墨盒内压力降低，进墨泵控制幅值将增大，墨水被进墨泵105由墨池101泵入墨盒102，此时墨盒102的液位将开始上升，直到墨盒102的液位不低与出墨口高度时，墨盒102内的空气将处于液封密闭状态，其压力与其体积成反比，当墨盒102内的压力稳定后，其中空气所占的体积也就稳定了，对应的墨水体积也就稳定了，从而墨盒内部获得了稳定的墨水液位及压力。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，在实际应用中，可以按照附图中的方位进行设置。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种墨盒液位及压力联合控制装置，包括：墨池、墨盒、喷头、进墨泵、回墨泵、压力传感器及控制器，其特征在于，所述墨池具备一个进墨路接口及一个回墨路接口，所述进墨路接口与墨池底部相连。
2.根据权利要求1所述的墨盒液位及压力联合控制装置，其特征在于，所述墨盒具备一个进墨口、一个回墨口和若干个输出口的密闭容器。
3.根据权利要求1所述的墨盒液位及压力联合控制装置，其特征在于，所述进墨泵的进墨端与所述墨池的进墨路接口连接，所述进墨泵的出墨端与所述墨盒的进墨口连接；所述进墨泵为可调速的齿轮泵、隔膜泵或者蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的墨盒液位及压力联合控制装置，其特征在于，所述回墨泵的进墨端与所述墨盒的回墨端连接，所述回墨泵的出墨端与所述墨池的回墨路接口连接；所述回墨泵为可调速的齿轮泵、隔膜泵或者蠕动泵。
5.根据权利要求1所述的墨盒液位及压力联合控制装置，其特征在于，所述压力传感器的检测端与墨盒内的空间相连，用于检测墨盒内部压力。
6.根据权利要求1所述的墨盒液位及压力联合控制装置，其特征在于，所述控制器采集所述压力传感器的信息，并计算出所述进墨泵及所述回墨泵的转速，转换成控制信号输出给所述进墨泵及回墨泵，用于控制所述进墨泵及所述回墨泵的转速及流量，进而控制墨盒内的压力及液位达到稳定。
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