CN107757135B - 用于过滤打印头的回收大气的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从打印机的至少一个油墨回收储存器(10)回收含溶剂蒸气的大气的装置，包括：布置在至少一个油墨储存器(10)输出处的n(n≥1)个过滤器(20、20a)，每个过滤器包括输入面(21)、输出面(22)和这两面间的过滤器体；在冷凝于过滤器的输入面(21)表面上的液体穿过过滤器前，回收该液体至少一部分的构件(25)；每个过滤器分别地：位于溶剂提取构件(26)上游，从储存器(10)输出的大气在输送到溶剂提取构件(26)前，穿过输入面(21)，后穿过过滤器体和输出面(22)；或位于溶剂提取构件(26)下游，来自溶剂提取构件(26)的大气在输送到打印设备的至少一个打印头(1)前，穿过输入面(21)，后穿过过滤器体和输出面(22)。

Description

用于过滤打印头的回收大气的方法和装置

技术领域

本发明涉及打印设备，例如连续喷墨打印机，尤其但并非仅限于涉及配置有多喷嘴液滴生成器的双态(binary)连续喷墨打印机。其目的尤其在于改进用于这些打印机的油墨和溶剂回收回路。

背景技术

连续喷墨打印机包括：

油墨液滴生成器，

使得由发生器生成的液滴的轨迹分开并朝向打印载体指引液体的轨迹或将上述轨迹导向到捕获器的构件。

图1示出了喷墨打印机中的主要模块。在已知方式中，打印机包括控制台300、隔室400以及用于油墨和溶剂的储存器，其中，隔室400尤其容纳有油墨和溶剂调节回路。通常来说，隔室400位于控制台的下部。控制台的顶部包括控制和仪表化电子设备及显示构件。该控制台通过脐带式管线(umbilical)200与打印头1液压连接且电连接。门式框架(未示出)用于安装面向打印载体800的打印头。打印载体800沿着箭头所示方向移动。该方向垂直于喷嘴的对齐轴线。

液滴发生器包括沿着喷嘴的对齐轴线X在喷嘴板上对齐的喷嘴。在打印期间，这些喷嘴沿垂直于喷嘴板的方向Z连续地喷射喷墨流。连续喷墨打印机包括偏转喷墨打印机和双态连续喷墨打印机。在连续喷墨打印机中，所形成的液体从喷嘴到达印刷载体上进行打印的位置处所花费的时间期间，可能会偏转，也可能不会偏转。对于每个打印位置且对于每个喷嘴，对垂直于印刷载体移动方向的片段进行打印。考虑到要打印的图案，偏转液滴被偏转以使得它们在打印片段的所需部分处撞击印刷载体。未偏转的液滴回收于捕获器中。偏转连续喷墨打印机通常包括为数不多的喷嘴，但是根据待打印的图案，每个喷嘴对于载体上的每个打印位置可打印分布在打印片段上的若干像素。

在双态连续喷墨打印机中，来自喷嘴的油墨对于每个打印位置仅打印一个像素。根据待打印的图案，考虑到像素不接收任何液滴或接收一个或若干个液滴。因此，为了打印速度快，喷嘴板包括大量的喷嘴(如64个)以便每个喷嘴能够同时打印一个像素。打印所不需要的液滴被回收到沟槽(gutter)或捕获器中。这样的打印机和连续喷墨打印头已广泛描述。

下面参照图2描述双态连续喷墨打印机的打印头的一般结构。

所示的打印头包括液滴生成器11。在第一个喷嘴4₁最后一个喷嘴4_n之间，整数(n)个喷嘴4沿着X轴线在喷嘴板2上对齐。

第一个喷嘴和最后一个喷嘴(4₁、4_n)是在它们之间具有最大间距的喷嘴。

每个喷嘴具有平行于Z方向的喷射流发射轴线或垂直于喷嘴板和上述提及的X轴线的轴线(位于图2的平面中)。第三轴线Y垂直于X轴线和Z轴线中的每条轴线，X和Z两条轴线沿图2的平面延伸。

每个喷嘴与加压刺激室液压连通。液滴发生器包括用于每个喷嘴的一个刺激室。每个室配置有致动器，例如压电晶体。文献US 7192121中描述了刺激室的示例设计。

在喷嘴板的下游存在分类构件或分类模块6，用于使用于打印的液滴与不用于打印的液滴或喷射段分开。图2示出了穿过狭缝17的油墨液滴的轨迹a和导向沟槽7的油墨液滴的轨迹b。

更准确地说，由喷嘴发射且将用于打印的液滴或喷射段沿喷嘴的Z轴线遵循轨迹a，然后在穿过输出狭缝17(图2中以虚线示出)之后撞击打印载体8。该狭缝向腔室外侧开口且待打印的油墨液滴通过狭缝离开；其与喷嘴对齐的X方向、穿过该狭缝的喷嘴(位于喷嘴板2相对的面)的Z方向轴线平行。它的长度至少等于第一个喷嘴和最后一个喷嘴之间的距离。

由喷嘴发射且未用于打印的液滴或喷射段通过构件6偏转(它们遵循例如轨迹b的轨迹)并在捕获器7中回收并随后再利用。捕获器沿X方向的长度至少等于第一个喷嘴和最后一个喷嘴之间的距离。

例如，可参考描述了避免彼此相邻的喷嘴的喷射流之间的串扰的方法的文献US8540350(FR 2952851)，尤其是关于喷射流形成并打散该喷射流以形成液滴的信息，以及关于液滴偏转的信息。还可以参考专利US 7192121(FR 2851495)中描述的现有技术，该专利描述了喷射流的打散位置取决于通过由打散喷射流而形成的液滴是否会撞击打印载体。

液体油墨用于连续喷墨打印机。这些油墨含有油墨成分溶解于其中的溶剂。可取的是，一旦油墨沉积在打印载体上，油墨应当快速地干燥。这就是使用的挥发性溶剂的原因。最常用的溶剂是甲基乙基酮(称为“mek”)、丙酮或醇类(如乙醇)。然而，存在与使用挥发性溶剂有关的缺点。由于溶剂是挥发性的，所以其以蒸气的形式从油墨中逸出。

申请WO 2012/038520包括克服喷射流周围溶剂蒸气的存在所引起的缺点的方法。除蒸气的可冷凝于腔室(喷射流在腔室中循环)上的第一部分之外，第二部分通过腔室中的狭缝离开到达该腔室的外部，而打印所必须的液滴将穿过该腔室。该第二部分与环境空气混合，从而污染了环境空气。这种污染可能导致环境质量认证被拒。当溶剂浓度超过给定阈值时，空气变得不适合呼吸。最后，如果浓度升高，空气-溶剂混合物可能是潜在爆炸性的。

像该发明一样，申请WO 2012/038520中公开的方案涉及双态连续喷墨打印机。在这些打印机中，小部分的油墨(约为10％)被导向至打印载体。这意味着由喷嘴发射的油墨的绝大部分被导向至沟槽。不同的喷射流一起形成导向至沟槽的液体帘幕。由喷嘴喷射的油墨中只有一小比例的油墨以指向打印载体的液滴的形式离开该帘幕。这些液滴通过平行于喷嘴对齐方向的狭缝离开该腔室。该狭缝的长度稍微大于在喷嘴板上间距最大的喷嘴彼此分隔的距离。液体帘幕以速度V_J朝向捕获器移动。由于粘度的结果，导致该帘幕周围的空气在与喷射流相同的方向上被夹带。

与液体直接接触的空气以等于约V_J的速度被夹带。随着距离射流的径向距离增加，空气速度降低直到达到空气速度低于速度V_j的界限。因此，所谓的“边界层”的厚度是液体空气边界与空气不再被液体夹带的界限之间的距离。

但是申请WO 2012/038520中所公开的该方案不能令人满意，并且不能回收存在于打印头的腔室(喷射流在该腔室中循环)中的最大量溶剂蒸气。其还限制了所用油墨的施密特系数。

该方案还不适合高流量，例如每小时约几十升或几百升的流量。

然而，高流量导致管道和打印头中的冷凝风险更高。

申请WO 2013/173200描述了油墨和溶剂回收回路的实例，其中通过捕获器收回的油墨和气体被导向到加压油墨储存器中，在该加压油墨储存器中，油墨在重力作用下沉积。

再一次，这种方案不能令人满意，并且不能回收存在打印头的腔室(喷射流在腔室中循环)中的最大量溶剂蒸气，并且也不适合于高流量，例如每小时约几十升或几百升的流量。

发明内容

因此，在多喷嘴打印头的情况下所涉及的油墨流量非常高，本发明人估计，70％的蒸气形式的损耗源于打印头，30％源于管线/油墨回路对。如果由于任何机制导致打印头的损耗来源终止，也无法断定蒸发量将减少70％，这是因为平衡将被改变且油墨回路中的损耗将会增加。

一个方案由以下步骤组成：

在释放到环境中之前，通过提取溶剂蒸气和颗粒对流进行充分纯化，

并将从打印头外面吸入的空气供应到射流帘幕。

但纯化将非常耗能，尤其是在极端环境条件(环境温度高达45℃)的情况下。此外，新鲜空气的供应将有助于蒸发，并且将导致系统内部源自打印头周围的空气的水蒸汽的累积凝聚(尤其对于90％的相对湿度外加45℃的环境温度)。

因此，出现的一个问题是对回收管线中的流进行处理且使之再循环。这可以最大限度地减少处理量。实际上：

可以对去饱和度进行限制，使得在至打印头的返回管线中不发生冷凝；

减少了对吸入外部空气的需要，因为射流夹带的空气流中的大部分源自再循环；因此，空气更新减少，由此系统中的含水量的增加将会更慢。

因此，尝试通过吸入由射流帘幕夹带的整个气流并将其返回到打印头来创建(准)闭合环路。

然而，打印头的体积通过打印狭缝与外部连通。考虑到射流帘幕施加的快速动力，保证打印头和外部环境之间的零交换对于物理参数来说太苛刻了。这种交换将直接控制降低溶剂消耗的可能性和油墨中水浓度的增加；通过射流输出口与外部的空气进行交换意味着含有溶剂蒸气的气体逸出；外部气体被吸入到系统以补偿失去的流，且该纳入将引入湿气。

然而，如果精心选择的物理-液压参数使得在该空间中能够出现自循环状况，则由于油墨颗粒通过液/气界面的扩散而导致污染的累积。此外，由于闭合空间中的循环伴随着空气与油墨以几m/s的速度接触，油墨回路也是产生液态和固态气溶胶的来源。

产生气溶胶的机理(首先是油墨颗粒(涂有树脂的着色剂，全部在溶剂中)，其次是没有固体残余物的溶剂液滴)可以是机械的和热力学的，并且能够是不同来源：

射流的形成，其中，喷墨通过喷嘴的喷射引起在其界面处的强烈加速(通过松弛效应)并产生颗粒；

由于射流或液滴与固体或在两相流中撞击而产生的飞溅射；

由气流而产生的分裂开，其中该气流剪切含有固体物质的液体表面；

蒸发，在蒸发期间只要分压还没有达到饱和水平，液体分子向气体环境的扩散将颗粒(干提取物)夹带到气体环境。

因此，CIJ打印机(尤其是多喷嘴型)的操作条件，对由射流帘幕所产生的快速蒸发相关的溶剂消耗的管理施加了严格的限制。

据认为，在若干阶段达到了饱和水平：首先，界面(气体/液体/固体物质)处的溅射产生(油墨的)液滴，然后液滴蒸发以趋于填补分压。该过程能够产生直径范围非常宽的或多或少的湿颗粒。下一步是非常小直径的颗粒聚结过程(由于布朗运动)；通过成核机制，与冷凝相关的这些过程使得非常小的颗粒消失；与蒸发相关联(见表1)的沉淀使得大颗粒消失。具体来说，该表表明沉降速度取决于颗粒直径的平方。

d(μm)	v(m/s)
		0.1	8.80E-07
0.5	1.00E-05
		1	3.50E-05
5	7.80E-04
		10	3.10E-03

表1

(来源R C Flagan：Fundamentals of air pollution engineering，第300页)

因此，待处理的颗粒的直径在肉眼看不到的10nm或几十nm与几百nm(或1μm)间变化。通过试验确认粒径的分布，通常集中在400nm。

在“The influence of accumulated liquid on fibrous filterperformance”,Journal of Aerosol Science,vol.31,No.11,pp.19-34,2000中，P.C.Reynor和D.Leith模拟了在过滤器中湿气溶胶的过滤过程，如图3所示。

该简图表示通常与CIJ打印机的任何应用无关的过滤过程。在图3中，过滤器输入流包含空气、溶剂蒸气、气溶胶(湿颗粒和液滴，含或不含干提取物dry extract)。

在这种方案中，大量液滴(或气溶胶)被拦截，干燥的部分有助于局部地或在过滤器的大面积上形成“滤饼”。这种饱和的结果是能使流通过的孔的数量和/或直径的减小，并且因此减小了过滤器的有效表面积，从而增加了流速，增加了压头损失并加重了至过滤器的下游侧的颗粒夹带；因此所需的过滤功能停止工作。

在过滤器输出处，介质由蒸气和液滴组成，其中一些蒸气和液滴未被收集，而另一些则会构成排出液体流。并且在源自形成排出液体的液滴的蒸气中存在引入颗粒的风险。

由于油墨储存器压力高于过滤器输出区域的压力，所以将排出液体排放到该储存器还存在实际问题。

通过包含在膜中的冷凝物的蒸发还可产生二次气溶胶。这形成了将气溶胶转移到下游侧的机制。因此，迁移的液滴通过蒸发效应将释放带电颗粒和/或过滤介质将被湿气和捕获的颗粒所饱和，导致对于应用而言不可接受的压头损失。

纯的气体和干蒸汽能够穿过膜，而不会在过滤器下游引入任何的污染物(见图3顶部的箭头)。

将沉积(通过拦截机制)在过滤膜纤维上的颗粒和/或气溶胶能够溶解于源自冷凝的溶剂中，并且能够被这种在压力作用下迁移到输出的溶剂所夹带。纯溶剂部分的蒸发仅产生纯的蒸气。另一方面，含颗粒的冷凝物一旦落在过滤器输出处则立即蒸发，从而能够释放颗粒，且由此损失部分的过滤功能(在图3中，中间“蒸发”的部分加入由顶部的箭头指示的蒸气部分，而另一个中间部分(“未收集的液滴，重新夹带”)加入气溶胶和液滴释放的箭头)。

如图3中底部的箭头表示未蒸发的冷凝液体：“排出的液体”。

一个方案由以下组成：通过用折叠结构(过滤器则形成折叠物，其增加膜的表面积而不会相应地增加尺寸)增加过滤器表面积来改变流动结构，从而降低流速。这首先增加了容纳经过滤的颗粒的容量，其次减缓了压头损失的增加，从而使部件的使用寿命增加到可接受的水平。

然而，本发明人已经观察到向下游方向的排出(如图3所示)与抗污染功能不兼容。如上所述，可能的是，颗粒在气流中释放；此外，下游侧的压力高于上游侧的压力，因此难以在下游侧泵送。还注意到，CIJ打印机中的操作配置在干燥状态下不工作，对此，过滤材料供应商能够保证高于99.97％的高效率；并且随着过滤颗粒的滤饼的逐渐形成，这种效率得以加强。

此外，所做的观察无法调整过滤系统的尺寸与其使用寿命之间的平衡(基于压头损失和/或释放到下游侧的污染物发生之前的时间来决定)。

本发明公开了一种用于从打印机或打印机的至少一个打印头或打印机的至少一个打印头的至少一个油墨回收储存器回收含溶剂蒸气的大气的装置，所述装置包括：

n(n≥1)个过滤器，所述过滤器被布置在至少一个油墨储存器的输出处，每个过滤器包括输入面、输出面和在这两个面之间的过滤器体，待过滤的大气穿过所述输入面，然后穿过所述过滤器体和所述输出面。

在此处及本申请的其余部分，本发明应用于打印设备，尤其应用于喷墨打印机，一个实例是CIJ打印机。

例如：n＝2。

每个过滤器或用于回收的装置可包括：在冷凝于输入面的液体穿过过滤器之前，回收所述液体的至少一部分和/或去除该液体的至少一部分的构件。

根据本发明的一个方面的装置中的过滤器主要用于分离固体颗粒和气体。

通过直接拦截或通过冷凝，过滤器中的湿流沿过滤器的深度将夹带颗粒，而本发明的一个方面确保被拦截的颗粒不会穿过过滤材料并且将从下游侧(或输入面的一侧)排出。换句话说，所提供的构件不仅通过输入面去除了冷凝的湿气，而且去除了包含在其内的颗粒。

因此，本发明能够用于产生闭合环路，以便使通过打印机(如CIJ型打印机，尤其是多喷嘴打印机)的沟槽吸入的空气再循环，从而清洁被输送至(输送回)打印头的空气。

可将过滤器或多个过滤器的每个过滤器放置在溶剂提取构件的上游侧或下游侧(考虑到回收回路中大气或空气的循环方向)。这些构件可以从输入气流中提取溶剂，并首先产生液体溶剂，其次产生气流，上述气流中溶剂蒸气的含量低于输入流中的溶剂蒸气的含量。这些构件例如是冷凝构件或吸附构件或膜分离构件。

在第一种情况中(过滤器位于溶剂提取构件的上游)，待过滤的大气离开储存器，而经过滤的气体被输送至溶剂提取构件。

在第二种情况中(过滤器位于溶剂提取构件的下游)，待过滤的大气离开溶剂提取构件，而经过滤的气体被输送至至少一个打印头。

在n＞1的装置中，还可包括：选择单个过滤器的构件，以处理待过滤的大气或气体，其中该待过滤的大气或气体例如可从储存器或多个储存器之一或溶剂提取构件离开(根据上述两种情况之一)。

根据一个实施方式，所述回收构件可以将冷凝于n个过滤器中的每个过滤器的输入面上的液体的至少一部分带入储存器。

还可以设置将在重力作用下从过滤器的输入面流动的的液体导向至储存器的构件。

该回收储存器可为待处理的大气或气体所源自的储存器；优选地，第二储存器与第一储存器(待处理的大气或气体所源自的储存器)不同，以更好地控制粘度(否则，将溶剂添加到第一储存器中而不对所添加的物质进行任何控制)。因此，可设置这样的构件，如被称为分离管道的一个或多个管道，以将待处理的蒸气或气体输送到过滤器，同时将例如由清洁过滤器而产生的液体输送到第二储存器，而不是输送到第一储存器。

过滤器最初未被颗粒饱和，但是在运行期间，由过滤器所捕获的湿气和颗粒会减少过滤器通道面积，增加流速并且使过滤器在新的(或未使用)条件所形成的平衡趋于劣化。因此，可以提供用于在线清洁过滤器的构件。

出于以上目的，根据本发明的一个具体实施方式的装置还可包括：

带动或引入自溶剂提取构件或溶剂储存器输出的液体中的一部分通过至少一个过滤器或每个过滤器的输出面，随后穿过所述过滤器的构件；

和/或，带动或引入自溶剂提取构件或自气体储存器输出的气体中的一部分，或带动或引入经另一过滤器过滤的气体中的一部分通过至少一个过滤器或多个过滤器中的每个过滤器的输出面然后通过所述过滤器的构件。

因此，使用源自溶剂提取构件的产物，例如在这些溶剂提取构件由冷凝所产生的产物(如过滤器位于溶剂提取构件上游的情况)，或源自溶剂储存器的溶剂(如过滤器位于溶剂提取构件下游的情况)，以从过滤器的输出面清洁过滤器之一。

使用自溶剂提取构件输出的气体中的一部分来完成干燥(如若干个过滤器位于溶剂提取构件上游的情况)或使用自气体储存器输出的气体中的一部分来完成干燥(如单个过滤器位于溶剂提取构件上游或下游的情况)，或者使用在经另一个过滤器过滤后被输送至打印头的气体来完成干燥(如若干个过滤器位于溶剂提取构件下游的情况)。

不管构造如何，可由此朝向过滤器的输入面引入溶剂的反向流(与过滤器过滤气体时该气体循环的法向方向相反的方向)以冲掉捕获在过滤器本体(mass)中的颗粒。

还可引入气体的反向流(同样地，沿上述限定的方向)以干燥过滤器，从而使过滤器恢复到与其未使用状况类似的清洁状况。

这种主动维护工作去除了部分未收集或重新夹带的液滴。否则，颗粒将被带到过滤器的输出面。

对于n＞1的情况，根据本发明的装置可以包括选择通道的构件，其中：

使得自溶剂提取构件或溶剂储存器输出的液体中的一部分仅循环至过滤器中的一个过滤器的输出面；

和/或，使得自溶剂提取构件或自气体储存器输出的气体中的一部分，或者在经另一个过滤器过滤后被输送到打印头的气体中的一部分仅循环至过滤器中的一个过滤器的输出面。

优选地，当n＞1时，不同的过滤器与相同的大气相通(通过它们的输入侧)。

还可提供以下构件：

用于选择第一过滤器的构件，以处理待过滤的大气，如自储存器或溶剂提取构件输出大气，

同时，使用选择至另一个过滤器的输出面的循环通道的构件，该构件选择这样的循环通道：使自溶剂提取构件输出的液体(用于清洗)的一部分或气体(用于冲洗)的一部分朝向与第一过滤器不同的另一个过滤器的输出面。

对于n＞1的情况，根据本发明的装置可以包括：选择通过一个第一过滤器对待过滤的大气进行过滤的构件，以及同时清洁与第一过滤器不同的另一过滤器的构件。

在根据本发明的装置中，回收冷凝于至少一个过滤器或每个过滤器的输入面上的液体至少一部分的构件可以包括回收在重力作用下从过滤器的输入面流动的液体的构件。

本发明还涉及供应至少一个打印头(打印设备，尤其是喷墨打印机，如CIJ打印机)的回路，该回路包括：

至少一个储存器，用于回收未用于打印的油墨并且供应至少一个打印头；

根据本申请中呈现的实施方式之一，用于源自至少一个储存器的大气的回收装置。

本发明还涉及一种打印机，尤其涉及一种喷墨打印机，如CIJ型喷墨打印机，所述打印机包括：至少一个打印头，如喷墨打印头，尤其是CIJ打印机的喷墨打印头；以及根据本发明的回路，该打印头包括用于形成k射流的构件，其中k＞1。

本发明还涉及一种用于回收打印机或从打印机的至少一个打印头或打印机的至少一个打印头的至少一个油墨回收储存器中含有溶剂蒸气的大气的方法，该方法包括：

使用至少一个过滤器来过滤自打印机的至少一个油墨储存器输出的大气，该过滤器包括输入面、输出面和在这两个面之间的过滤器体，待过滤的大气穿过输入面，然后穿过过滤器体和输出面。

上述打印机可尤其是喷墨打印机，一个实例是CIJ打印机。

优选地，在冷凝于所述过滤器的输入面的表面上的液体穿过过滤器之前，回收该液体的至少一部分。

流速与过滤器的面积成反比，过滤器的尺寸可设置为足够大以限制速度。因此，应当使夹带到过滤器的深处中的冷凝物最小化：该夹带导致颗粒迁移到过滤器的输出侧，而这是不良的现象。因此，将过滤器的表面积设置在特定值之上有助于实现所需的平衡状态。实际上，一个问题是颗粒从过滤器的输入侧迁移到输出侧，而这个问题通过过滤器的气体流速会发生放大。对于给定的流速，因此优选对表面积进行选择以具有低流速，例如＜0.1m/s。

在根据本发明的打印过程中，在用打印机进行打印的同时，进行根据本发明的方法以用于从打印机回收含有溶剂蒸汽的大气。过滤器或所述过滤器中的每个可放置在溶剂提取构件的上游侧或下游侧(考虑到回收回路中的大气或空气的循环方向)。如上参照装置所进行的描述，这些构件可以从输入气流中提取溶剂，并首先产生能够为液体的溶剂，其次产生气流，上述气流中溶剂蒸气的含量低于输入流中的溶剂蒸气的含量。这些构件例如是冷凝构件或吸附构件或膜分离构件。

在第一种情况中(过滤器位于上游)，待过滤的大气从储存器中输出，而经过滤的气体被输送至溶剂提取构件。

在第二种情况中(过滤器位于下游)，待过滤的大气从溶剂提取构件中输出，而经过滤的气体被输送至打印头。

通过过滤器的输出面，将以下物质引导通过过滤器或多个过滤器的输出面并进入该过滤器或多个过滤器：

自溶剂提取构件或溶剂储存器分别离开的液体的一部分，以清洁过滤器；

以及，然后可能地，从溶剂提取构件或气体储存器分别离开的气体的一部分，或由另一个过滤器过滤的气体的一部分，以干燥过滤器。

因此，所使用的产物(尤其是溶剂)源自溶剂提取构件，例如通过冷凝作用产生的产物(如过滤器位于溶剂提取构件上游的情况)，或源自溶剂储存器的溶剂(如过滤器位于溶剂提取构件下游的情况)，以从过滤器的输出面清洁过滤器之一。

可使用自溶剂提取构件输出的气体的一部分来完成冲洗(如若干个过滤器位于溶剂提取构件上游的情况)或使用自气体储存器输出的气体的一部分来完成干燥(如单个过滤器位于溶剂提取构件上游或下游的情况)，或者使用在经另一个过滤器过滤后被输送至打印头的气体来完成干燥(如若干个过滤器位于溶剂提取构件下游的情况)。

因此，通过进行维护操作(即用溶剂冲洗并干燥)能够使过滤器再次使用。

当n＞1时，可选择用于使清洁液体的一部分和/或冲洗气体的一部分循环到仅一个过滤器的通道。

例如，选择第一过滤器来处理源自储存器或从储存器输出的大气，并选择通道以将从溶剂提取构件或溶剂储存器分别输出的液体的一部分，或从溶剂提取装置输出的气体的一部分或者在经第一过滤器过滤之后被输送到打印头的气体的一部分循环到第二过滤器(不同于第一过滤器)。当n＞1时，可通过第一过滤器过滤从储存器输出的大气，同时可对第二过滤器(不同于第一过滤器)进行清洁。

因此，能够在清洁至少一个过滤器的同时进行打印，至少一个其他过滤器过滤从储存器输出的大气。

根据一个具体实施方式，冷凝于每个过滤器的输入面上的液体的至少一部分在重力的作用下自过滤器的输入面流动，并且可能地，被导向到储存器。这有利地通过将过滤器倾斜，从而使得其输入面朝向待处理的空气所来自的储存器来实现。

可首先通过放置在过滤器和储存器之间的液-气分离器来回收在重力的作用下从过滤器输入面流动至储存器的液体。

由过滤装置(膜和结构)产生的冷凝物是排放物的主要组成，从而能排出一些被捕获的颗粒。根据在其上排出排放物而“选定”的侧来建立动力学平衡，使用以下要素：

过滤器的表面积施加初始流速，

过滤器的倾斜位置增强了重力的作用，迫使待排出的水分到达上游侧，并减缓了颗粒向下游侧的迁移。

过滤器输入面的溶剂回收储存器可为待处理的大气或气体所源自的储存器；优选地，第二储存器不同于第一储存器(待处理的大气或气体源自第一储存器)，以便不破坏该第一储存器中的粘度。因此，待由过滤器处理的蒸气或气体能够从例如清洁过滤器而生产的液体(或溶剂)中分离，以将该液体输送到第二储存器。

过滤器位于溶剂提取构件上游的实施方式是有利的；具体地，其使过滤器能够由源自气流的溶剂液滴来冲洗。这意味着能够处理溶剂饱和的气流(但在进入过滤器模块之前未冷凝)，其通过自然冷凝将产生湿气(尤其是如果油墨储存器是回路这一部分的最热点)；该湿气对于在过滤器输入表面上产生液体流是有用的，从而将表面颗粒连续夹带到排放通道。另一方面，更多的湿气会加剧过滤器中的气孔闭合的现象，使流速增加，并将限制或破坏自然排放机制。换句话说，在过滤器的输入侧的含有溶剂或者载有溶剂的气体冷凝物(处于比油墨储存器低的温度下)有利于夹带表面颗粒；但过多的冷凝物会使过滤器饱和并闭合过滤器的孔。

根据本发明的打印过程中，停止打印以清洁过滤器(如果仅有一个过滤器)，然后在清洁之后恢复打印。如果存在至少两个过滤器，则能够在清洁至少一个过滤器的同时继续打印，至少一个其他的过滤器过滤从储存器或分离器输出的大气。

附图说明

根据以下参考附图给出的本发明的示例性实施方式的细节描述，将更加清楚本发明的其它优点，其中：

图1是现有技术中已知的喷墨打印机的透视图；

图2表示打印头的示意性等距视图，主要示出了打印头位于喷嘴下游的部件；

图3表示过滤器及该过滤器的上游和下游的流体流，

图4A表示在过滤器及在湿气穿过该过滤器之前，沉积在过滤器正面出上的湿气所述正面处或从该所述正面的排出；图4B表示根据本发明的过滤器的壳体；

图5A表示根据本发明的溶剂回收回路的结构，其中过滤器放置在溶剂提取构件的上游侧；

图5B表示根据本发明的溶剂回收回路的结构的变型，其中过滤器放置在溶剂提取构件的上游侧；

图5C表示根据本发明的溶剂回收回路的结构的变型，其中两个过滤器放置在溶剂提取构件的上游侧；

图6A和图6B表示根据本发明的溶剂回收系统的实施方式，其两个过滤器(图6A)和单个过滤器(图6B)在溶剂提取构件的上游；

图7表示根据本发明的溶剂回收系统的实施方式，其中两个过滤器在溶剂提取构件的下游侧；

图8表示运行48小时后，在过滤器放置在溶剂提取构件的下游侧的情况下，过滤器的输入面的SEM图像的实例；

图9表示在过滤器放置在溶剂提取构件的下游侧的情况下，压头损失的变化；

图10A至图10B表示运行20小时后，在过滤器放置在溶剂提取构件的上游侧的情况下，过滤器的输入面的SEM图像的实例；

图11表示在过滤器放置在溶剂提取构件的上游侧的情况下，压头损失的变化；

图12表示压头损失波动现象，对应于过滤器的水分含量；

图13表示在用已冲洗但未干燥的过滤器启动之后，压头损失的变化；

图14A至图14D表示在运行20小时并用两种不同的油墨之后，过滤器的输入面和输出面的SEM图像的实例；

图15表示冲洗步骤对放置在溶剂提取构件上游的过滤器以及对跨膜压头损失的影响；

图16A和图16B表示能用于本发明框架的冷凝器结构的实例；

图17表示可适用于本发明的流体回路的示例性结构。

具体实施方式

将参照图4A说明本发明的第一方面，其中，附图标记20表示过滤器，其中由蒸气和液滴组成的流穿过该过滤器。

该过滤器包括输入面21和输出面22。该流源自于喷墨打印机的油墨储存器10。流量可能是高的，因为如上所述，对于双态连续喷墨打印机，流量可高达每小时几十升或每小时几百升。

在该过滤器的输出处，介质由蒸气和液滴(蒸气冷凝物)组成。还可以存在含颗粒的夹带液滴；这些颗粒可为使溶剂与所存在的湿气分离的过滤纤维所收集的颗粒；该湿气的蒸发能够在过滤器下游的气流中产生气溶胶。

于过滤器的输入表面21处沉积或冷凝的液体在其穿过过滤器20之前，能够从该输入表面将其去除。如下所述，其通过一个或若干个管道25排出，例如返回到油墨储存器10，或被导向到诸如蒸发器的装置(然后导向至油墨储存器10)。这尤其是这样的情况：朝向过滤器的内部部分的夹带力(取决于流速)小于由重力引起的力。

优选地，选择由玻璃纤维(或纳米纤维)制成的无纺多层织物。这种过滤器与喷墨打印机中目前所使用的溶剂化学兼容。也可使用聚四氟乙烯(Teflon)或聚丙烯过滤器。作为变型，也能使用由纺织材料制成的过滤器，但是纤维平均直径会较大。

例如，过滤器20的厚度可为100μm至1mm，例如约400μm。

还优选地，空气过滤器与溶剂相兼容。

能够使用满足标准NF EN1822的“EPA”(效率颗粒空气)过滤器、“HEP A”(高效颗粒空气)过滤器和“ULPA”(超低穿透率空气)过滤器。例如，可参照http://www.boutique.afnor.org/norme/nf-en-1822-5/filtres-a-air-a-haute-efficaci te-epa-hepa-et-ulpa-partie-5-mesure-de-l-efficacite-de-l-element-filtrant/article/619183/fa157748。

纤维直径优选为几纳米至几微米，如5nm至5μm或10μm，以满足在保持可接受的压头损失的同时有效地阻挡颗粒的需求。孔径的分布取决于制造过滤材料的方法。SEM观察显示，层中的孔径约为1μm。考虑到过滤材料由若干层的叠置来制成，难以估计孔的实际尺寸。过滤材料能够产生迫使颗粒遵循非常弯曲的轨迹的路径，这促进了拦截机制。根据纤维直径的分布，无纺结构具有非常宽泛的孔隙率，从而观察到小于1微米至几十微米(如10μm)的孔隙率。使用这种类型的材料(无纺的)是令人感兴趣的，因为从等于例如约400μm的给定厚度开始，随机孔隙率将在不同的弯曲通道之间产生相似性，并且通过如上所述的机制(拦截/撞击等)，该随机孔隙率将使在感兴趣的直径范围内(约300nm)的几乎所有颗粒停滞，并且将阻挡较大的颗粒(通过筛分和过滤效应)。

参照下列课件：

http://cerig.pagora.grenoble-inp.fr/tutoriel/non-tisse/page01.htm

如图4A所示，过滤器20限定了能够自水平方向以角度α，例如10°至80°，例如40°至60°(或30°至80°)倾斜的平面。通常，如果在过滤器的使用期间，过滤器的输入表面21向下倾斜，并且输出面22面向上，则有助于通过重力作用从过滤器的正面回收湿气。设置使过滤器保持倾斜的构件的原因是：使得在正面上凝结的湿气能够通过重力流动。

作为变型，角度α可为零(在这种情况下，过滤器实际上是水平的)，从而有助于回收来自过滤器的输入面的液体。

图4B示出了能够保持过滤器的壳体250。该壳体包括称为输入面的第一面251和称为输出面的第二面253。它包括输入面上的输入通道252，该输入通道还用作用于凝结在过滤器的输入表面上并被排出的湿气的输出通道。其在同一侧包括输出面253、输出通道254和输入通道256(例如靠近输出通道254)，以便引入清洁和冲洗流，如下所述。该壳体能够容纳在图4B中用虚线表示的过滤器20。未示出的构件(支撑件、臂等)使壳体保持在所需位置。

壳体250具有限域作用，并且还提供了密封性、方向性和热稳定性和机械稳定性。

图5A表示能够使用上述类型的过滤器的环境。

该图5A显示了示意性示出的打印头1和捕获器7。

附图标记10表示油墨储存器，打印期间未消耗的油墨将从捕获器7导向到上述油墨储存器中。

该图和随后的附图示出了单个储存器10和单个打印头1，但是根据本发明的装置或方法同样能够适用于处理来自若干个储存器10的流，其中该若干个储存器10从一个或若干个打印头回收油墨和/或溶剂。例如，可在捕获器7的输出处并联供应如储存器10的至少两个储存器，并且该供应可以由泵来提供。类似地，可将通过根据本发明的系统或方法处理的大气或气体输送到一个打印头(如上所述)或若干个打印头。

如上所述，打印头1的容积通过孔或狭缝与外部连通，其中喷射穿过该孔口或狭缝以实现打印。通过该狭缝或喷射流输出孔，与打印头外面的大气发生交换；更准确地说，含有溶剂蒸气的气体通过该通道逸出，而外部气体通过相同的路径机械地吸入打印头以补偿损失的流；这种吸力会将湿气引入系统。

将来自该储存器10的蒸气的流11导向到过滤器20。作为补偿，冷凝在过滤器输入表面21上的液体流通过诸如图4B中示意性示出的构件25、252的导管被运送到储存器10。

在过滤器的输出处，将经过滤的蒸气的流导向到溶剂提取构件26(如冷凝构件)，这将使溶剂蒸气冷凝并产生能够返回到打印头1的清洁气体35。据认为，因为待处理的蒸气11首先穿过过滤器，且随后经过滤的流27被导向到构件26，所以将过滤器定位在构件26的上游。然后，通过可设置有泵28的排出管线29，可将所提取的溶剂(如通过冷凝)运送到储存器10。在这种情况下和在本申请提出的其它实施方式中，所用的溶剂提取构件可以是使含有溶剂的气流的溶剂去饱和的任何构件，或从气流中提取溶剂的任何构件或降低该流中溶剂浓度的任何构件，如通过膜分离或吸附。尽管本说明书的其余部分采用冷凝装置(或冷凝器)，但溶剂提取构件的所有其它实施例能够用于产生提取自气流的溶剂和具有溶剂浓度降低的气流。

通过装配有泵30的管线31，可将在冷凝器26中经冷凝所得到的部分液体溶剂转移到过滤器的输出面22，以准备该过滤器的清洁操作。

通过管线33和泵32，可将从储气罐或气体储存器37输出的清洁气体35输送到过滤器20的输出面22，以在可能的清洁操作之后进行干燥操作。

通过形成打印机控制器的构件可对泵和阀(如果有的话)进行控制，并出于该目的而程控化。

最靠近过滤器20的路径31、33的部分可以是重合的。

可使用根据本发明的过滤器清洁方法。这种方法能够将被固态和/或液态气溶胶阻塞的废过滤器再生，以延长其使用寿命。

为了实现这一点，切断由储存器10的流11对过滤器的供应。例如，使过滤器的输入面21侧的大气达到大气压，以使得流11不再通过该过滤器。

然后，通过滤器的输出面22来注入溶剂以冲洗过滤器。该溶剂将穿过过滤器20并且起到去除能够被捕获在其物质中的污染元素的作用。随后，可将从输入面21输出的脏溶剂流输送到油墨储存器，例如穿过分离器(如下所述)，从而蒸发的溶剂和溶液中所含的干材料能够返回到其来源处。优选地，这使用能够从冷凝器26(通过图5A中的管线31和泵30)回收的一些纯化溶剂来完成。根据一个实施方式，当过滤器以角度α倾斜时(如图4A所示)，溶剂能够被运送到输出面22的最高端，溶剂可从最高端溶剂在整个面22上流下。

然后，例如使用压缩空气源37和可能的泵32，可对过滤器进行干燥。

在这些清洁操作中，由图4A中能够看出的以角度α表示的过滤器的倾斜度能够具有以下作用：如果过滤器几近垂直(例如角度α为60°至90°)，或者如果过滤器几近水平(例如角度α为0°至30°)，其一端可能未被清洁，尤其是如果使用上述径流(或流下)的技术来进行清洁。对于清洁操作，角度α优选为30°至80°。所设置的角度可根据待进行的操作来进行改变，例如：过滤时为0°，清洁时则为60°。

图5B示出了图5A中部分装置的变型。即，将来自储存器10的蒸气运送到过滤器20的途径。在图5B的结构中，分离器40放置在储存器10和过滤器20之间。例如，该分离器通过惯性沉淀起作用。分离器能够分离来自储存器10的大气中所含的最大颗粒。因此，已经去除了最大颗粒或污染物的蒸气被输送到过滤器20。系统的其余部分可参照图5A所述。

图5C示出了图5A和图5B中部分装置的变型。在该情况下，并联使用两个过滤器20、20a。如上所述，这类组件能够允许在一个过滤器应用清洁程序的同时，使用另一个过滤器。

为了实现这一点，通过管道11、11a，可由储存器10或分离器40来供应每个过滤器(在如上参考图4B所示，每个过滤器可容纳在独立的壳体中，并且装配有连接件以连接流体供应管道和返回管道)。每个过滤器与连接到三通阀45的输入的输出管道27、27a相关联，三通阀45的输出通过导管27'将由阀45选择的气流运送到冷凝器26。

每个过滤器可以与第一返回路径和/或第二返回路径相关联，其中，通过该第一返回路径，能够将清洁流体(纯化的溶剂)输送到相应的过滤器的输出面22、22a，通过第二返回路径，能够将清洁冲洗气体输送到相应的过滤器的相同的输出面22、22a，从而如果需要则能够进行如上所述的清洁或冲洗操作。

通过构件47(如阀或电磁阀)对冲洗/干燥的液体/气体将朝向其被输送到的过滤器，构件47的输入经路径31、33供应，其中，路径31、33分别连接到冷凝器26和管线，通过上述管线由冷凝器26输出的气体在冷凝器中处理之后进行循环。

这样的系统使得能够交替地使用以及交替地清洁过滤器20、20a。如果第一过滤器需要清洁操作，则使用构件45将第二过滤器转换(或切换)到工作状态(以过滤来自储存器10或分离器40的蒸气)，并且能够同时清洁第一过滤器，如上所述，然后再次将该第一过滤器转换或切换到过滤状态，同时对第二过滤器进行清洁操作。该交替可以通过具有恒定时间间隔的时钟来程控化，和/或通过形成打印机控制器的构件来程控化，上述打印机控制器专门为此目的而程控化。

两个过滤器20、20a都连接到储存器(图5C中未示出)，因此与相同的大气相通。

图5C中的两个过滤器的组可与如上已参照图5A和/或图5B描述的构件组合。

图6A表示使用两个过滤器20、20a的系统的实施方式，其中上述两个过滤器例如由玻璃纤维制成且交替使用。

在该图中，与先前附图中附图标记相同的附图标记表示相同的元件或执行相同技术功能的元件。

两个过滤器20、20a都连接到分离器40，因此与相同的大气相通。在该图中，附图标记50表示缓冲体积，在该缓冲体积中回收来自冷凝器26的冷凝产物。如上所述，该体积50可使用泵30来供应过滤器20、20a以准备清洁它们。附图标记101表示用于添加物(如溶剂)的储存体积，以防必须利用该添加物来补偿损失；泵67从该存储体积泵送添加物，以添加到储存器10中的油墨。

利用泵53(如隔膜泵)，可将回收的油墨从打印机头1的沟槽中泵送供应储存器10。回收管线中的流是两相的，流例如为0.3升/小时至10升/小时的液体，以及10升/小时至10000升/小时(如1000升/小时)的气体。该两相流由泵53产生。如上所述，该路径中的流和油墨接收机制(接收油墨储存器10的管中的两相流或多或少地产生飞溅-这尤其可释放大颗粒)能够产生各种尺寸的气溶胶。

通过泵57和第一过滤器59，随后通过靠近打印头的第二过滤器63，储存器10可向打印头1供应油墨。传感器61测量至打印头1的供给路径中的压力。

由于储存器10中的正压力，随后气流被运送至与三通阀45的开放路径连接的过滤器20或20a。该阀可以例如使用预定时钟来控制。

气流在所选择的过滤器20或20a中过滤，然后通过阀45的开放路径被导向到冷凝器26。通过返回管线69，用于去饱和空气和冷凝物的分离机制将缓冲体积50中的冷凝物和空气运送到打印头1。

通过泵30和受控阀47，从缓冲体积50开始的另一路径将校准量的冷凝物导向到等待维护的过滤器20、20a(对于该过滤器，三通阀45的路径关闭)。因此，溶剂流遵循这样的途径：该途径与从储存器10或分离器40输出的蒸气所遵循的途径相反，且必须由过滤器20、20a之一处理。因此，该溶剂流首先穿过膜的下游侧22、22a，然后穿过过滤器体，然后被导向到上游侧21、21a，从而清洁沉积在表面22、22a上以及过滤器膜深处的颗粒。然后，脏的(但非常稀的)溶剂以与气流(在工作中，该气流升高至过滤器)对流的方式穿过分离器40。因此，该溶剂流用于清洁分离器40以除去在过滤过程中沉积于其上的干燥提取物的沉积物。

在这种情况下和在本发明的其它实施方式中，可能有用的是，提供上升的蒸气(来自储存器10)和从分离器40到第二储存器10a的排出物(下降)之间的分离；汇合点使液体“沉降”或倾出，从而避免将其导向到储存器10(以避免干扰该储存器10中的粘度)。根据所示的实施方式，来自分离器40的液体通过第一导管11a流到第二储存器10a；第二导管11b引导来自储存器10的待处理的气体并且与第一导管11a汇合，使得该气体继续被引导到分离器40，而来自分离器的液体无法沿第二导管11b前行。例如，组件为“Y”形，“Y”的底部朝向第二容器10a，其中两个分支中的一个连接到分离器，另一个连接到第一储存器。

在冲洗期间液体已穿过过滤器后，另一个泵32将去饱和的气体路径连接到过滤器；该气体由例如根据预先配置的时钟来控制的两个阀47进行导向。该干燥机制也能够在冲洗过滤膜之后使过滤膜的孔打开。

因此，抽出的去饱和气体返回到分离器，然后返回到不处于维护阶段的过滤器。

因此，起始于管线69用以对维护中的过滤器之一进行干燥的空气流循环于局部环路中，从而对转移到打印头1的净流没有任何影响。通过维护中的过滤器，由泵32抽出的空气将产生剩余流，然后被转移到冷凝器26并返回到管线69，这补偿由泵32产生的缺口。由泵32抽出的空气还会在储存器10和/或分离器40中产生过压，而且在另一个过滤器中也产生过压，由此以更高的流速循环，这是因为两个过滤器与相同的大气相通(在本实施例中通过分离器40)。作为变型，空气可从外部引入，然后通过泵送转移到所需的过滤器以进行干燥。

优选地控制局部环路中的该气流的强度，以从而最小化储存器10的压力波动以及从打印头1返回的气流中的压力波动。

因此实现了维护工作。使清洁的过滤器的功能再次产生，并且该过滤器准备好从储存器10过滤气体。

三通阀45对用于待清洁的过滤器的气流的转换进行控制，并且可对用过的过滤器进行上述维护功能，以获益于过滤器在未被使用时的低压头损失。

使用这种两过滤器系统，打印机能够连续运行(连续进行打印操作)，而不会受限于一个过滤器上的清洁操作：如上所述，空气连续被另一个过滤器过滤，打印头1可由从冷凝器26的输出物所抽出的空气来供应；因此过滤能够是连续的，其中，一个过滤器过滤，另一个被清洁，反之亦然。

如图5A和图5B所示，清洁方法可适用于设置有单个过滤器20的系统的情况。在这种情况下，使用过滤器20的过滤器程序之后是清洁程序，而该清洁程序之后是另一个过滤器程序等。从过滤器离开的蒸气的回收回路可设置有冷凝器26，且还可设置有缓冲储存器50和构件30、31，上述构件30、31用于使该缓冲储体积50中回收的溶剂分别返回到过滤器20或储存器10(可应用额外的泵和导管以将溶剂从储存器50转移到储存器10)。类似地，供应打印头1的管道69位于冷凝器26的出口处；如果存在压缩气体储存器37和泵32之一，则在清洁之后的冲洗操作期间它们干燥单个过滤器20。

参照图6A，具有单个过滤器的系统可包括如上所描述的构件53、57、59、61、63、101、10a、11a、11b。图6B表示图6A的变型实施方式，其具有单个过滤器。因此系统更简单。根据图6A或图5B，已描述了图6B中的元件(尤其是外部气体源37)。然而，在这种情况下，过滤不能连续，这是由于过滤器的操作因使用从冷凝器回收的溶剂清洗而被中断。

在过滤器维护阶段期间，在油墨储存器10侧设置减压路径103以平衡不同部件之间的压力。然后，打开阀103a并且使储存器10处于大气压。然后打印设备可继续打印。

通过分离器40，可将来自储存器50的溶剂输送到储存器10(阀30a打开、阀30b关闭)或输送到过滤器20以清洁过滤器(阀30b打开、阀30a关闭)。

使用阀39a，优选比例阀39、39a可调节压缩气体储存器37中抽出的通量(flux)。来自该储存器37的压缩气体可用于供应打印头1。

图7表示使用两个过滤器20、20a的系统的实施方式，其中上述两个过滤器诸如由玻璃纤维制成且交替使用，但位于冷凝器元件的下游。

在该图中，与先前附图中附图标记相同的附图标记表示相同的元件或执行相同技术功能的元件。

在本发明的这个实施方式中，从储存器10返回的空气或大气在经过滤器20、20a中的一个或另一个过滤之前，首先由冷凝器26去饱和。

通过输出阀45b，在所示实施例中为三通阀，将来自每个过滤器的输出物输送到打印头1。该阀可例如用预定时钟来控制。

在这种类型的系统中，根据图4A所示的简图，过滤器的正面所产生的冷凝物在被重新导向至储存器10之前，首先由冷凝器26回收，然后由分离器40回收。

如上所述，使用添加物储存器101以在清洁操作期间利用泵67a将清洁溶剂转移到一个或另一个过滤器20a、20a；一组阀门47a～47d将溶剂导向到一个过滤器或另一个过滤器。

然后溶剂流遵循与来自冷凝器26且经过滤器20、20a之一处理的蒸气输出物所沿路径相反的方向：因此首先穿过膜22、22a的下游侧，然后通过过滤器体，然后被导向到上游侧21、21a，从而清洁沉积在表面22、22a上以及过滤膜深处的颗粒。然后在穿过刚清洁过的过滤器之后，将脏溶剂送到冷凝器26。

在冲洗期间液体穿过过滤器后，泵32又一次将去饱和并随后过滤的气体输送到一个或另一个过滤器；该气体由例如根据预先配置的时钟来控制的阀47a至47d来导向。如同先前的实施例，该干燥机制还能够在冲洗过滤膜之后使过滤膜的孔打开。

因此实现了维护工作。使清洁的过滤器的功能再次产生，并且该过滤器准备好从冷凝器26过滤气体。

三通阀45b将气流从清洁过的过滤器输送到打印头1，并且可开始另一个使用过的过滤器的维护功能。

如在图6A中采用两个过滤器的系统的情况，打印机能够连续运行而不会受限于一个过滤器上的清洁操作：如上所述，空气继续被另一个过滤器过滤，而打印头1能够由经过滤的空气来供应；因此过滤能够是连续的，其中，一个过滤器过滤，而同时另一个被清洁，反之亦然。

但是在采用过滤器位于冷凝器26的输出处的这种配置中，过滤器的清洁必须比当过滤器位于冷凝器26的输入处时更加频繁，因为过滤器不会受益于湿流作用以及由此的自清洁。

还可使用单个过滤器20来组建系统(未示出)；例如该过滤器由玻璃纤维制成，位于冷凝器元件26的下游。如图6B中的情况，在这该情况下，因为过滤器的操作被由溶剂储存器101的试剂所进行的清洁而被中断，所以过滤不能连续。像图5A和6B中的储存器37，在通过溶剂清洁之后，压缩气体储存器供应干燥的气体流。再次，因为它不能受益于湿流作用，过滤器比当过滤器位于冷凝器26的输入处时更频繁地被清洁。

通常，当使用根据本发明的装置或方法时，优选地使气体流中的溶剂蒸气的浓度保持等于这样的值：该值低于处理环路中能够发现的最低温度下的饱和水平。该环路中的气相流不以任何方式损害根据本发明公开的处理机制。为了实现这一点，优选的是仅防止在提取构件26下游直到打印头1的回路部分的冷凝，而不是冷凝全部。优选地，所选择的不可超过的最大浓度为在最冷点(总是在下游回路中)处的温度下的饱和浓度。换句话说，如果气流遇到的最冷点位于提取构件26中，则这些构件26下游不会冷凝。合适的热构件将能够满足该温度条件。

使用下面描述的系统将阐释比较测试。这些测试使得能够了解根据本发明的过滤系统的效率和优点。

使用的油墨是具有着色剂的黑色油墨或具有颜料的白色油墨。

储存器10装配有压力传感器，使得能够对上述结构进行测试。由此获得的压力测量值是由过滤器20引起的压头损失的直接测量值。当过滤器堵塞时，会产生使储存器增压的压头损失。例如，压力传感器可为GE UNIK 5000型仪器(测量范围：0～5巴)，采样频率为0.5Hz。

此外，在扫描电子显微镜(SEM)下观察过滤器，这形成了评估过滤器运行的定性方式。调节变焦水平以观察过滤器的纤维结构，以及沉积在过滤器上的颗粒。

以下示出了对于不同使用条件所获得的不同结果。

在如图7中的过滤器在冷凝器26下游的结构的情况下，在使用含着色剂的黑色油墨运行48小时而不进行任何维护之后，由膜拦截的颗粒在过滤器的输入面21侧上形成“滤饼”，这增强了过滤能力，但也增加了压头损失，直到其开始与喷墨打印机的运行不兼容。即使在压头损失低的阶段，输出面22也保持清洁，这证实了过滤器的效率；换句话说，通过观察过滤器输出处表面上的清洁度，可以得出在形成滤饼之前该材料是有效的这一结论。

在同样使用含着色剂的黑色油墨运行48小时而不进行任何维护下，该膜的输入面的SEM照片(图8，放大倍率45)证实了过滤器几乎被直径从几十nm到几百nm变化的颗粒堵塞。然后可完成根据本发明的清洁，该清洁的频率高于过滤器位于冷凝器26上游的结构时的频率。

将注意到，如图9中示意性所示，通过该过滤器的压头损失的增加在24小时内达到250mbar的水平。理论预测，这种趋势随着所过滤颗粒的滤饼的形成而继续发展。因此，过滤器变为对于气流是气密封性的。在任何时候都没有用压力传感器进行该测试，这解释了为什么图13中没有许多点。

因此，位于至打印头的返回路径上在冷凝器之后的过滤器被更快地堵塞；因此，与过滤器放置在冷凝器之前的结构相比，更早地完成清洁。

在图5A中结构(过滤器在冷凝器上游)的情况下，使用含着色剂的黑色油墨运行20小时之后，可以看出膜的开口部分(图10A：放大倍率45的SEM照片)仍然与新过滤器的开口部分几乎相同。污染区域是局部的，或是团块或簇的形式(图10B：放大倍率3500的SEM照片)。

图11示出了当过滤器位于冷凝器26上游且不进行任何维护时，由过滤器而导致的压头损失的变化作为由新过滤器开始的运行时间的函数。该图清楚地表明压头损失的增加相当慢。大约24小时后，储存器中的压力比过滤器在干燥模式下运行时(换句话说，如图7中过滤器位于冷凝器下游时)所获得的压力低80％以上(比较图11中的结果与图9中的结果)。

可以注意到，冷凝过程已经能阻止一些颗粒；因此，优选使过滤器在湿润状态下运行，换句话说是使用放置在冷凝器26上游的过滤器；但是如其他地方所述，过滤器也可以在干燥状态下运行，换句话说，过滤器可放置在冷凝器26下游。

普遍地，使用位于冷凝器上游的过滤器，压头损失不会过大。在使用含颜料的白色油墨(图12)但不用分离器40的配置中，在大约运行5小时之后也开始观察到波动现象。这可提供关于过滤器(位于冷凝器上游)的限制操作时间的首要信息，该操作时间可例如为1小时至10小时，或3小时至7小时。

压头损失的增加取决于由液体导致的孔的闭合程度，波动是由累积现象随后的压力作用下从过滤器下游排水的引起的。

该波动现象可解释为通过膜过滤器运行的不稳定状态；如果通过输出面22发生排放，跨膜压力随着释放而增加。

各种测试和观察证实了上述分析。直接向膜提供湿流(从储存器10输出的液滴，在过滤器壳体中产生的冷凝物)使膜被溶剂饱和。取决于水分供应的速率，如果过滤器中一些孔的打开偶尔使气流穿过(具有高压头损失)，则可发生“崩塌”效应(换句话说，孔的减少通过速度的增加相应地加重了该减少过程，并使得液滴迁移到仍然打开的剩余孔)。在短期内，这将导致通道面积的完全封闭，随后将随着上游压力的增加而通畅。图12示出了过滤器在冷凝器上游的配置的情况下，在大约10小时之后伴随着颗粒释放的压头损失的稳定性。

当系统(过滤器在冷凝器上游的过滤系统)从干燥的或前一天的脏的过滤器开始时，含着色剂的黑色油墨的压头损失变化(见图13)。在这种情况下，在夜间，系统的停止会导致压头损失的增加。重新开始时，压头损失非常高(约100毫巴)；然后随着膜吸收湿气，压头损失减小而返回到平衡状态(约20毫巴)。因此，可得出这样的结论：孔在运行期间相对打开，而在夜间由于干燥而闭合。

在配置有位于分离器输出处的两个过滤器(但没有冷凝器)并根据上述本发明的冲洗方法的情况下，使用两种油墨(具有颜料和着色剂)来进行其他测试以研究用于使过滤器再次使用的维护参数。

图14A至图14D中的SEM照片(放大倍率×100)示出了运行20小时以之后“冲洗的”过滤器。观察黑色油墨的正面21(图14A)和白色油墨的正面21(图14B)以及黑色油墨的背面22(图14C)和白色油墨的背面22(图14D)。

图15示出了冲洗对5次循环的影响(过滤功能的再次产生)。发生的压头损失的变化极其类似，这表明在冲洗操作之后恢复了大部分的过滤功能。

该图15表示，通过用溶剂冲洗，再用干燥空气进行干燥，过滤器可在操作数小时后恢复若干次。据观察，由此能够使压头损失保持为例如约15毫巴。

两次维护操作之间的时间会大多会产生显著的压头损失，并且可能引发或不引发释放现象。面对气流的过滤器面积是需要被调控的参数，以保证足够低的通过速度(将面积加倍会将速度降低一半，压头损失降低到四分之一，这刺激或有利于图4A所示的输入面上排放现象)。最后，气流的性质(尤其是其液滴的含量)将差异性地使用过滤器；进入过滤器的大气中液滴的量对排放和杂质的反复释放具有影响。如果液滴太多，过滤器会更快地润湿，这刺激或有利于反复释放现象；则必须增加维护频率。

上面已经研究了面向被溶剂蒸气饱和的气流并位于冷凝器26上游的过滤器20的行为。图11证实了在该配置中，在24小时后通过使压头损失稳定在约50毫巴的水平，排放效率的演变。图10A至图10B验证了对排放现象的理解，因为观察到过滤膜的区域几乎未发生变化并且总是完全打开的。

参见图12，还显示了过高湿气对过滤器的影响。据发现，在储存器10输出处安装用于分离源自冷凝的液滴的装置40降低了压头损失的平均水平。

关于用于根据本发明系统的冷凝器26，如图16A所示，冷凝器可为圆柱形卷筒262的形式，在其中形成有多个导管264。圆柱体被横向加工，以限定出平行于圆柱体的轴线且彼此平行的两个平面267。这两个平面将用于使模块冷却。

如图16B所示，卷筒可插入到大致平行六面体形状的定位结构266中，顶部和底部部分268、269是凹陷的，使得卷筒的两个侧面中的每个能够与珀尔帖式的冷却模块272、274接触。

利用与待冷却的面接触的铝块276、278中的水循环，可对珀尔帖元件的热面进行冷却。恒温控制浴使水流的温度保持在所需温度。如图16B所示，可叠置若干个如图16A中所示的基础冷凝器。组件可以放置在输入块282和输出块284之间，使气体通过输入孔286和输出孔(图16B中未示出)能够输入和输出。

使被溶剂蒸气饱和的空气在冷凝器的冷却通道264中循环，因此溶剂将被冷凝。

不管采用什么实施方式，由控制构件(也称为“控制器”)产生和发送这样的指令：该指令尤其用于激活打印头以产生喷墨，激活沟槽泵送构件53和/或构件73以将气体输送到打印头中，和/或构件57以将油墨输送到打印头，和/或构件30、32以清洁过滤器。这些是这样的指令：引起油墨在压力下向打印头循环，然后产生根据要在载体800(图1)打印的图案来产生射流。这些控制构件可例如为经程控化为实施根据本发明方法的处理器、可程控化电气或电子电路或微处理器的形式。

该控制器还控制在不同流体(油墨、溶剂、气体)的路径上的阀的打开和关闭，以及根据本发明的过滤构件中的流体循环构件(例如图6A或图6B中的阀45和47)或泵30、32、51的操作。控制构件还能够存储数据，例如一个或多个储存器中的油墨水平的测量数据，并处理这些数据。

图1示出了能够实现上述一个或多个实施方式的喷墨打印机(如连续喷墨打印机或CIJ打印机)的主要部分。

这样的打印机包括打印头1(同样能够具有图2所示的结构)和将打印油墨供应到打印头的构件200、300、400。打印头连接到如上所述的回收回路。

根据本发明的打印机可以包括：控制台300；隔室400，尤其容纳有油墨和溶剂调节回路400；以及用于油墨和溶剂的储存器(尤其是沟槽回收的油墨送回至其内的储存器)。通常来说，该隔室位于控制台的下部。控制台的顶部包括控制和仪表化电子设备及显示构件。该控制台通过脐带式管线200与打印头液压连接并电连接。

用于保持打印头的构件，例如未示出的门式框架被用来安装面向打印载体800的打印头，该打印载体沿着箭头所示方向移动。该方向垂直于喷嘴的对齐轴线。优选地，通过控制器控制这些构件，从而能够在不平坦的表面(例如电缆或瓶或罐)上进行打印。在优选实施方式中，这些构件可使得打印头和必须要打印的基板之间的距离(如至少为4mm至5mm，尤其是对于CIJ打印机)保持大于传统台式打印机。

图2中示出了能够与根据本发明的装置或方法一起使用的打印头的一个实例，并且已如上所描述。

图17中示出了能够应用于本发明的打印机的流体回路400的一个实例。该流体回路400包括多个构件10、500、110、220、310，每个构件具有特殊功能。还有打印头1和脐带式管线200。

该回路400与可拆卸的墨盒130和同样可拆卸的溶剂盒140相关联。

附图标记10表示主储存器，用于收集溶剂和油墨的混合物。

附图标记110表示这样的构件：从溶剂盒140抽出并可能存储溶剂，且将由此抽出的溶剂提供给打印机的其它部分，以将溶剂供应至主储存器10，或清洁或维护设备的一个或若干个其它部分。

附图标记310表示从墨盒130抽出油墨，并将由此抽出的油墨供应主储存器10的所有构件。从该图可以看出，根据本文提出的实施方式，这些相同的构件310用于将溶剂输送到主储存器10以及从构件110输送溶剂。

在储存器10的输出处，总体上由附图标记220所述指的一组构件对从主储存器抽出的油墨施加压力并将其输送到打印头1(这些构件尤其包括上述图6A或图6B中的泵57、59)。根据本文一个实施方式，利用这些构件220通过箭头250还能够将油墨输送到构件310，然后再次输送到储存器10，这使得油墨能够在回路内再循环。该回路220还用于使盒130中的储存器流空以及对盒130的连接件进行清洗。

该图所示的系统还包括回收从打印头返回的流体(油墨和/或溶剂)的构件500，更准确地说该流体是从打印头的沟槽7或打印头冲洗回路返回的。因此，这些构件500布置在脐带式管线200的下游(相对于从打印头返回的流体的循环方向)。具体来说，它们包括图6A或图6B中的构件53，但是它们还可以包括根据本发明的实施方式的溶剂蒸气处理回路。

从图17中可以看出，构件110还可用于将溶剂直接输送到这些构件500，而不通过脐带式管线200或通过打印头1或通过捕获器。

构件110可包括至少3个并联的溶剂供应部，第一个供应到打印头1，第二个供应到构件500，而第三个供应到构件310。

上述构件500、110、210、310中的每个能够设置有用于处理相关流体的泵(即，分别为第一泵、第二泵、第三泵、第四泵)。即使这些不同的泵可以是相同类型或类似类型的，但这些不同的泵执行不同的功能(它们的构件的每个功能)并因此彼此不同(换句话说，这些泵中没有一个执行这些功能中的两个)。

这样的回路400由通常容纳在控制台300中的上述控制构件所控制(图1)。

本发明尤其适用于打印头的腔室中和再循环回路中的空气或气体流量高的应用中，因为高的空气流量将相应地导致溶剂逸出的风险较高。

例如，流量可为是大约几十升/小时或几百升/小时，例如10升/小时至10000升/小时，或者例如大约300升/小时至1000升/小时。这些值尤其适用于具有64个喷嘴的打印头的情况，但是本发明同样适用于具有更少数量喷嘴(例如16个)的打印头的情况，或者适用于具有更多数量喷嘴(例如128个)的打印头的情况。

本发明涉及的打印机是工业打印机，例如具有在不平坦的表面(如电缆或瓶或罐)上打印的能力的打印机。这种打印机的另一方面是，打印头和必须被打印的基板之间的距离大于常规台式打印机。例如，对于CIJ打印机，该距离至少为4mm至5mm。

这种打印机的另一个方面是它们的速度：它们的最大速度达10m/s至15m/s。

这种打印机的另一方面是它们可以在差异很大的表面上，例如玻璃、或金属或护罩或包装材料上进行打印。

Claims (22)

1.一种用于从打印设备的至少一个油墨回收储存器（10）回收含溶剂蒸气的大气的装置，所述装置包括：布置在所述至少一个油墨回收储存器（10）输出处的n个过滤器（20、20a），其中，n=1或n＞1，每个过滤器：包括输入面（21）、输出面（22）和这两个面之间的过滤器体，在冷凝于所述过滤器的输入面（21）的表面上的液体穿过所述过滤器之前，用于回收所述液体的至少一部分的构件（25）；其中，每个过滤器分别地：位于溶剂提取构件（26）的上游，从所述至少一个油墨回收储存器（10）输出的大气在被输送到所述溶剂提取构件（26）之前，穿过所述输入面（21），然后穿过所述过滤器体和所述输出面（22）；或者，位于溶剂提取构件（26）的下游，来自所述溶剂提取构件（26）的大气在被输送到所述打印设备的至少一个打印头（1）之前，穿过所述输入面（21），然后穿过所述过滤器体和所述输出面（22）。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，n＞1，并且所述装置包括用于选择单个过滤器的构件（45），以处理自所述至少一个油墨回收储存器（10）或所述溶剂提取构件（26）分别排出的大气。

3.根据权利要求1或2所述的装置，所述用于回收所述液体的至少一部分的构件（25、26、40、252）将冷凝于所述n个过滤器中的每个过滤器的输入面（21）上的液体的至少一部分带入储存器（10、10a）。

4.根据权利要求3所述的装置，所述装置还包括：用于将在重力作用下从所述过滤器的输入面（21）流动的液体导向至储存器（10、10a）的构件（25、26、40、252）。

5.根据权利要求1或2所述的装置，所述装置还包括：用于将自所述溶剂提取构件（26）或溶剂储存器（101）分别输出的液体中的一部分引导通过所述过滤器中至少一个过滤器的输出面（22）的构件（30、31、50）；和/或，用于将分别自所述溶剂提取构件或气体储存器（37）输出的气体中的一部分，或经气体储存器（37）或另一个过滤器过滤的气体中的一部分引导通过所述过滤器中至少一个过滤器的输出面（22）的构件（32、33、69）。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，n＞1，并且所述装置包括：用于选择循环路径的构件（47），使得自所述溶剂提取构件（26）或所述溶剂储存器（101）分别输出的液体中的一部分仅到达所述过滤器中的一个过滤器的输出面，或者，使得自所述溶剂提取构件（26）或气体储存器（37）或另一个过滤器分别输出的气体中的一部分仅到达所述过滤器中的一个过滤器的输出面。

7.根据权利要求6所述的装置，所述装置包括：用于选择第一过滤器（20）的构件（45），以处理自所述至少一个油墨回收储存器（10）输出的大气；同时使用用于所述选择循环路径的构件（47）以选择至第二过滤器（20b）的循环通道，所述用于选择循环路径的构件（47）使得：自所述溶剂提取构件（26）或所述溶剂储存器（101）分别输出的液体中的一部分仅到达所述过滤器中的一个过滤器的输出面，或者，使得自所述溶剂提取构件（26）或所述气体储存器（37）或所述第一过滤器分别输出的气体中的一部分仅到达所述过滤器中的一个过滤器的输出面。

8.根据权利要求5所述的装置，所述装置包括：带动自所述溶剂提取构件输出的气体中的一部分通过每个过滤器的输出面（22）的构件（32），这种回路承载该气体在所述打印头的气体供应系统的闭合环路中循环。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，n＞1，所述装置包括：用于选择过滤器的构件（45），以处理自所述至少一个油墨回收储存器（10）或所述溶剂提取构件（26）分别输出的大气；以及，同时用于选择清洁另一个过滤器的构件（47）。

10.一种用于至少一个打印头的供应回路，所述供应回路包括：至少一个油墨回收储存器（10），用于回收未用于打印的油墨并且至少供应所述打印头（1）；根据权利要求1或2的回收大气的装置，所述大气源自于所述至少一个油墨回收储存器。

11.一种打印机，所述打印机包括至少一个打印头和根据权利要求10所述供应回路，所述打印头包括用于形成k个射流的构件，其中，k=1或k＞1。

12.一种用于从打印设备（1）的至少一个油墨回收储存器（10）回收大气的方法，所述方法包括：使用至少一个过滤器（20、20a）来过滤自所述至少一个油墨回收储存器（10）输出的大气，该过滤器包括输入面（21）、输出面（22）和这两个面之间的过滤器体，所述过滤器布置如下：在所述至少一个油墨回收储存器的输出处但在溶剂提取构件（26）的上游，从所述至少一个油墨回收储存器输出的大气在被输送到所述溶剂提取构件之前，穿过所述输入面（21），然后穿过所述过滤器体和所述输出面，或者，在溶剂提取构件（26）的下游，从所述溶剂提取构件（26）输出的大气在被输送到所述打印设备的打印头（1）之前，穿过所述输入面（21），然后穿过所述过滤器体和所述输出面，在冷凝于所述过滤器的输入面的表面上的液体穿过所述过滤器之前，回收所述液体的至少一部分。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，将以下物质引导通过所述至少一个过滤器的所述输出面（22）：自所述溶剂提取构件（26）或分别自溶剂储存器（101）输出的液体的一部分，以清洁所述过滤器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，然后将从所述溶剂提取构件（26）或气体储存器（37），或者从气体储存器（37）或另一个过滤器分别排出的气体的一部分引导通过所述至少一个过滤器的所述输出面（22），以干燥所述过滤器。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，n＞1，并且其中，选择循环路径，以：使得自所述溶剂提取构件（26）或溶剂储存器（101）分别输出的液体中的一部分仅到达所述过滤器中的一个过滤器，或者，使得自所述溶剂提取构件（26）或气体储存器（37）或另一个过滤器分别输出的气体中的一部分仅到达所述过滤器中的一个过滤器。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，选择第一过滤器（20）以处理自所述至少一个油墨回收储存器（10）输出的大气；以及，选择至第二过滤器（20b）的路径，以使自所述溶剂提取构件（26）或所述溶剂储存器（101）分别输出的液体中的一部分循环，或者使自所述溶剂提取构件（26）或气体存储器（37）或所述第一过滤器（20）分别输出的气体中的一部分循环。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，使自所述溶剂提取构件（26）输出的气体中用于对所述至少一个过滤器进行干燥的部分在打印头气体供应系统的闭合环路中循环。

18.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，n＞1，并且其中，通过第一过滤器（20）过滤来自所述至少一个油墨回收储存器（10）的大气，同时清洁第二过滤器。

19.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，冷凝于每个过滤器的所述输入面（21）上的液体的至少一部分在重力作用下自所述过滤器的输入面（21）流动。

20.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，冷凝于每个过滤器的所述输入面（21）上的液体的至少一部分在重力作用下自所述过滤器的输入面（21）流动，并且被导向到储存器（10、10a）。

21.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，通过放置在所述过滤器（20）和储存器（10、10a）之间的液-气分离器（40）来首先回收在重力作用下从所述过滤器的输入面流动至所述储存器的液体。

22.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，经过滤的大气的流量为10升/小时至10000升/小时。

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