CN108472962A - 用于喷墨打印机的供应系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于喷墨打印机(2)的供应系统，该喷墨打印机包括多个喷出喷嘴(4)。所述供应系统(1)包括：供应元件(5)，所述供应元件适于容纳油墨并且与所述喷出喷嘴(4)流体地连接；收集歧管(7)，其流体地连接到喷嘴(4)和供应元件；抽吸组件(9)，用于减小供应元件(5)内的压力；以及输送装置(12)，特别是泵，其适于将油墨从收集歧管(7)推动通过供应元件(5)。
Description
技术领域
本发明涉及供应系统、喷墨打印机和打印方法。
背景技术
通过压电喷墨头进行的装饰性打印用在用于地板和墙壁的瓷砖和平板的行业中。
这项技术具有良好的灵活性(实际上具有无限制数量的可打印主题)和生产稳定性，并能够获得良好的打印清晰度和高质量的图像。
陶瓷行业中使用的油墨(ink，墨水)具有与适用于工业产品(纸张、木材、纺织品等)上的数字应用的传统油墨相区别的特有特征：它们必须能够承受陶瓷产品在装饰后所经历的高烧结温度。为了达到这个目的，油墨添加有大比例(按重量计达到40％)的无机颜料(发色团金属氧化物的混合物)。细研磨粉末形式的这些颜料的密度远高于它们所分散的载体(有机溶剂或水基溶剂)的密度，因此具有在液体部分中沉降(即，沉淀)的趋势。因此在打印机中必须采取适当的对策来避免沉降的危险。在作为整个系统中最贵重且最易损部分的头部处，这种危险尤其明显。
近来，喷墨头制造商已经开发了用在陶瓷中的特定模式(model，型号)的头(即，具有带有无机颜料的油墨)，使用合适的材料并为所述头提供用于使油墨再循环的内导管。
专利申请号WO2013/150396描述了(具体参考图1，其中所示的附图标记在下文中在括号中显示)墨供应系统，所述墨供应系统包括与打印头(1)流体地连接的供应元件(31)。它们还具有收集歧管(41)，其也连接到打印头(1)并配备有泵(43)；以及供应导管(3)，该供应导管设有相应的泵(32)并且适于将油墨从储存器(5)引导到供应元件(31)。
专利申请号US2010/214334描述了一种喷墨打印头。这种头部(未指明其用于陶瓷基底(substrate))包括：压力室；致动器，其使压力室的容积膨胀和收缩；单独供应流动通道，用于将油墨引导至压力室；喷嘴，喷出油墨；流动通道，用于将油墨从压力室引导到喷嘴；以及油墨回收流动通道，与喷嘴连接。
然而，已知的打印机和墨供应系统具有各种缺点，其中：它们较为复杂；它们不能确保对头部的内部压力进行正确控制以防止不必要的滴落以及在需要时确保喷出准备状态(“射出”)；它们不能保证打印头的喷嘴喷出大量油墨(要注意的是，已经施加有油墨的陶瓷基底在高温下被处理，并且这些条件可能导致所施加的油墨的部分分解)；它们不总是能够充分限制油墨颗粒的沉降。
本发明的目的是提供供应系统、喷墨打印机和打印方法，其可以至少部分地克服现有技术的缺点并且同时简单且经济地生产。
发明内容
根据本发明，提供了在以下独立权利要求以及优选地在直接或间接引用独立权利要求的任一权利要求中所述的供应系统、喷墨打印机和打印方法。
附图说明
现在将参考示出本发明的非限制性实施例的附图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明的打印机的示意性侧视图；
图2示意性地示出了根据本发明的供应系统和图1中的打印机的一部分；以及
图3是图2中的细节的示意性截面。
具体实施方式
根据本发明的第一方案，在图2中，附图标记1整体表示用于喷墨打印机2(在图1中整体示出)(特别地，用于陶瓷基底)的供应系统，其包括至少两个(多个)打印头3(特别地，压电打印头)，每个打印头具有至少一个相应的喷出喷嘴4(图3)。
系统1(图2)包括：供应元件(特别地，歧管)5，该供应元件适于容纳油墨(在图2中以附图标记55示出)并且喷嘴4流体地连接至该供应元件；多个连接导管6，每个连接导管均布置在供应元件5与(相应的)喷嘴4之间；收集歧管7，与所述喷出喷嘴4流体地连接；多个连接导管8，每个连接导管均布置在(相应的)喷嘴4与收集歧管7之间；以及抽吸组件9，用于减小供应元件5中的压力。
特别地，每个喷嘴4能够喷出液滴形式的少量油墨。
根据优选实施例，抽吸组件9包括真空发生器9a和阀9b，所述阀将真空发生器9a连接至供应元件5。有利地，真空发生器9a包括(更确切地说，该真空发生器是)文丘里管。这样的实施例具有如下优点：相对于大气是双向的并且自动补偿供应元件5中的流体的液位的变化。
备选地，真空发生器9a包括(更确切地说，该真空发生器是)(例如叶片式的)容积式泵(positive displacement pump，正排量泵)，具有通向大气的节流旁路，并且具有真空断路器阻尼功能。
特别地，每个连接导管6流体地连接供应元件5和相应的喷嘴4；每个连接导管8流体地连接相应的喷嘴4和收集歧管7。
根据一些实施例，每个连接导管6从供应元件5延伸到相应的喷嘴4。另外或备选地，每个连接导管8从相应的喷嘴4延伸到收集歧管7。
特别地，抽吸组件9连接至供应元件5的上部区域(更确切地说，穿过收集单元5自身的上壁)。
有利地，供应元件5(仅)部分地填充有油墨，并且抽吸组件9连接在供应元件5内的油墨的自由表面(上表面)上方的区域中。
收集歧管7具有流体地连接至供应元件5的相应不同位置的两个端部10和11。特别地，这两个端部10和11直接地(即，不与任何打印头3相交，更具体地，不与任何喷嘴4相交)流体地连接到供应元件5的相应不同位置。
系统1还包括输送装置12(特别地，泵)，该输送装置用于将油墨从端部11输送(推动)通过(从一端部到另一端部)供应元件5。
以这种方式，能够用较为简单和成本低廉的结构实现油墨固体部分的沉降的显著减少(能够使油墨保持运动)。
在这方面，应该注意的是，打印头3所需的流速通常太低而不能确保供应元件5中的足够速度(用以使固体组分不会沉淀)。包含在供应元件5内部的一部分油墨还流经收集歧管7使得有可能增加供应元件5内部的油墨的总体速度。
特别地，系统1还包括：连接导管13(从端部10延伸到供应元件5)，用以流体地连接端部10和供应元件5；以及连接导管14(从端部11延伸到供应元件5)，用以连接端部11和供应元件5。
更确切地说，输送装置12适于输送油墨通过供应元件5和收集歧管7(以及连接导管13和14)。在使用中，输送装置12连续地操作以获得油墨的连续运动。
有利地，供应元件5的内部容积比收集歧管7的内部容积更大(更确切地说，比收集歧管7的内部容积和连接导管13和14的内部容积的总和更大)。
特别地，供应元件5的横向截面是收集歧管7的横向截面的3至10倍。
根据一些优选实施例，输送装置12布置在端部11与供应元件5之间(在连接导管14处)。以这种方式，能够实现供应元件5中非常低的流量波动，从而改善对喷嘴4的压力的稳定性并降低油墨的固体组分沉积的可能性(在供应元件5具有特别高的内部容积从而意味着供应元件5内部的流速较慢的情况中，这一优点特别重要)。
有利地，系统1还包括：压力传感器15，用于检测供应元件5内部(特别是供应元件5上方的区域中，更确切地说，供应元件5内部的油墨上方的区域中)的压力；以及控制装置16，用于基于由压力传感器15所检测到的结果来操作抽吸组件9(并且用于将压力保持在给定范围内)。
根据一些实施例，抽吸组件适于根据以下关系式降低供应元件5上方的区域中的压力：
pV＝–(ρ g h+Δp)
其中pV是由传感器15测得的压力(负值，即，相对于大气压力的差值)，ρ是油墨密度，g是重力加速度，h是油墨的自由表面与喷嘴4之间的高度距离。
Δp表示用于喷出的正常功能所需的进一步降低(depression)，通常在2.5毫巴(mbar)和10毫巴之间的范围内。
根据一些实施例，由抽吸组件9施加的压力(pV)为约-20毫巴至-50毫巴(更确切地说，从-27毫巴至-33毫巴，甚至更确切地，约-30毫巴)。
以这种方式，由压在打印头3上的油墨柱的压电填充(piezometric charge，压电充电)产生的压力被抵消。
有利地，在使用中，通过传感器15对抽吸组件9的调节保持压力pV恒定在±50Pa(±0.5毫巴或±5毫米水柱)内，以实现打印头3的更好的功能。
有利地，系统1包括调节装置17，该调节装置被设计成用于调节从供应元件5到收集歧管7的油墨流并且该调节装置被布置在供应元件5与收集歧管的端部10之间(更确切地说在连接导管13处)。特别地，调节装置17包括(更确切地说，该调节装置是)阀。
根据不同的实施例，调节装置17是人工或自动型的，用于打印头3内部的压力(其根据由打印头3输送的油墨量而变)的连续且动态的补偿。
根据一些实施例，系统1包括用于处理油墨的处理组18。特别地，这样的处理组18被放置在输送装置12与供应元件5之间(沿着连接导管14)并且适合于净化(被供应到供应元件5的)油墨。
应该注意的是，处理组18的特定定位使输送装置12能够适当地克服由于油墨流经所述处理组18而导致的压力损失。
特别地，处理组18包括至少一个过滤器19。过滤器19具有保留过大(通常大于5μm)的固体颗粒的任务，所述过大的固体颗粒可能阻塞内部线路(internal circuitry)和/或喷嘴4，因而损害打印质量。另外或备选地，处理组18包括除气器20。除气器20具有去除任何气泡或溶解在油墨中的其他气体的任务。这些小气泡的可能的积聚会降低一个或多个喷嘴4的“射出”效率。更确切地说，还提供了泵21，该泵连接至除气器20并且适于保持所述除气器20中的适当真空(特别是，相对于大气压力的-700毫巴的压力)。
有利地，系统1包括供应组件22，该供应组件适于将(“新鲜的”)油墨供应到供应元件5。特别地，系统1还包括：检测装置23，用于检测供应元件5内部的油墨液位；以及控制装置24，用于基于由检测装置23所检测到的结果来启动供应组件22。更确切地说，在使用中，供应组件22被操作以便将供应元件5内的油墨液位保持在最大液位之下并在最小液位之上，特别是，保持基本上恒定。
换言之，实际上，供应组件22具有保持油墨量恒定的功能，并因此在油墨自身被打印头3使用时减小供应元件5内部的压力扰动。
在所示的实施例中，控制装置24和16重合(coincide)。然而应注意的是，根据替代实施例，控制装置24和16是相互分离且独立的。
有利地，供应组件22被放置在收集歧管7与输送装置12之间(沿着连接导管14)。换句话说，输送装置12被放置在供应组件22与供应元件5之间。以这种方式，油墨到供应元件5的流速被控制(并且是稳定的)，不会由于来自供应组件22的油墨而经历不受控制的波动。
根据一些实施例，供应组件22包括储存器25和输送装置(特别是泵)26，所述输送装置用于将油墨带到供应元件5(更确切地说，带到连接导管14)。有利的是，在储存器25内设置有搅拌器27，该搅拌器用于降低在所述储存器25内形成材料的固体沉积物的可能性。
有利地，系统1还包括沿着导管29放置的调节装置(阀)28，所述导管29从储存器25延伸至连接导管14(并且输送装置26沿该导管29被放置)。在使用中，当要向供应元件5供应新墨时，调节装置28被打开(并且因此输送装置26被启动)。通常，供应组件22适于(通过调节装置28)供应0l/min(升/分钟)至0.50l/min(特别地，约0.15l/min至0.25l/min，更确切地说，约0.20l/min)的油墨流。
在一些情况下，调节装置28是连接至另一导管30的三通阀，该另一导管30通向储存器25。因此可实现(保持输送装置26持续活动(active))储存器25的油墨的连续再循环(即使在未执行填充时)。以这种方式，降低导管29中沉降的风险。
根据一些实施例，系统1还包括三通阀31(放置在连接导管14处)。在正常条件下，阀31将输送装置12布置成与供应元件5连通，以用于正常的打印操作。在使用中，在特别维护或更换油墨的情况下，阀31被切换为将输送装置12布置成通过导管31a与储存器25连通，从而允许排出流并因此清空回路(circuit)。导管31a从阀31延伸到储存器25(更确切地说，延伸到导管30)。
有利地，系统1还包括泵32，该泵用于通过净化操作来初始化打印头3，该净化操作通常在开启打印机2时或者在更换油墨之后执行。在使用中，为了执行初始化，打开用于将泵32连接至供应元件5的阀33，(同时关闭阀9b)，从而给容纳元件(containment element)的内部施加约200毫巴的内部压力(正值)。以这种方式，迫使油墨进入打印头3，从而导致强制滴落并完全填充内部回路。在初始化之后，阀33闭合，阀9b打开并且泵32关闭。
根据一些实施例，供应元件5是长形的(oblong shape，长方形、椭圆形)。特别地，多个打印头3沿着供应元件5连续地布置。
有利地，系统1还包括压力传感器34，用于估计收集歧管7内部的压力。
根据一些实施例，就油墨的流动方向来说，传感器34(用于检测压力)布置在调节装置17的下游(在收集歧管7中和/或在连接导管14中和/或在连接导管13中)。
特别地，输送装置12适合于根据传感器34所检测到的结果而启动。更确切地说，控制装置41(其例如与控制装置16和/或24重合，或者是与控制装置16和/或24分离并独立的控制装置)基于由传感器34所检测到的结果来控制输送装置12(从而保持收集歧管7内部的预定压力，并且因此保持给定流)。
根据一些实施例，控制装置41适于根据由传感器34所检测到的结果来控制输送装置12，以便将收集歧管7内的压力保持在最小值与最大值之间。
在一些情况下，在使用中，输送装置12和调节装置17(以及抽吸组件9)被调节，使得由传感器15检测到的压力与由传感器34检测到的压力之间的差值大于(或近似等于)给定的压力。根据具体实施例，由传感器15检测到的压力与由传感器34检测到的压力之间的差值为大约47毫巴至53毫巴(特别是大约50毫巴)。
典型地，实际上，流过供应元件5和收集歧管7的油墨流速的最小值(和最大值或最优值)被限定为基本上避免沉降的形成。这两个流量的总和表示使用输送装置12必须被施加(并且因此由传感器34检测)的压力。输送装置12根据该参数(伴随着传感器34的反馈控制)而工作，并且因此调节装置17被指示以实现流过供应元件5和收集歧管7的期望流。
一旦以这种方式设定了系统1，抽吸组件9就被启动，并且在输送装置12基本上连续工作(以便减少沉降)的同时，打印头3可被启动以执行打印。
图3示意性地示出了具有对应的多个喷嘴4的打印头3的非限制性实施例的结构。可以看出，每个喷嘴4均连接到公共连接导管6和8。
根据本发明的第二方案，提供了一种向打印头3供应油墨的方法。该方法提供了根据本发明第一方案的供应系统1的使用，并且提供了通过输送装置12使油墨在供应元件5和收集歧管7中保持运动。特别地，根据该方法，供应元件5内部的空间保持在油墨与供应元件5的上端之间。
有利地，由输送装置12施加的压力大于由抽吸组件9产生的压力下降(pressurereduction)。
根据本发明的第三方案(图1)，提供了喷墨打印机2。打印机包括至少两个打印头3和根据本发明的第一方案的供应系统1，每个打印头设置有至少一个相应的喷出喷嘴4。
根据所示的实施例，打印机2包括用于基底(特别是陶瓷基底；更确切地说，瓷砖)36的输送机35，所述输送机35在打印头3下方延伸。
有利地，打印机2还包括传感器37，用于在输入中检测基底36的存在。
典型地，打印机2具有一个或多个(在该示例中为四个)打印杆(print bar)38，每个打印杆具有多个打印头3。每个打印杆38适于施加不同的颜色。打印头3安装在距待装饰且通过打印头下方的基底的表面给定距离处以避免接触。
有利地，打印机2还包括具有操作员界面40的控制系统39，用于控制打印机2并选择待打印的图像。根据一些实施例，控制系统39包括控制装置16、24和41。
根据本发明的第四方案，提供了一种用于打印的方法，该方法提供了根据本发明的第三方案的打印机2的使用，并且提供了通过输送装置12使油墨在供应元件5以及在收集歧管7中(基本上连续地)保持运动。特别地，该方法以如下方式实现，即，在供应元件5内部、在油墨与所述供应元件5的上端之间存在一空间。该方法包括施加步骤，在该施加步骤期间通过打印头3将油墨施加到基底36(特别是瓷砖)上。
有利地，由输送装置12施加的压力大于由抽吸组件9施加的真空。
根据一些实施例，打印机2包括：供应组件22，该供应组件22适于将油墨供应到供应元件5；以及检测装置23，用于检测供应元件5内的油墨的液位。在施加步骤期间，油墨被连续地供应至供应元件5，特别是用于补偿由每个喷出喷嘴4喷出的油墨量。
Claims (17)
1.一种用于喷墨打印机(2)的供应系统，所述喷墨打印机用于陶瓷基底，所述喷墨打印机包括至少两个打印头(3)，每个打印头设置有至少一个相应的喷出喷嘴(4)；所述供应系统(1)包括：供应元件(5)，所述供应元件适于容纳油墨并且与所述喷出喷嘴(4)流体地连接；多个第一连接导管(6)，每个所述第一连接导管均布置在所述供应元件(5)与所述喷嘴(4)中的一个之间；收集歧管(7)，所述收集歧管与所述喷嘴(4)流体地连接；多个第二连接导管(8)，每个所述第二连接导管均布置在所述喷嘴(4)中的一个与所述收集歧管(7)之间；和抽吸组件(9)，所述抽吸组件用于减小所述供应元件(5)内部的压力；
所述收集歧管(7)具有第一端部(10)和第二端部(11)，所述第一端部和所述第二端部流体地连接至所述供应元件(5)的相应不同位置；
所述供应系统(1)还包括输送装置(12)(特别地，泵)，所述输送装置适于将油墨从所述第二端部(11)输送通过所述供应元件(5)；还包括第三连接导管(13)，用于流体地连接所述第一端部(10)和所述供应元件(5)；以及还包括第四连接导管(14)，用于连接所述第二端部(11)和所述供应元件(5)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第三连接导管(13)从所述供应元件(5)延伸到所述第一端部(10)；所述第四连接导管(14)从所述第二端部(11)延伸到所述供应元件(5)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，所述系统包括调节装置(17)，所述调节装置被设计成调节从所述供应元件(5)到所述收集歧管(7)的油墨流，并且所述调节装置被布置在所述供应元件(5)与所述收集歧管(7)的第一端部(10)之间；特别地，所述调节装置(17)沿着所述第三连接导管(13)被布置。
4.根据权利要求3所述的系统，所述系统包括用于处理油墨的处理组件(18)，所述处理组件被布置在所述输送装置(12)与所述供应元件(5)之间并且被设计成用于净化油墨；特别地，所述处理组件包括至少一个过滤器(19)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括：供应组件(22)，所述供应组件被设计成向所述供应元件(5)供应油墨；检测装置(23)，用于检测所述供应元件(5)内的油墨液位；以及控制装置(24)，用于基于所述检测装置(23)已检测到的结果来启动所述供应组件(22)(特别地，以便将所述供应元件(5)内的油墨液位保持在最大液位之下以及最小液位之上)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述供应组件(22)被布置在所述收集歧管(7)与所述输送装置(12)之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述供应元件(5)具有长方形形状；所述打印头(3)沿着所述供应元件(5)一个接一个地布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括：第一压力传感器(15)，所述第一压力传感器适于检测所述供应元件(5)内部的压力，特别是检测容纳于所述供应元件(5)自身中的油墨上方的区域中的压力；以及控制装置(16)，所述控制装置用于基于由所述第一压力传感器(15)已检测到的结果来启动所述抽吸组件(9)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，在所述供应元件(5)与所述收集歧管(7)之间，在所述供应元件(5)的区域中以及在所述收集歧管(7)的区域中，除了所述输送装置(12)之外，不存在适于使油墨运动的其他输送装置，特别是泵。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，每个第二连接导管(8)从相应的喷嘴(4)延伸到所述收集歧管(7)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一端部(10)和所述第二端部(11)在不与任何打印头(3)(特别地，任何喷嘴(4))相交的情况下流体地连接到所述供应元件(5)的相应不同位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述输送装置(12)(特别地，泵)适于从所述第二端部(11)推动所述油墨通过所述供应元件(5)。
13.一种喷墨打印机，包括至少两个打印头(3)和根据前述权利要求中任一项所述的供应系统(1)，所述至少两个打印头中的每个均设置有至少一个相应的喷出喷嘴(4)。
14.根据权利要求13所述的打印机，所述打印机包括用于瓷砖(36)的输送机(35)，所述输送机至少部分地在所述打印头(3)的下方延伸。
15.一种打印方法，其涉及根据权利要求13或14所述的打印机(2)的使用，并且要求通过所述输送装置(12)使油墨在供应元件(5)中和收集歧管(7)中(基本上连续地)保持运动，并且特别地，在所述供应元件(5)内、在油墨与所述供应元件(5)自身的上端之间存在一空间；所述方法包括施加步骤，在所述施加步骤期间，通过所述打印头(3)将油墨施加到基底(36)，特别是瓷砖。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，由所述输送装置(12)施加的压力大于由所述抽吸组件(9)施加的真空。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述打印机(1)包括供应组件(22)，所述供应组件适于向所述供应元件(5)供应油墨；以及检测装置(23)，用于检测所述供应元件(5)内的油墨液位；在所述施加步骤期间，油墨被连续地供应到所述供应元件(5)，特别是用于补偿由每个喷出喷嘴(4)喷出的油墨量。
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