CN1072118C - 用于喷墨打印机的墨水和溶剂容器以及墨水处理系统 - Google Patents

Abstract

一种墨水和溶剂的供应装置，包括一个双腔室的容器(22)。下腔室(24)装有补偿溶剂，而上腔室(26)则装有浓缩墨水。当需要溶剂时，溶剂可直接从下腔室(24)流出。当需要新墨水时，作用在上腔室(26)上的真空使得溶剂从下腔室(24)经导管(40)流入上腔室(26)，从而将浓缩墨水稀释成新的墨水，然后供给打印系统。

Description

用于喷墨打印机的墨水和溶剂容器 以及墨水处理系统

本发明总体涉及一种喷墨打印机，特别是一种连续式喷墨打印机。当包括消费品在内的各种基材上需要诸如日期之类的文字、数字式字符时，常用这种设备进行高速印刷。连续喷墨系统工作是通过使选中的墨滴滴到基材上，而将未用的墨滴送回打印系统以便重新使用。当使用墨水时，向打印机提供新的墨水是很有必要的。除此以外，由于蒸发的原因，还需要定期更换溶剂以补偿损失，从而保证墨水的成份相对稳定。

因此，在大多数喷墨系统中，设置了一个当需要时系统可从中吸取溶剂的溶剂容器，以及一个需要时可从中吸取新的墨水的单独墨水容器。印刷系统本身通常带有采用各种技术来测量墨水成份，数量，粘度和/或温度的基于微处理器的控制器，来判断何时需要加入溶剂和/或新墨水。当发现需求时，操纵阀门来从容器中把溶剂或墨水或两者吸入到喷墨操作系统中。

该系统的一个实例在美国专利第4,555,712号中公开，原属于Arway的本专利已转让给本受让人。在本发明中，如图2所示，有由电子控制器34来操作的溶剂容器58和新墨水容器56来向喷墨系统供应溶剂和墨水。根据现有技术的这种打印机系统的一个大大简化的例子可参看本申请的图1。

尽管在使用时两容器系统工作得很好，但也存在着缺陷。由于墨水和溶剂的消耗速度不同，这就需要在不同时间进行补充，因此造成维护工作频繁。与之相关的一个问题是使用者为同一机器存放和安装两种不同的供应产品。在连接中，通常容器外形一样而标签不同，很可能由于疏忽而把打印机系统的连接形式互换，从而当需要墨水时，却将溶剂吸入到系统中，反之亦然。这样一种混乱会导致错误操作，并且需要停机检修。两容器供液系统的另一个问题是在安装过程中液体墨水有可能泄漏。本发明是对采用两供液容器的现有技术系统的一种改进，其中采用单一容量的溶剂产生新墨水和补充溶剂。

现有技术建议采用一种用于按需供墨式喷墨打印机的单供液系统。这样一种系统公开于1995年3月15日的欧洲专利申请第941068140(公开号0642924A2)中。该申请在图1和图2中公开了一种外壳，其中有一个可拆卸的浓缩墨盒。流体，最好是水，从供水处引入外壳，从而向浓缩墨盒加压，浓缩墨水从墨盒被压到作为外壳一部分的混合管中。在混合管处，水和浓缩墨水混合在一起。随后供给喷墨打印机。在图4所示的实施例中，显示了一个可更换系统，其中能在不中断打印的情况下更换空的系统。

本发明在许多重要方面有所改进。先前的装置局限于采用加压的供应流体，即采用供应的水。另外，这种装置只提供新墨水，而不单独提供溶剂，因为它适用于按需供墨式打印系统而不是连续的喷墨系统。这样，就缺少溶剂供应以补充溶剂挥发造成的损失。

因此，本发明的一个目的就是克服这些以及相关问题，并简化向打印系统提供溶剂和新墨水的方法。

本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统通过定期更换装有溶剂和新墨水单一的整体式设备，可以延长喷墨打印机的使用寿命。

本发明的另一个目的是根据需要来提供新墨水，以避免在使用前墨水溢出，分解和污染。

根据本发明，提供了一种用来调配喷墨打印机液态墨水和墨水溶剂的容器，该容器包括一个盛装溶剂的腔室，在溶剂腔室和打印机之间连通溶剂的装置，装有浓缩墨水的墨水腔室，能将溶剂从溶剂腔室导入墨水腔室从而稀释浓缩墨水来产生液态墨水的装置，以及在墨水腔室和打印机之间连通液态墨水的装置。

根据本发明，还提供了一种喷墨打印机的墨水处理系统，它包括如前所述的容器，以及可选择地将液态墨水和溶剂从容器送往打印机的装置，所述用于选择运送的装置包括能使溶剂腔室产生压差从而将溶剂从溶剂腔室送向打印机的装置，以及能在溶剂腔室和墨水腔室之间形成压差的装置，使得溶剂从溶剂腔室吸入墨水腔室，从而由浓缩墨水生成液态墨水，然后将液态墨水送向打印机。

本发明将参照附图并结合实施例作进一步描述，其中：

图1表示的是一个现有技术中的典型喷墨打印系统，该系统包括分开的溶剂和墨水供应容器；

图2是本发明第一实施例的截面图，显示了其细节部分；

图3表示的是第一实施例的改进方案，形成两个可拆卸部分；

图4表示的是本发明的另一个改进方案，其中采用的是压力源，而不是真空源；

图5表示的是本发明的另一个改进方案，其中采用可变形的溶剂容器，从而不再需要排气孔；

图6表示的是一个双重系统，其中在需要更换容器的过程中，通过容器之间的切换来实现基本上不间断的打印；

图7表示的图2所示实施例的一个改进方案，它包括一个位于容器之间流体通道内的阀门；

图8表示的是图2所示实施例的一个改进方案，它包括一个用来平衡上腔室中压力的阀门；

图9表示的是本发明的另一个改进方案，其中通过重力作用来把溶剂送到墨水容器中；

图10表示的是图2所示实施例的一个改进方案，它采用泵将溶剂输送到上腔室；

图11是本发明的另一个改进方案，其中当需要时采用一个单独的腔室来将浓缩液射入墨水腔室。

参看图1，其中用简图的形式表示出一种典型的连续喷墨系统。该系统包括打印头10，可通过管道12来从主打印机控制器和供料室14向打印头10提供墨水。墨水系统控制模块16位于供料室14中，它包括可在美国专利第4,555,712号中所公开的那种类型的现代连续喷墨打印机系统中见到的常用阀门，真空源和电子控制设备，该专利作为参考文献包含在本文中。当墨水控制模块16发现需要进行补充供墨时，就利用真空管或高压管中的压差将墨水从新墨水供料盒18送入系统。类似地，如果由于挥发损失，判断出系统中的墨水需要补充溶剂时，溶剂就由供料盒20送入系统中。通过这种方法，打印机系统中的墨水量可以保持在一个容许限度内。通过添加溶剂，墨水的成份也可以基本保持在一个容许的质量限度内。而且，有必要定期更换墨水和溶剂容器18和20，当更换时，必须关闭打印机系统。在通常的工商业应用中，不希望打印机停机，并且应当避免这种情况。由于有两个单独的容器，而且由于装在容器中液体的使用速度不同，通常需要在不同的时候更换这些容器，从而需要额外的操作。此外，由于容器的形状和功能实质上是相同的，就有可能将溶剂容器和新墨水容器混淆，并造成安装错误，这就需要停机来进行排除故障的检修。

根据本发明，这些和背景技术中提到的另一些缺陷可通过使用图2所示类型的整体式溶剂和墨水容器来克服。这种装置取代了图1所示的墨水容器18和溶剂容器20。另外，由于不采用待用液态墨水，而是更稳定的浓缩液，所以将显著延长产品的有效期。现参看图2，它表示了本发明的第一实施例。本发明包括一个总体用22来表示的容器。该容器将与连续供墨式喷墨打印机的墨水系统16相连。容器22包括用来盛装溶剂的下储槽24和用来盛装粘性浓缩墨水或干燥粒状浓缩墨水的上储槽26。在本实施例中，上储槽和下储槽都位于整个外壳中。还提供了三个外端口来连通装置的内部。端口27可使重新混合好的液态墨水经管道28流入墨水系统16。端口30是个通气口，它可使下腔室24中的压力与大气压相等。端口32可使溶剂直接从腔室24中流回，从而经管道34向墨水系统16供应溶剂。

容器22包括能将上腔室26与下腔室24相连的通道40。通道40的上部末端终止于上腔室26顶部的端口42。通道40的下部末端终止于靠近腔室24底部的位置。

一个浓缩墨水的供应装置位于上腔室26中。如前所述，浓缩液可以是粘性浓缩墨水，也可以是干燥的粒状墨粉。在任一种情况下，墨水最好是装在封闭的可渗透液体的容器44中。膜可由纤维素过滤材料构成，如通常在咖啡过滤器中使用的那种。装在容器44中的浓缩墨水46由支撑元件48支撑在上腔室26中。支撑元件48也是可渗透液体的，并最好是由一片金属筛网和/或一片过滤材料构成。

在支撑元件48的下面是一个锥形容器50，重新混合的液态墨水在进入与端口27相连的导管52之前，落入这个容器中。

图2所示装置的工作情况如下，当需要溶剂时，系统16就使管道34产生真空或压力差。这使得溶剂从下储槽24中通过端口32被吸到墨水系统中。当需要新墨水时，则通过管道28产生真空或压力差。压力差经过容器50，最好是经过导管51而与上腔室26相通，以防止浓缩墨水阻塞气流。结果是，溶剂从下腔室24经由导管40被吸入腔室26。然后溶剂经端口42被排到带有浓缩墨水46的膜44上。溶剂混合或溶解一部分浓缩液，从而产生新的墨水。这就很容易通过多孔的可渗透膜44。墨滴再通过支撑元件48上的开口进入收集容器50。从这里它通过导管52被吸到端口27，从而供给墨水系统16。

这样，在现有技术系统中需要两个单独供料容器的情况下，本发明既可向喷墨打印机系统提供溶剂，也可提供新墨水，也可同时供应溶剂和墨水。然而本发明只需要一个容器，从而避免了容器混淆的可能性，而且还不需额外维护。由于只需要单独一个容器，在打印机壳中所需的空间更小。另外，重要的一点是由于墨水是根据需要随时调配的，这就延长了有效期。

参看图3，它表示了本发明的第二实施例。这个实施例的功能与图2所示实施例一致，但容器的结构不同。更具体地说，图3所示实施例的上腔室26与下腔室24是可拆卸连接的。为此，采用了螺纹啮合表面60和62。类似地，也在64和66处采用了螺纹啮合表面，从而使上腔室的顶部68可以拆卸。对于本领域技术人员来说，可明显的看到由于在这些地方采用了螺纹，就可能重新装填容器20以再利用。这样，通过将腔室分开，可重新向下腔室24装入溶剂，并且重装之后，上腔室的顶部68可被卸下来，以补充浓缩墨水。另外，如果需要，还可以构造本发明实施例的结构而使得腔室相互隔开。

参看图4，它表示了第三实施例。在这个实施例中，容器22的结构与图1所示结构相同。然而在本实施例中，采用了正压力源70，它通过端口30来控制该装置，以代替作用在管道28和34上的真空压力。在操作中，如需要溶剂，就在端口30上作用压力而管道34受到轻微的真空作用或只是打开，从而使端口30和32之间的压差将溶剂从下储槽24吸到墨水系统16中。在这一过程中，溶剂不会流过导管40，但最好关闭管道28以防止溶剂被压入上腔室。

另一方面，当需要重新调配墨水并将它供给系统时，可通过向端口30加压和打开管道28来完成。在所有的其它方面中，这个实施例与前两个实施例相同。

参看图5，它表示了本发明的另一个实施例，其中溶剂储槽是由可变形或可折叠的材料构成。本实施例不再需要第一实施例中的端口30。更具体地说，当液态溶剂从腔室24被吸出时，下腔室的侧壁80塌陷或收缩，可防止产生真空，该真空会阻碍溶剂流向墨水系统16或上腔室26。为形成一个可折叠的下部部分，侧壁80最好是由软材料构成，如商用塑料中能防止墨水溶剂中化学物质腐蚀的那些。当储槽中的溶剂消耗时，采用的槽纹或波纹结构可起到收缩功能。

图6表示的是一个双重供料系统，其中通过采用本发明中墨水和溶剂的合用容器而节省下来的空间可使供料能力加倍。在双重系统中，当发现一个容器空了的时候，可以在容器之间通过手动或自动转换来实现喷墨打印机的连续操作。这样，当发现一个容器为空时，就进行转换，从而使打印机的操作能连续不间断地进行。这时可用一个满的墨盒替换空墨盒，从而永远不会出现墨水系统得不到溶剂和新墨水供应的情况。更具体地讲，图6中的双重容器22通过三通阀82和84平行地连到墨水系统16上。假设左边的容器向系统提供墨水和溶剂，阀门所处的位置应使液体与容器连通。当墨水系统16发现由于没有溶剂而不再有液体从该容器流出时，它就控制三通阀82和84转向右边容器，从而继续向墨水系统16供应溶剂和墨水。最好是当转向发生时，有一个信号传送给系统操作者以更换空容器。

参看图7，它表示了图2所示装置的改进方案。在这个实施例中，阀门100位于溶剂腔室24和墨水腔室26之间的液流通道中。阀门100由墨水控制系统16控制。阀门的作用是能更好地控制溶剂进入墨水腔室。具体地讲，由于残留真空会存在于墨水腔室26中，就需要防止有时会发生的过多溶剂进入墨水腔室的现象。这样，如果没有阀门100，在向墨水系统送墨水过程中或在这之后，残留真空可能会产生“虹吸”作用，导致整个墨水腔室26充满了溶剂。

为了避免这种不利的可能情况，可通过阀门100来对流向墨水腔室的溶剂进行正向控制，只有当需要将溶剂吸入腔室26时才打开阀门。否则，阀门一直关闭以阻止不应有的流动。

参看图8，它表示了对不利液流问题的另一种解决方案。在这个实施例中，阀门104用来平衡腔室26中的压力，从而消除残留真空，以避免液体“涌入”墨水腔室。图8中的实施例除了一点，其它都如图2的实施例相同，即当需要将溶剂吸入墨水腔室时，阀门104是关闭的，当操作完成后阀门是打开的，以平衡腔室压力，从而防止多余溶剂流入。

图9是本发明的另一个实施例，其中墨水腔室24位于溶剂腔室26的下方，从而通过重力就可将溶剂吸入墨水腔室。在这个实施例中，溶剂可直接被墨水系统16从腔室24经端口32和管道34吸入。当需要墨水时，操纵阀门105可使溶剂经管道110从端口106流向端口108。由于溶剂位于墨水储槽的上方，所以溶剂会向上流经导管112进入端口42，从而进入墨水腔室26。由于借助自重流动来把溶剂送向墨水腔室，就需要通过操纵阀门105来对液流进行正向控制。在所有的其它方面，本实施例与图2类似。

图10是图2实施例的一种变化形式，其中泵114用来将溶剂从溶剂腔室24送入墨水腔室26。这能对溶剂液流进行正向控制，并防止由于残留真空而导致墨水腔室的过溢。

图11是本发明的另一个实施例，其中省去了含有浓缩墨水的膜。取而代之的是一个单独的容器或贮罐116，它里面有浓缩墨水118。活塞120，最好由在墨水系统16控制下的螺线管122来操纵，将定量的浓缩墨水经喷嘴124“压入”腔室26。浓缩的“墨滴”126进入腔室后，它落在筛网层48上，暴露在从端口42出来的溶剂中。在工作中，很明显，先启动浓缩喷射器的螺线管将浓缩墨滴压入墨水腔室。然后将溶剂吸入腔室，使之与浓缩液混合并产生新墨水。本实施例的优点在于，它能精确控制浓缩液和溶剂的量，以提高经济效益。

上腔室中的浓缩墨水最好具有半固态的、油状的粘度。这使得当需要时可方便地生成液态墨水。要想制成这种粘度的浓缩墨水，墨水中现有的常用染料要与足够的溶剂混合，并使混合物均匀化。然后将溶剂蒸发，使之达到所需的油状粘度。如前所述，也可使用干燥或粉末状的浓缩墨水。采用可渗透液体的容器来保存墨水和/或支撑浓缩油墨，可保证新制成的墨水在供给墨水系统之前充分均匀化。

Claims (9)

1．一种用来将液态墨水和墨水溶剂送向喷墨打印机的容器，包括：用来盛放溶剂的溶剂腔室(24)，将溶剂从溶剂腔室连通到打印机的连接装置(32,34)，用来盛放浓缩墨水的墨水腔室(26)能将溶剂从溶剂腔室(24)导向墨水腔室(26)，从而稀释浓缩墨水来生成液态墨水的装置(40,42)，以及能使液态墨水从墨水腔室连通到打印机的装置(50,52,27,28)。

2．如权利要求1所述的容器，其特征在于，将溶剂与打印机连通的装置包括一个位于溶剂腔室(24)中的端口(32)，所述溶剂腔室(24)经过导管(34)与打印机相连。

3．如权利要求1或2所述的容器，包括用于盛放浓缩墨水的可渗透液体的容器(44)，该容器(44)位于墨水腔室(26)中。

4．如权利要求1所述的容器，其特征在于，墨水腔室(20)包括一个可渗透液体的支撑件(48)，它用来支撑浓缩墨水。

5．如权利要求1所述的容器，其特征在于，连通液态墨水的装置包括一个与腔室(26)相连的收集容器(50)，它用于将溶剂与浓缩墨水混合后生成的液态墨水收集在一起；以及一个与所述收集容器(50)相连的端口(27)，用于把液态墨水送向打印机。

6．如权利要求1所述的容器，其特征在于，将溶剂从溶剂腔室(24)引向墨水腔室(26)的装置包括一个导管(40)，导管一端位于溶剂腔室(24)中，另一端与墨水腔室(26)中的端口(42)相连。

7．如权利要求1所述的容器，其特征在于，容器是由两个可拆卸地安装在一起的单元构成，这样能重新装填溶剂和墨水腔室，墨水腔室(26)可拆卸地与溶剂腔室(24)相连，并且墨水腔室包括一个可拆卸的端盖部分(68)。

8．如权利要求1所述的容器，其特征在于，溶剂腔室(24)由可变形材料(80)构成，从而当溶剂从腔室中被抽走时，它可发生塌陷。

9．喷墨打印机的墨水处理系统，其特征在于，它包括如前述任一权利要求所述的容器，以及可选择地将液态墨水和溶剂从容器送往打印机的装置，所述用于选择运送的装置包括能使溶剂腔室(24)产生压差从而将溶剂从溶剂腔室(24)送向打印机的装置，以及能在溶剂腔室(24)和墨水腔室(26)之间形成压差的装置，使得溶剂从溶剂腔室(24)吸入墨水腔室(26)，从而由浓缩墨水生成液态墨水，然后将液态墨水送向打印机。

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