CN110167758B - 喷墨打印头装置和用于检测墨泄漏的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷墨打印头装置，其用于连续喷墨打印，喷墨打印头装置包括：换能器；充电电极；偏转板；槽；和护套；护套被设置为至少容纳上述部件，其中，护套包括开口，开口用于墨在打印模式下的专用出口，并且护套还包括墨泄漏检测区域。本发明还涉及一种用于检测打印头中的墨泄漏的方法和系统。

Description

喷墨打印头装置和用于检测墨泄漏的方法和系统

技术领域

本发明涉及喷墨打印头装置和用于检测墨泄漏的方法。

背景技术

在连续喷墨打印中，尺寸约为70μm的点将在待机打印模式下从孔口高速行进到槽(gutter)。槽是一种返回管线，用于收集待机模式下排出的墨。

在打印时，通过的点经由充电电极和高压偏转板而偏转，以形成基于物体移动速度的打印图案。未进入槽或偏转远离护套(holster)的出口路径的墨点将累积成废物并积聚在护套盖中并最终滴在产品和/或输送器上，从而导致不利的污渍。

所有这些均不会被检测到直到人或视觉检查系统发出实际通知。

一些墨泄漏检测系统在现有技术中是已知的，其涉及墨供应系统中的泄漏检测(US 8,864,275B2、US 6,402,277B1、EP 1 812 239B1)。此外，从US 6,431,678B2中已知墨泄漏检测，其中在打印头基板上检测墨泄漏。

此外，在利用安全墨打印时，存在未经授权的用户通过经由调整打印头进行虹吸来窃取安全墨的威胁。因此，本发明的目的是提供一种打印头，该打印头包括检测a)墨何时从其受限空间排出以及b)何时发生异常的安全情况的机构。

本发明旨在设计一种能够检测墨泄漏的连续喷墨打印头装置。

此外，本发明旨在设计一种合适的连续喷墨打印头装置，以最小化未经授权的墨虹吸的风险。

发明内容

通过本发明的实施方式的主题解决了传统概念的上述问题和缺点。

详细说明

根据一个方面，本发明提出一种喷墨打印头装置，其用于检测连续喷墨打印中的墨泄漏，喷墨打印头装置包括：换能器、充电电极、偏转板、槽、和护套；护套被设置为至少容纳上述部件，并且护套包括开口，开口用于墨在打印模式下的专用出口，并且护套还包括墨泄漏检测区域。

由护套构成的墨泄漏检测区域优选地被设计成检测来自连续喷墨打印机的打印头的墨泄漏。

根据本发明的优选实施方式，墨泄漏检测区域至少设置在护套内部以及与护套的出口相邻的区段中。

在根据本发明的另一优选实施方式中，墨泄漏检测区域是垫(pad)。

垫优选地覆盖护套部件的至少一部分。

根据本发明的优选实施方式，护套还容纳充电驱动器、墨源、墨泵和/或驱动器。

优选地，墨泄漏检测区域包括非导电基板和设置在非导电基板上的导电电路。

此外，对于另一个方面，还提出一种用于检测连续喷墨打印用的打印头中的墨泄漏的系统，其包括：如上所述的打印头装置；传感器控制器，其可操作地连接到墨泄漏检测区域；和主控制器，其用于监控来自传感器的信号。

根据优选实施方式，根据本发明的系统还包括用于检测护套的未授权操纵的传感器。

该传感器能够创建例如已连接护套的信号。

根据另一个方面，本发明说明了一种检测墨泄漏的方法，其提供：来自打印头装置的护套的泄漏检测区域的信号；关于护套的状态的信号；关于布线连接的信号；其中，信号被发送到传感器控制器并进一步被发送到控制柜。

根据优选实施方式，如果检测到泄漏，感测到没有正确地关闭护套和/或布线不正确，则由传感器控制器提供指示。指示可以例如是屏幕上的显示和/或是一个或多个灯光，优选地是LED。

根据本发明的优选实施方式，一旦传感器控制器向控制柜提供检测到泄漏、感测到没有正确地关闭护套和/或布线不正确的指示，就停止打印过程。

还可能的是，一旦控制柜接收到检测到泄漏、检测到护套没有正确地关闭和/或布线不正确的指示，就停止生产过程。

定义

“传感器控制器”或传感器盒是一种装置，其包含将来自墨泄漏检测垫的接收信号转换为作为输出到PLC的数字信号的电路，并且根据优选实施方式通过灯给出指示，如用于激活的输出的LED。

本说明书中使用的“控制柜”类似于SCL柜，其容纳PLC并且优选地容纳作为人机界面的触控板PC程序。

“PLC”用于低级程序的数字和模拟信号处理器。

在本说明书中，“JAVA”用作触控板内的高级程序，其与PLC、打印机、照相机等交互并直接或经由PLC命令外围输入和输出。

附图说明

为了更好地理解以示例性实施方式的方式说明本发明。通过考虑以下附图可以最好地理解这些实施方式。在这些附图中，

图1示出了现有技术中已知的连续喷墨打印系统的示意图；

图2示出了根据本发明的优选实施方式的连续喷墨打印系统的示意图；

图3示出了(a)根据现有技术的护套的示意图以及(b)根据本发明的实施方式的护套的示意图；

图4示出了(a)根据本发明的另一实施方式的墨泄漏检测垫的示意图以及(b)根据本发明的另一实施方式的具有插槽的延长护套的示意图；

图5示出了根据本发明的优选实施方式的位于两侧的墨泄漏检测垫的详细视图。

图6是在传感器控制器中使用的电路的示例性示意设计；以及

图7示出了根据本发明的优选实施方式的位于传感器控制器和PLC之间的示例性连接的示意性设计。

具体实施方式

图1是已知的连续喷墨打印系统(1)的示意图，已知的连续喷墨打印系统包括打印机(2)、PLC(可编程逻辑控制器)(3)和打印头。PLC(3)和打印机(2)位于打印机安全柜(4)中。打印头护套(6)经由缆线(5)被连接，用于标记产品输送器(8)上的产品(7)。

图2中示出了根据本发明的优选实施方式的打印系统的示意性概览图。对于与图1中的元件相对应的元件使用相同的附图标记。根据图2，提出包括与图1中的打印头相比改进的打印头，以容纳墨泄漏检测垫(9)。护套(6)被经由信号线缆(11)连接到传感器控制器(10)(也称为传感器盒)的打印头保持件(26)保持，其中传感器控制器(10)放大并处理输入信号并激活诸如视觉或听觉警报装置的通知装置(12)。传感器控制器(10)还产生三个数字输入信号并经由输出线缆(13)将其发送到PLC(3)，其中PLC(3)将使打印机控制器能够在检测到异常情况和/或泄漏检测情况时切断打印系统的操作。

表述“三个数字输入信号”和“异常情况”将在下面进一步详细说明。

在图3(a)中示出了根据现有技术的实施方式的护套(6)的示意图。该护套包含连接到驱动器(17)的换能器(14)、连接到充电驱动器(18)的充电电极(15)以及偏转板(16)。护套(6)包括开口(19)，开口(19)用于墨(20)离开护套(6)以打印在沿方向(22)运动的物体(21)上。在护套(6)中还设置有槽(23)，以收集在待机模式下离开打印头的墨。将墨(20)从槽(23)引导到收集器(24)，墨从该收集器被引导到泵(25)。

根据本发明的实施方式的示意性护套(6)在图3(b)中示出。从图3(a)和图3(b)的比较能够看出，护套(6)延长以使墨泄漏检测垫能够插入护套(6)中。在该示例中，延长量x约为2mm，并且优选地在1.6mm的范围内以容纳墨泄漏检测垫。

图4示出了根据本发明的进一步实施方式的(a)墨泄漏检测垫(9)的示意图以及(b)具有插槽(27)的延长护套(6)和安装的护套组件(即打印头保持件(26))的一部分的示意图。筒状护套(6)通过插入和锁定引脚释放按钮连接到打印头。

图5中所示的示例性墨泄漏检测垫(9)由具有环状轨道(29)的非导电基板(28)制成，导电轨道(29)根据本发明的实施方式由钽形成。环状轨道(29)还可以由涂覆有无铅银的其它类似导电材料形成，以符合RoHS和CE认证的物质。

电源线+24VDC经由引脚2(30b)联接到导电轨道(29)中的一个轨道，并且感测泄漏电流的返回导电轨道联接到引脚3(30c)。在泄漏的情况下，墨导电率在这些导电轨道(29)之间桥接并且将这些导电轨道(29)电互连，因此信号电流被发送到传感器控制器(10)以被处理并且向PLC(3)发送“墨泄漏信号”输出信号。

除了墨泄漏信号之外，还从墨泄漏检测垫(9)发送另外两个信号以发送到传感器控制器(10)。

一个信号指的是24VDC的回路，其从墨泄漏检测垫(9)经由引脚1(30a)返回到传感器控制器(10)以用于“已连接信号”。另一个信号指的是“已安装信号”，其为0VDC接地信号回路，当安装有喷嘴时，该接地信号回路连接到来自打印机护套的引脚4(30d)。

总之，三个信号从墨泄漏检测垫(9)被发送到传感器控制器(10)。

第一个信号是护套已安装信号并将启用墨泄漏系统的整个功能，第二个信号是针对任何入侵者或试图修改任何布线的连接信号，第三个信号是墨泄漏信号，仅在护套安装的第一个信号可用的情况下发生墨泄漏信号。

如果检测到泄漏，会将泄漏检测发送到PLC，并且打印机和输送器将“停止”以进行验证并可能进行清洁。基于PLC和开发的JAVA程序，以上三个信号的任何错误组合均将被检测为“异常”，因而导致输送器停止并切断打印系统以进行安全验证。

将发送“已安装信号”以确保墨泄漏检测垫未从护套移位并且已正确安装，这是将激活传感器盒内的电路的0Vdc接地信号。

“已连接信号”(24VDC回路)表示系统中没有发生入侵或试图修改任何布线。

只有在护套的已安装信号可用的情况下“墨泄漏信号”才可用，这是等待泄漏电流的开环。

此外，将由JAVA程序处理的PLC信号输入将在启动打印机之前首先等待“已连接信号”和“已安装信号”，如果该信号中的任何信号丢失，则将导致JAVA程序发送“安全违规”状态并将立即切断打印机并锁定安全打印机柜以进行安全验证。

图6是在传感器控制器(10)中使用的电路的示例性示意设计。根据该优选实施方式的控制电路包括BJT NPN晶体管Q1，晶体管Q1具有通过电阻器R1接收电流信号的基极。Q1的集电极切换为来自共地连接发射极的0VDC以激活继电器线圈RLY1，RLY1中的单刀双触引脚将接触共用引脚，该共用引脚承载24VDC至常开引脚以允许信号作为到PLC的信号通过C1连接器引脚号3，以用作泄漏检测，同时经由限流电阻器R3使红色LED1发射以指示。一旦将墨泄漏检测垫安装在打印头护套内并与信号线连接并且插入打印头以使接地信号彼此连接，电路中的该过程只有在当Q2上的基极接收到0VDC接地信号时PNP BJT晶体管Q2激活RLY2之后才会发生。当接地信号连接时，晶体管Q2接收0VDC信号并激活继电器RLY2，连接到常开引脚的24VDC将与共用引脚接触以激活感测晶体管Q1并同时将向连接器C1的引脚4发送24VDC信号，并且还由LED2指示检测到安装的功能，相同的24VDC源来到连接器C2引脚号2，以便作为激活的从C3引脚号1返回的源信号而循环并准备将垫处的墨泄漏检测为来自连接器C2和C3的信号数3。作为从墨泄漏垫连接器C3和C2循环的返回24VDC将作为连接检测信号发送到用于PLC的连接器C1的引脚号5，同时将激活LED3作为连接检测指示器。在该电路中，上电信号是已知为安装检测的来自Q2的接地信号，以激活24VDC从而遍及其它部分，这将其次激活用于指示电压信号存在的连接检测回路以准备激活墨泄漏检测垫上的墨泄漏检测。

传感器控制器(10)还包括BJT PNP晶体管Q2，晶体管Q2处理0VDC回路以激活“已安装信号”并放大整个模块。连接的回路利用限流电阻器和传感器控制器(10)上的用于指示目的的LED连接到PLC。

图7示出了从墨泄漏检测垫(9)发送到传感器控制器(10)以及从传感器控制器(10)发送到PLC(3)的信号，PLC(3)在信号发送到打印机控制器之前处理信号。在接收到“墨泄漏信号”时，PLC(3)将停止打印信号发送到打印机控制器，随后的动作将是收回打印头喷嘴作为切断启动过程，同时将日志发送到HMI控制系统(这使生产停止)。

制造商的输送器将停止，并且将激活警报信号以进行验证并可能进行清洁。

软件增强型打印机安全系统在接收到来自传感器控制器的信号时可能执行以下功能(在两种条件下)：

1)正常生产期间：

a)已连接信号：开启

b)已安装信号：开启

c)泄漏信号：关闭

2)正常生产期间(泄漏检测)：

a)已连接信号：开启

b)已安装信号：开启

c)泄漏信号：开启

信号的任何其它组合或任何信号的存在，作为安全预防措施组合矩阵，系统将被检测为“异常”。这将发送“异常”或“安全违规”警报，在使生产恢复正常之前，该警报需要授权人员访问打印机并验证系统(例如利用OTP密码)。

附图标记说明

1 喷墨打印系统

2 打印机

3 PLC

4 安全柜

5 缆线

6 打印头护套

7 产品

8 输送器

9 墨泄漏检测垫

10 传感器控制器

11 信号线缆

12 通知装置

13 输出线缆

14 换能器

15 充电电极

16 偏转板

17 驱动器

18 充电驱动器

19 开口

20 墨

21 物体

22 物体的运动方向

23 槽

24 集电极

25 泵

26 头保持件

27 插槽

28 基板

29 导电轨道

30 引脚

Claims (13)

1.一种用于检测连续喷墨打印用的打印头中的墨泄漏的系统，其包括喷墨打印头装置、传感器控制器以及用于监控来自传感器的信号的主控制器，所述喷墨打印头装置包括：换能器、充电电极、偏转板、槽、和护套，所述护套被设置为至少容纳所述喷墨打印头装置的上述部件，

其中，所述护套包括开口，所述开口用于墨在打印模式下的专用出口，并且所述护套还包括墨泄漏检测区域，所述墨泄漏检测区域包括非导电基板和设置在所述非导电基板上的导电电路，

所述传感器控制器能够操作地连接到所述墨泄漏检测区域，

所述墨泄漏检测区域被构造为向所述传感器控制器发送墨泄漏信号、护套已安装信号和关于布线连接的信号，所述护套已安装信号表示所述墨泄漏检测区域未从所述护套移位并且已正确安装，并且所述关于布线连接的信号表示所述系统中没有发生入侵或试图修改任何布线。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述墨泄漏检测区域至少设置在所述护套内部以及与所述护套的出口相邻的区段中。

3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述墨泄漏检测区域是垫。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述垫覆盖护套部件的至少一部分。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷墨打印头装置还包括打印头保持件。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于检测所述护套的未授权操纵的传感器。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，如果所述护套被连接则所述传感器提供信号。

8.一种检测墨泄漏的方法，其提供：

来自打印头装置的护套的墨泄漏检测区域的墨泄漏信号，其中所述墨泄漏检测区域包括非导电基板和设置在所述非导电基板上的导电电路；

护套已安装信号，所述护套已安装信号表示所述墨泄漏检测区域未从所述护套移位并且已正确安装；

关于布线连接的信号，所述关于布线连接的信号表示用于检测连续喷墨打印用的打印头中的墨泄漏的系统中没有发生入侵或试图修改任何布线；

其中，所述墨泄漏信号、所述护套已安装信号以及所述关于布线连接的信号从所述墨泄漏检测区域被发送到传感器控制器并进一步被发送到控制柜。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果检测到泄漏、感测到没有正确地关闭护套和/或布线不正确，则由所述传感器控制器提供指示。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述指示是屏幕上的显示。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述传感器控制器的指示是灯光。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述传感器控制器的指示是LED。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，一旦所述传感器控制器向所述控制柜提供检测到泄漏、感测到没有正确地关闭护套和/或布线不正确的指示，就停止打印过程。

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