CN112477431A - 喷墨打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨打印机，其采用了使用减震器以及单向阀来降低墨水流体脉动的方法，且能够实现毫不逊色于采用调节器来降低脉动的方法的印字品质。该喷墨打印机具备：墨盒(2)、打印头(3)、回收槽(51)以及在这些部件之间输送墨水的泵(4)。在连接墨盒(2)与打印头(3)的配管5上，安装有用于降低墨水流体的脉动的脉动降低机构(10)，该脉动降低机构(10)由减震器(11)、静态混合器(12)以及单向阀(13)构成。

Description

喷墨打印机

技术领域

本发明涉及一种连续方式的喷墨打印机，更具体地说，是一种具备用于降低墨水流体脉动的机构的喷墨打印机。

背景技术

喷墨打印机大致分为连续方式和按需喷墨(on demand)方式。其中，连续方式的喷墨打印机(以下、简称为“CIJ”)利用泵将墨水从打印头的喷嘴喷射出来，在喷射出来的墨水分离成墨滴的位置，使墨滴带电，并且，利用偏置电极来偏转带电的墨滴的轨迹，使其撞击在记录面的规定位置。

在CIJ中，从喷嘴被喷射出的墨滴的飞行速度如果发生变化，会使印字的质量劣化，另外，文字的高度也不一致，因此，保持一定的飞行速度，以确保印字质量。

作为以保持一定的飞行速度来确保印字质量的方法，有2个已经实用化的方法。第1个方法是：在喷嘴近前的配管上安装调节器，通过保持一定的墨水流体压力而使飞行速度为一定的方法(参照专利文献1)。第2个方法是：测定由喷嘴喷射出来的墨滴的飞行速度，并调整墨水压力，以使得墨滴的飞行速度达到规定值的方法(参照专利文献2)。

此外，墨滴的飞行速度也因墨水粘度而改变，因此，在上述第1以及第2的方法中，对粘度进行调整来保持一定的飞行速度。

另一方面，在CIJ中，大多是采用隔膜泵将墨水流体从墨盒向打印头压送。这种情况下，因隔膜泵的性质会导致墨水流体产生脉动。墨水流体一旦产生脉动，就会使喷嘴喷射出来的墨滴的飞行速度发生变化，造成印字品质劣化，因此，降低脉动的对策不可或缺。

专利文献1：日本特开2008－137198号公报

专利文献2：日本特开2017－42999号公报

上述第1的方法中，优先降低脉动，在喷嘴近前的配管上安装用于使墨水流体的压力处于一定的调节器。

另一方面，墨水的粘度因温度发生变化，即使压力为一定，如果粘度改变，飞行速度就会与其成反比例地发生变化。由此，用粘度计定期地测定粘度，调整至规定粘度。粘度调整是通过补充溶剂等来进行的。

这样，第1个方法能够使脉动降低至足够低的水平，从而实现高品质的印字，另一方面，粘度计成为必须的附带部件，导致成本变高。

另一方面，第2个方法是利用墨水的粘度与墨水流体的压力存在比例关系的性质，根据检测出的墨滴的飞行速度和被泵压送到喷嘴的墨水流体的压力，计算出墨水的粘度，再根据此值，来调整墨水的粘度。

第2个方法因为不需要粘度计，在成本方面是有利的。此外，第1个方法中，因为针对粘度的调整是需要时间的，在印字中温度和粘度突然变化的情况下，会难以应对飞行速度的变化，相比之下，第2个方法会通过改变压力，就能够马上应对印字中的飞行速度发生的变化。

然而，第2个方法需要改变墨水压力，亦即需要改变泵的转速，因此不能使用调节器。由此，虽然在喷嘴近前的配管上串联连接有减震器(damper)和单向阀，来实现墨水流体的脉动降低，但达不到充分的效果。

发明内容

本发明是鉴于这种以往的问题点而完成的，其目的在于，提供一种下述的喷墨打印机，虽然采用了使用减震器以及单向阀来降低墨水流体的脉动的第2个方法，但是能够实现毫不逊色于采用调节器来降低脉动的第1个方法的印字品质。

为达到上述目的，本发明所涉及的喷墨打印机具备：用于存留墨水的墨盒、将从该墨盒供给来的墨水朝向被印刷物的表面喷射的打印头、用于回收从该打印头的喷嘴喷射出来的墨水之中的未被使用于印刷的墨水的回收槽、以及进行将墨水从所述墨盒朝向所述打印头的输送且还进行由所述回收槽回收的墨水朝向所述墨盒的输送的泵，其特征在于，

在连接所述墨盒与打印头的配管上安装有用于降低墨水流体的脉动的脉动降低机构，该脉动降低机构构成为：按照墨水的流动，依次排列减震器(damper)、静态混合器(static mixer)以及单向阀。

在此，优选为，所述单向阀构成为：在所述配管内被输送的墨水的压力不超过规定值时阻止墨水的输送，超过规定值时则输送墨水。

另外，作为所述泵，优选使用隔膜泵。

另外，优选为，在所述配管之中，且在所述脉动降低机构与打印头之间安装有对墨水流体的压力进行检测的压力传感器，通过该压力传感器，对在所述配管内流动的墨水流体的压力进行检测。

根据本发明的喷墨打印机，利用将静态混合器与减震器以及单向阀进行组合，实现了实用上充分的脉动降低效果，因不必使用调节器，从而能够大幅降低打印机的成本。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机的配管图。

图2是表示图1的打印机的打印头的概略构成图。

图3是表示图1的打印机的控制系统的构成框图。

图4是表示图1的打印机的打印头的动作的说明图。

图5是说明本发明实施方式的效果的图表。

图6是表示图1的打印机实施的印字例的图。

附图符号说明

1 喷墨打印机 2 墨盒

3 打印头 4 泵

5、5a～5i 配管 9 控制器

10 脈流降低机构 11 减震器

12 静态混合器 13 单向阀

21 主体 22 盖

30 喷枪 31 喷枪主体

32 超音波振动元件 33 喷嘴

34 带电电极 35 脉冲电源

36a、36b 检测电极 37 电压检测机构

38 偏置电极 39 直流电源

41～44 隔膜单元 51 回收槽

52～54 过滤器 55 节流阀

61～65 开闭阀 66 墨水排出阀

71 压力传感器 72 温度传感器

73 液面检测传感器 81、82 补给盒

83 凝结盒 91 CPU

92 ROM 93 RAM

94 输入/显示面板 95 存储装置

96 总线 I 墨水

具体实施方式

以下，参照图面，说明本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机。

＜喷墨打印机的构成＞

图1是表示本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机的配管图，图2是表示图1的打印机的打印头的概略构成图。另外，图3是表示图1的打印机的控制系统的构成框图。

首先，参照图1，说明除打印头之外的打印机的构成，接着，参照图2，说明打印头的构成，最后参照图3，说明控制器1的构成。

如图1的配管图所示，喷墨打印机(以下简称“打印机”)1由下述的各部分构成，即：用于存留墨水I的墨盒2、噴出墨水以便在被印刷物的表面进行印刷的打印头3、用于输送墨水的泵4、连接这些部件的配管5a～5i(以下也总称为“配管5”)、配置在配管5的中途且用于开闭配管的开闭阀61～65、用于检测墨水的各种状态的传感器71～73、用于补给墨水以及溶剂的盒81及82、以及用于降低墨水流体的脉动的机构10。

墨盒2是由长方体状的盒主体21、和平板状的盖22构成的，其中，该盒主体21是用强化塑料等做成的，其上表面呈开放，该盖22是用相同强化塑料等做成的，用于覆盖盒主体21的上表面。

如图1所示，在盖22上形成有：供多个配管5通过的孔、以及供温度传感器72及液面检测传感器73通过的孔。另外，在配管5i的前端安装有凝结盒83，用于收集通过配管5i被放出的墨水溶剂的蒸汽，然后将其凝结/液化，来回收墨水溶剂。

盖22的孔与配管等之间被密封。另外，盒主体21的开口部与盖22之间，在垫有垫片(未图示)的状态下，使用螺栓/螺母等进行紧固，从而使盒主体21与盖22之间被密闭。

在本发明的实施方式中，作为墨水I，使用了如下所述得到的墨水，即：在作为溶剂的甲基乙基酮(70～90％)中加入作为黑色的染料的铬复合盐(5～10％)，之后，再往其中加入些许的环巳烷(5～10％)和异丙醇(0.1～1％)而得到的墨水。

在连接墨盒2与打印头3的配管5a的中途配置有泵4，用于将盒内的墨水输送到打印头3。在本实施方式中，作为泵4，使用了如下所述的隔膜式泵，其是由4个隔膜单元41～44一体化而成，利用1个马达45(参照图3)来使之进行旋转驱动。

隔膜单元41被用于将墨盒2内的墨水输送到打印头3，而隔膜单元42以及43是被用于把由回收槽51回收的墨水输送至墨盒2。另外，隔膜单元44是被用于使墨水循环并搅拌墨盒2内的墨水、以及将被收容在补给用盒81或者82里的墨水或者溶剂提供给墨盒2。

被设置在配管5a、5c中途的过滤器52、53以及54用来除去墨水中的不纯物。

在连接隔膜单元41与打印头3的配管5a的中途，配置有减震器(damper)11、静态混合器12以及单向阀13，来作为用于降低墨水脉动的机构10。另外，在减震器11的上游侧分岔出，用于使墨水返回墨盒2的配管5b的中途安装有节流阀55。关于这些功能，在后面用图详细说明。

在配管5a、5d、5e、5f以及5g的中途，除了上述的部件以外，还配置了开闭阀61～65以及墨水排出阀66。开闭阀61～65由电磁阀构成，按照图3的控制器9的指示，来开关配管5，进行墨水的输送，或者停止输送。在打印机1的维修检查时，墨水排出阀66用于排出残留在配管5a以及墨盒2的墨水，用手动进行开闭。

与配管5a连接的压力传感器71用于检测在配管5a中流动的墨水的压力。另外，安装在墨盒2的盖22上的温度传感器72用于检测墨盒2内的墨水的温度。同样地，安装在盖22上的液面检测传感器73使用了多个长度不同的具有导电性能的棒，根据这些棒有无导电，来检测墨水液面的高度。

接着，说明打印头3的构成。如图2所示，打印头3是由喷枪30、带电电极34、一对检测电极36a、36b(以下统称为“检测电极36”)、以及偏置电极38构成的。

喷枪30将墨滴ID朝向印刷物(例如梱包箱)的表面喷射，是由喷枪主体31、超音波振动元件32以及喷嘴33构成的。墨水利用泵41而从墨盒2被输送出，并通过配管5a而被供给喷枪主体31，被供给喷枪主体31的墨水又被内置在喷枪主体31内的超音波振动元件32附加了振动，在被附加了振动的状态下，从喷嘴33的孔中被喷射出来。

从喷嘴33喷出的墨水柱通过被超音波振动元件32附加了的振动而分离成一个个墨滴ID，再利用带电电极34而被带电后，通过偏置电极38，根据带电电荷量而只使印字所需的墨滴ID发生偏转，撞击至印刷物的表面，形成墨点。

接下来，说明控制器的构成和功能。控制器9基于电压检测机构37、压力传感器71、温度传感器72、以及液面检测传感器73的输出信号，来控制用于使泵4旋转驱动的马达45以及开闭阀61～65的动作。

此外，控制器9上连接有：用于驱动打印头3的超音波振动元件32、脉冲电源35以及直流电源39。

如图3所示，控制器9由CPU91、ROM92、RAM93、输入/显示面板94、存储装置95以及总线96构成。

CPU91用于制作：控制打印机1的各部分的动作所需的指示信号。ROM92用于存储：CPU91进行工作所需的程序。RAM93用于暂时存储：程序实行中所需的数据。

存储装置95由硬盘驱动器和闪存等构成，能够存储用于控制打印机1所需的数据。输入/显示面板94由液晶显示等构成，能够被输入印刷的内容和设定值等，而且能够显示被输入的数据和印刷内容等。总线96用于传送CPU91的数据信号、地址信号以及控制信号。

在存储装置95中预先安装了：基于电压检测机构37的测量值来算出墨滴的飞行速度的程序。所算出的飞行速度显示在输入/显示面板94。

另外，控制器9和控制对象的各构成部件之间虽然是利用传送信号用的缆线来连接的，但为了避免繁杂，在图2中予以省略。

＜打印头的动作＞

接下来，参照图2以及图4，说明打印头3的动作。图4是表示用图2的打印头3在印刷物上进行印刷时的动作的图。

图4中，显示出了：在传送带(未图示)上按箭头所示方向，以一定速度移动的梱包箱100。当梱包箱100在与墨滴ID的飞行方向正交的方向上进行移动时，通过改变墨滴ID的偏转量，来使撞击至包装箱100侧面的墨滴ID的位置发生变化，如果和梱包箱100的移动同步地重复进行墨滴ID的偏转，就能够打印出文字(在图中的“A”)。

另一方面，未带电荷的墨滴ID、以及带电荷却未被用于印字的墨滴ID不发生偏转而是直接飞入到回收墨水用的回收槽51，被回收至墨盒2内。由回收槽51回收的墨水又利用泵42以及43而从配管5c中通过，被输送至墨盒2，进行再利用。

控制器9通过驱动泵41而对收容在墨盒2的墨水施加压力，供给于喷枪30。另外，控制器9通过控制泵41的转速，来调节由喷嘴23喷出来的墨滴ID的飞行速度。

另外，控制器9通过对从脉冲电源35外加给带电电极34的脉冲电压的时机进行控制，来调节带电的墨滴ID的数量和时机。此外，控制器9通过控制直流电源39的电压，来调节被偏置电极38偏转的墨滴ID偏转量。

沿着墨滴ID的飞行轨迹，隔开一定的间隔L而配置有一对检测电极36a以及36b，用来测定飞行中的墨滴ID的速度。打印头3内置有电压检测机构37，用来检测带电的墨滴ID被一对检测电极36a以及36b所感应的电压。被电压检测机构37检测到的电压信号被发送给控制器9。

控制器9根据带电的墨滴ID被一对检测电极36a以及36b所感应的电压信号，来计测墨滴ID经过检测电极36a以及36b附近的时刻。并根据2个计测值的差，来算出：墨滴ID通过2个检测电极36a、36b之间所需的时间，再用距离除以该时间，来算出墨滴ID的飞行速度。

＜墨水流动的说明＞

接着，根据上述图1，来说明打印机1中的墨水的流动。图1中，沿着配管5显示的箭头表示墨水的流动方向。

储存在墨盒2中的墨水I被隔膜单元41吸引，从配管5a通过并被输送到打印头3。如上所述，在配管5a的隔膜单元41的下游配置有：减震器11、静态混合器12以及单向阀13，来作为用于降低墨水的脉流的机构10。此外，在其近前，从配管5a分岔出配管5b，其前端与墨盒2相连接。

被从隔膜单元41送出的墨水通过减震器11以及静态混合器12而被除去大半的脉流后，到达单向阀13。

单向阀13将一定压力以上的墨水供给于打印头3，当墨水流体的压力小于弹簧弹性力所确定的值的情况下，因单向阀13处于关闭状态，墨水通过分岐管5b而返回到墨盒。在分岐管5b的中途设置的节流阀55用来调节被回收到墨盒2的墨水的流量。

被安装在单向阀13的下游侧的配管5a上的压力传感器71用来检测供给打印头3的墨水流体的压力。利用压力传感器71检测到的墨水流体压力被用来调节墨水的粘度。

墨水的粘度为一定的情况下，通过配管5a被输送的墨水的压力、与墨滴的飞行速度之间存在有比例关系。在用于维持飞行速度的压力增高的情况下，就判断为墨水的粘度增高，从补给盒82进行溶剂的补给。

在对泵4进行驱动而由打印机开始进行印刷时，在配管5a的中途设置的开闭阀61会打开配管5a的流路，在印刷结束而停止泵4的动作时则关闭配管5a的流路。

打印头3喷射出的墨滴一部分用于印刷，其余的墨滴被回收槽51回收。被回收槽51回收的墨水利用隔膜单元42以及43并通过配管5c，被输送返回到墨盒2。

在通过配管5c进行的墨水输送中使用了2个隔膜单元42以及43，是因为考虑到了隔膜单元的墨水输送能力，如果隔膜单元的输送能力大，也可以用1个隔膜单元输送。

在打印头3的下部伸出的配管与墨盒2之间通过配管5d而被连接起来，在中途配置有开闭阀62。该配管5d是用于在打印机1的电源开通时放出残留在打印头3内的空气，通过开启开闭阀62，将含有空气的墨水进行输送，并返回到墨盒2。

设置有：利用隔膜单元44把从墨水补给用盒81取出的墨水输送至墨盒2的配管5e及5h，并在配管5e的中途安装有开闭阀63。

同样，设置有：利用隔膜单元44把从溶剂补给用盒82取出的溶剂输送至墨盒2的配管5f及5h，并在配管5f的中途安装有开闭阀64。

此外，设置有：利用隔膜单元44把从墨盒2取出的墨水返送回墨盒2的配管5g及5h，并在配管5g的中途安装有开闭阀65，该配管5g用于搅拌墨盒2内的墨水。

前述3个配管5e、5f以及5g共用墨水输送用的隔膜单元44，由此，配管5e、5f以及5g合流后，与配管5h连结。

在将墨水补给于墨盒2时，按照控制器9的指示，开启开闭阀63，同时关闭开闭阀64以及65，驱动隔膜单元44，将补给用盒81内的墨水输送至墨盒2。

在将溶剂补给于墨盒2时，按照控制器9的指示，开启开闭阀64，同时关闭开闭阀63以及65，驱动隔膜单元44，将补给用盒82的溶剂输送至墨盒2。

＜降低墨水流体的脉动＞

如上所述，通过控制器9的控制，将提供给打印头3的墨水的压力和粘度调整到能够保持印字品质的最佳值，但是，控制器9不能降低墨水流体的脉动。本实施方式中，在配管5a的中途安装有：由减震器11、静态混合器12以及单向阀13构成的脉动降低机构10。

在前述专利文献2中记载的打印机中，作为用于降低供给于打印头3的墨水流体的脉流的机构，虽然使用了减震器11和单向阀13，但是不能充分降低脉流。

发明者等人通过实验，发现在此基础上再配置静态混合器12，能够取得实用上充分降低脉流的效果。

静态混合器12是：不具备驱动部，利用流体的流动进行搅拌的静止型混合器，在混合器内配置有：多个将长方形的板扭曲而成的元件。流过混合器内的流体被扭曲方向不同的多个元件依次搅拌/混合。

静态混合器一般用于高粘度流体(粘合剂、食料品)的混合、流体的热交换、均热化，还没有被用过降低墨水流体的脉动。发明者等尝试性地在减震器与单向阀之间插入了静态混合器，结果发现在降低脉动方面发挥了显著效果。

图5是表示：在减震器11和单向阀13之间插入静态混合器12时与没有插入时，用压力传感器71测定的脉动的值。另外，图6是表示此时的印字例。是表示：实验中在传送带上以一定的速度被输送的梱包箱的侧面上进行水平直线的印字的例子。

为了比较，图5以及图6中表示的是前述专利文献1中记载的第1的方法、亦即使用调节器来降低墨水流体的脉动时的实验结果。

实验使用纪州技研工业制的打印机(机种名：CCS2800)，采用了在减震器和单向阀之间插入静态混合器的构成与没有插入静态混合器的构成。另外，作为使用了调节器的打印机，使用了纪州技研工业制的打印机(机种名名：CCS3000L)。

由图5明确可知，在插入有静态混合器的情况下，脉动值为0.85kPa，与在没有插入的情况下的脉动值3.35kPa相比较，脉动被降低了约75％。此值是表示：与使用了调节器情况下的脉动值0.70kPa相比也不逊色的值。

图6表示：插入有静态混合器的情况下(a)与没有插入的情况下(b)的印字例。在没有插入静态混合器的情况下(b)，因为由墨水流体的脉动而产生的影响，在被印刷面上形成的墨点呈上下方向位移，与插入的情况下(a)相比，印字品质明显劣化。另一方面，插入有静态混合器的情况下(a)的印字例与采用了调节器的情况下(c)的印字例相比较，看不到上下方向位移的显著性差异(significant difference)。

正如以上说明那样，静态混合器具有能够降低墨水流体的脉动的效果，通过将它与减震器以及单向阀组合，作为脉动降低机构，在实用上能获得充分的效果，其结果，因为不需要调节器，能够有助于降低打印机的成本。

另外，上述实施方式中，虽然显示的是从上游侧依次排列减震器、静态混合器以及单向阀的情况下的实验结果，但是，从实验的结果可知，即使改变减震器、静态混合器以及单向阀的排列顺序来进行配置，仍然可以获得几乎同样的效果。

另外，本发明涉及的脉动降低机构虽然是在使用隔膜泵来送出墨水的情况下能够发挥效果，但是，可以明确的是，在采用了使流体产生脉动的其他泵的情况下，也可以得到同样的效果。

另外，关于静态混合器，也不限定于配置有多个将上述那样的长方形的板扭曲而成的元件的构造，只要是利用流体的流动能够进行搅拌，无论采用什么构造都能获得同样的效果。

Claims (4)

1.一种喷墨打印机，

所述喷墨打印机具备：用于存留墨水的墨盒、将从该墨盒供给来的墨水朝向被印刷物的表面喷射的打印头、用于回收从该打印头的喷嘴喷射出来的墨水之中的未被使用于印刷的墨水的回收槽、以及进行将墨水从所述墨盒朝向所述打印头的输送且还进行由所述回收槽回收的墨水朝向所述墨盒的输送的泵，其特征在于，

在连接所述墨盒与打印头的配管上，安装有用于降低墨水流体脉动的脉动降低机构，

该脉动降低机构构成为：按照墨水的流动，依次排列减震器、静态混合器、以及单向阀。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印机，其特征在于，

所述单向阀构成为：在所述配管内被输送的墨水的压力不超过规定值时阻止墨水的输送，超过规定值时则输送墨水。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨打印机，其特征在于，

作为所述泵，使用隔膜泵。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的喷墨打印机，其特征在于，

在所述配管之中，且在所述脉动降低机构与打印头之间安装有对墨水流体的压力进行检测的压力传感器，通过该压力传感器，对在所述配管内流动的墨水流体的压力进行检测。

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