CN112659757A - 喷墨打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨打印机，通过简化用来抑制墨盒内的墨水溶剂蒸发的蒸发抑制机构，实现了降低成本。该蒸发抑制机构(10)由具有1个流入口和2个流出口的三向接头(11)、以密闭三向接头(11)的第1流出口的方式而被安装的第1单向阀(12)、以及以密闭三向接头(11)的第2流出口的方式而被安装的第2单向阀(13)构成，其中，所述三向接头(11)经由配管(5i)而被安装在墨盒(2)、或者直接被安装在墨盒(2)，当墨盒(2)内的气压超过规定的第1值时第1单向阀(12)被打开，当墨盒(2)内的气压超过比所述第1值更高的规定的第2值时第2单向阀(13)被打开。

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，更详细地说，是具备能够抑制被回收槽回收的墨水溶剂的蒸发的机构的喷墨打印机。

背景技术

在连续方式的喷墨打印机中，从打印头的喷嘴喷射出的用于印刷的墨滴发生偏转飞行，被喷射至印刷物的表面。另一方面，未修正飞行轨迹的且与印字无关的墨滴会被回收槽收容，经由回收管而被回收到墨盒。被回收到墨盒的墨水和空气一起被搬运，其中，空气被从墨盒中排放出来。

可是，因喷墨打印机使用的墨水一般采用甲基乙基酮等高挥发性溶剂，被回收到墨盒时相当多的溶剂蒸汽被排放到大气中，增高了墨水的粘度。

另一方面，为保证印刷质量，墨水的粘度须保持在一定的范围内。以往，收容墨水溶剂的盒与墨盒分别设置，通过补充因蒸发被排放到大气中的墨水溶剂，来保持墨水的粘度(例如参照专利文献1)。然而，由于墨水溶剂价格比较高，溶剂的补给成为印刷成本上升的原因。

有别于上述补充墨水溶剂的方法，发明者等人提出了：为了抑制墨水溶剂向大气中的排放而将墨水溶剂的蒸汽进行液化后再予以回収的方法(参照专利文献2)。

专利文献

专利文献1：日本特开平6－166185号公报

专利文献2：日本专利第6395961号公报

专利文献2中记载的方法是在墨盒的盖子上安装有能够抑制墨盒内的墨水溶剂的蒸发的机构。该机构是通过将经由配管而与墨盒连接的单向阀打开的气压被设定为超过饱和蒸汽压的值，来抑制墨水溶剂的蒸发。

然而，关于专利文献2中记载的蒸发抑制机构，除了单向阀之外，作为安全功能，还需配备压力传感器和紧急开放用的电磁阀，结果成为推高打印机成本的原因。

本发明是鉴于这种以往的问题点而完成的，其目的在于，提供一种喷墨打印机，通过简化蒸发抑制机构的构成，实现了大幅降低该机构的成本。

发明内容

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喷射出来的墨水之中的未被用于印刷的墨水的回收槽、将墨水从所述墨盒向所述打印头进行输送以及将所述回收槽回收来的墨水向所述墨盒进行输送的泵、以及将所述墨盒内的气压保持在超过墨水溶剂的饱和蒸汽压的值的蒸发抑制机构，所述喷墨打印机的特征在于，

该蒸发抑制机构由具有1个流入口和2个流出口的三向接头、以密闭所述三向接头的第1流出口的方式而被安装的第1单向阀、以及以密闭所述三向接头的第2流出口的方式而被安装的第2单向阀构成，其中，所述三向接头经由配管而被安装在所述墨盒、或者直接被安装在所述墨盒，当所述墨盒内的气压超过规定的第1值时所述第1单向阀被打开，当所述墨盒内的气压超过比所述第1值更高的规定的第2值时所述第2单向阀被打开。

在此，优选为，在所述三向接头的第1流出口，经由配管而连接有凝结盒，该凝结盒用于收集所述第1单向阀被打开后的墨水溶剂的蒸汽，并使其凝结及液化，来回收墨水溶剂。

并且，优选为，所述第1以及第2单向阀具有圆柱状外形，分别被压入在所述三向接头的第1以及第2流出口的附近。

并且，优选为，所述墨盒由上表面呈开放的用于存留墨水的盒主体、以及以对该盒主体的上表面密闭的状态来覆盖该盒主体的上表面的盖子构成。

并且，优选为，当从所述墨盒向所述打印头输送的墨水的压力超过规定值时，判断为墨水的粘度过高，向所述墨盒补充墨水溶剂。

发明效果

本发明涉及的喷墨打印机利用由三向接头和2个单向阀构成的蒸发抑制机构，实现了大幅降低成本，结果可以使其安装在打印机上。

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是表示本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机的控制系统的构成的框图。

图3是表示蒸发抑制机构外观的主视图(a)和侧视图(b)。

图4是表示沿着图3(b)的A-A线进行剖切后的截面图。

图5是表示蒸发抑制机构的展开图。

图6是表示乙醇的蒸汽压曲线的图表。

图7是表示蒸发抑制机构的实验结果的图表。

附图标记说明

1 喷墨打印机 2 墨盒

3 打印头 4 泵

5、5a～5j 配管 9 控制器

10 蒸发抑制机构 11 三向接头

12、13、56 单向阀 21 盒主体

22 盖 41～44 隔膜单元

51 回收槽 52～54 过滤器

55 减震器 57 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 111 流入口

112、113 流出口 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表示本实施方式所涉及的喷墨打印机的配管图，并且，图2表示该打印机的控制系统的框图。如上所述，因为本发明把抑制墨水溶剂的蒸发作为主要目的，所以在图1以及图2中省略了与其无关的印刷关联部件。

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、喷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、用于连接这些部件的配管5a～5j(以下也总称为“配管5”)、被配置在配管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、以及蒸发抑制机构10。

如图2所示，打印机1的动作被控制器9控制，因此，在控制器9的输入侧连接有图1所示的传感器71～73，在输出侧连接有使泵4旋转驱动的马达45、以及进行配管5的开闭的开闭阀61～65。以下对各部件进行说明。

墨盒2是用强化塑料等制作成，是由上表面呈开放的长方体状的盒主体21、以及用相同强化塑料等制作成且设置成覆盖盒主体21的上表面的平板状的盖22构成。

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以及液面检测传感器73通过的孔。在盖22上形成的这些孔与配管等之间是密闭的。这些孔可以设置在盒主体21以及盖22的任何一方，在本实施方式中，从方便操作的观点，设置在盖22上。

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，因此，墨盒2内的溶剂的蒸汽不会从缝隙间外泄。

简单说明打印头3的构成和动作。喷墨打印机可大致分为连续方式和按需喷墨(ondemand)方式，本发明采用连续方式。

因连续方式的喷墨打印机的打印头的构造已众所周知，就不用图进行说明。在此方式中，利用泵4给墨水加压，从设置在打印头3的喷嘴喷射墨水，在喷射出来的墨水分离成墨滴的位置，使墨滴帯电，再通过偏置电极而使帯电的墨滴的轨迹发生偏转，使其撞击至印刷面的规定位置，形成墨点。

在同方式的打印机中，从打印头3喷射出的墨滴中未被用于印刷的墨水被回收槽51回收，如后述所示，从配管5c中通过，并被返送回墨盒2，进行再利用。

在将墨盒2与打印头3连接起来的配管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，采用了：由4个隔膜单元41～44一体化而成，并利用1个马达45(参照图2)来对它们进行旋转驱动的隔膜式泵。

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及43是被用于把由回收槽51回收来的墨水输送至墨盒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，而且还用于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，单向阀56用来防止墨水的逆流。单向阀56内置有弹簧，依靠弹簧的作用，当墨水的压力不超过规定值时，阻止墨水的输送，只有超过规定值时才输送墨水。除此之外，配管5上还安装有减震器55以及节流阀57。关于这些功能，在后面说明。

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，按照控制器9的指示，来开闭配管5，进行墨水的输送，或者停止输送。在进行打印机1的维修检查时，墨水排出阀66是用来排出残留在配管5a内的墨水，采用手动进行开闭。

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，被安装在墨盒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。被安装在墨盒2的盖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。

在与墨盒的盖22连接的配管5i上，安装有：构成蒸发抑制机构10的三向接头11、单向阀12及13。在图中，为了便于理解配管的状态而将蒸发抑制机构10的构成进行模拟化表示。关于蒸发抑制机构10的具体构成及功能，在后面用图详细说明。

凝结盒83被设置在配管5i的前端，用于收集：被单向阀12放出的墨水溶剂的蒸汽，并将其凝结及液化，来回收墨水溶剂。

图2的控制器9基于压力传感器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。

如图2所示，控制器9由CPU91、ROM92、RAM93、输入/显示面板94、外部存储装置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进行动作所需的程序。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，用于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。

＜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显示的箭头是表示墨水I的流动方向。

被收容在墨盒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。在配管5a上的隔膜单元41的下游配置有：减震器55和单向阀56，此外，在它门近前，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I通过减震器55被除去脉流后，到达单向阀56。单向阀56用于将向打印头3供给的墨水的压力保持为一定的值，流过减震器55而被除去脉流的墨水的压力如果低于弹簧的弹力所决定的值时，单向阀56继续处于关闭状态，墨水通过分岔配管5b，返回墨盒。设置在分岔配管5b中途的节流阀57能够调节被回收到墨盒2的墨水的流量。

被安装在单向阀56下游侧的配管5a上的压力传感器71用于检测向打印头3供给的墨水的压力。压力传感器71检测的墨水压力用于调节墨水的粘度。

为保证使用打印机1进行印刷的画像等的质量稳定，必须使从打印头3喷射出来的墨滴的速度保持一定的值，因此，打印头3内置有速度传感器(未图示)。

在配管5a中被输送的墨水的压力、与墨滴的速度之间存在比例关系。用于维持速度的压力增大的情况下，判断为墨水的粘度增高，从补给盒82来进行溶剂的补给。

在对泵4进行驱动而开始用打印机进行印刷时，设置在配管5a的中途的开闭阀61就会打开配管5a的流路，而在印刷结束并停止泵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及43而通过配管5c，并被输送返回到墨盒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及43，这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。

从打印头3的下部伸出的配管与墨盒2之间是通过配管5d而被连接起来的，在中途配置有开闭阀62。该配管5d是用于在打印机的电源接通时放出残留在打印头3内的空气，通过打开开闭阀62，将含有空气的墨水进行输送，使其返回到墨盒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如所述的那样，用来搅拌墨盒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。

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

在将溶剂向墨盒2补给时，按照控制器9的指示，开启开闭阀64，同时关闭开闭阀63及65，并驱动隔膜单元44，将补给用盒82内的溶剂输送至墨盒2。

墨水成分中的颜料随着时间的推移有沉淀到底部的倾向，因此，需要定期搅拌墨盒2内的墨水。关于染料墨水，为使墨盒内的粘度分布均匀也需要定期搅拌。搅拌墨水时，按照控制器9的指示，打开开闭阀65，同时关闭开闭阀63及64，并驱动隔膜单元44，将墨盒2内的墨水用配管5g吸引，将配管5h内的墨水排放到墨盒2。

＜蒸发抑制机构的构成与功能＞

本实施方式中，能够抑制墨盒2内的墨水溶剂蒸发的蒸发抑制机构10被安装在与墨盒的盖22连接的配管5i上。以下，参照图3～6，说明蒸发抑制机构10的构成与功能。

图3是表示蒸发抑制机构10的外观的主视图(a)和侧视图(b)，图4是表示沿着图3(b)的A-A线进行剖切后的截面图，图5是表示蒸发抑制机构10的展开图。

蒸发抑制手段10是由配置在配管5i中途的三向接头11、和以密闭该三向接头11的两个流出口112及113的方式而配置的单向阀12及13构成的。

如图3所示，三向接头11具备：供墨水溶剂的蒸汽流入的1个流入口111、和供墨水溶剂的蒸汽流出的2个流出口112、113。虽未图示，配管5i被安装在流入口111以及第1流出口112，配管5j被安装在第2流出口113。

如图4所示，具有圆筒状外形的第1单向阀12以密闭流出口的方式被配置在：第1流出口112的内侧。同样，具有圆筒状外形的第2单向阀13以密闭流出口的方式被配置在：第2流出口113的内侧。

第1及第2单向阀被收容在金属制的外壳中，如图5所示，当被插入于合成树脂做成的三向接头11的流出口112及113后，被压入在内径变细之处，密闭各流出口。

单向阀12及13用于保持配管5i内的气压也就是墨盒2内的气压为一定值。当墨盒内的气压超过规定的第1值时，第1单向阀12被打开，墨水溶剂的蒸汽从流出口112流出。当墨盒内的气压超过比第1值更高的第2值时，第2单向阀13被打开，墨水溶剂的蒸汽从流出口113中流出。

接着，根据图6，说明抑制溶剂蒸发的原理。先说明单向阀12的功能。图6表示常被作为墨水的溶剂而使用的乙醇的饱和蒸汽压曲线。在图中横轴表示溶剂的温度，纵轴表示蒸汽压。

乙醇的蒸汽压如果处于蒸汽压曲线的右侧区域，乙醇成为气体，如果处于蒸汽压左侧的区域，乙醇成为液体。因此，比如，在打印机被设置在室温25℃的房间的情况下，乙醇的蒸汽压如果超过大约8kpa，就成为液体。

打印机在通常的使用环境下，对外部开放的墨盒2内不可能上升到饱和蒸汽压，因此，墨盒内的溶剂蒸发后向外放出。为此，被回收槽51回收返回墨盒2的墨水的溶剂会随着时间的经过而蒸发放出到大气中，导致墨水的粘度增高，所以，需要补给溶剂。

对此，在利用蒸发抑制机构10来密闭墨盒2的情况下，由回收槽51回收来的墨水和空气被返回到盒内，盒内的气压上升到饱和蒸汽压约8kpa。墨水和空气继续被返回盒内，当盒内的气压超过饱和蒸汽压时，凝缩的溶剂的分子的数超过蒸发的分子的数，于是，墨水溶剂的蒸发被抑制。

本发明利用上述原理，通过将与墨盒相连接的配管5i的单向阀12予以打开的气压被设定为：超过饱和蒸汽压的值，来抑制墨水溶剂的蒸发。将单向阀12打开的气压可以根据单向阀内置的弹簧的弹性力来调节。

图7表示墨盒的开放时与密闭时的墨水溶剂消耗量的比较情况。图7中，纵轴表示保持溶剂的浓度为一定值时被消耗的溶剂的量。另外，测量溶剂消耗量时的环境温度为45℃。

图7左侧表示的条形图是：常压时也就是墨盒2向大气开放时的溶剂消耗量。另一方面，右侧表示的条形图是：将单向阀12的压力设定值设为50kpa时的溶剂消耗量。

从图7中看出，与墨盒向大气开放时的溶剂消耗量(17.3ml/h)相比，将墨盒内加压至饱和蒸汽压以上时的溶剂消耗量(3.6ml/h)约为20％，溶剂消耗量大幅減少。

像这样密闭墨盒且保持在墨水溶剂的饱和蒸汽压以上的情况，与将墨盒向大气开放时相比，能够削减溶剂消耗量近80％。据此，能够大幅削减印刷相关的运营成本。

另外，图7中测定使用的墨水是以甲基乙基酮为溶剂的墨水，在甲基乙基酮(70～90％)中加入作为黒色染料的铬复合盐(5～10％)，再添加些许的环乙烷和异丙醇等而成。

接下来，说明单向阀13的功能。当配管5i内的气压超过比第1值更高的第2值(本实施方式中70kpa)时，单向阀13被打开，墨水蒸汽被放出到大气中。如果第1单向阀12由于某种原因发生故障而无法开放时，可以通过打开第2单向阀13来降低墨盒2内的气压，能够防止盒变形或被破坏。

如上所述，专利文献2中，当压力传感器测定的压力超过规定的第2值时，通过打开被安装在分岔管上的开闭阀，能够防止墨盒内的压力过于上升。然而，这个方法需要使用压力传感器、以及由控制器来控制开闭阀，由此会成为打印机成本变高的原因。

对此，本实施方式中、通过将2个单向阀分别压入于三向接头的2个流出口的附近，实现了上述2个功能，也就是实现了抑制墨水溶剂的蒸发、和确保墨盒的安全。并且，所使用的单向阀为：航空领域中用于压入于油压配管的小型(直径5.5mm程度)单向阀。作为市场销售的单向阀有：例如，美国The Lee Company制作的Pressure Relief Valve。

本实施方式所使用的蒸发抑制机构，构成简单，且不用压力传感器，因此，不需要通过控制器来控制开闭阀。而且，上述的单向阀能够比较便宜购买到，因此，能够有助于降低喷墨打印机的成本。

另外，在上述的实施方式中，虽然关于作为墨水溶剂而使用甲基乙基酮以及乙醇时的效果做了说明，但是，可以明确的是，即使使用其他的溶剂，也能获得与本发明的蒸发抑制机构同样的效果。

并且，虽然在上述的实施方式中，将2个单向阀压入于三向接头的流出口的附近，但是并非仅限于此，例如，也可以使用专用夹具安装在流出口。

另外，在上述的实施方式中，虽然三向接头经由配管而被安装在墨盒上，但是，也可以不经由配管，直接安装在墨盒的盖子上。

Claims (5)

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喷射出来的墨水之中的未被使用于印刷的墨水的回收槽、将墨水从所述墨盒向所述打印头进行输送以及将所述回收槽回收来的墨水向所述墨盒进行输送的泵、以及将所述墨盒内的气压保持在超过墨水溶剂的饱和蒸汽压的值的蒸发抑制机构，其特征在于，

该蒸发抑制机构由具有1个流入口和2个流出口的三向接头、以密闭所述三向接头的第1流出口的方式而被安装的第1单向阀、以及以密闭所述三向接头的第2流出口的方式而被安装的第2单向阀构成，其中，所述三向接头经由配管而被安装在所述墨盒、或者直接被安装在所述墨盒，当所述墨盒内的气压超过规定的第1值时所述第1单向阀被打开，当所述墨盒内的气压超过比所述第1值更高的规定的第2值时所述第2单向阀被打开。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印机，其特征在于，

在所述三向接头的第1流出口，经由配管而连接有凝结盒，该凝结盒用于收集所述第1单向阀被打开后的墨水溶剂的蒸汽，并将其凝结及液化，来回收墨水溶剂。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨打印机，其特征在于，

所述第1单向阀以及第2单向阀具有圆筒状外形，分别被压入在所述三向接头的第1流出口以及第2流出口的附近。

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，

所述墨盒由上表面呈开放的用于存留墨水的盒主体、以及以对该盒主体的上表面密闭的状态来覆盖该盒主体的上表面的盖子构成。

5.权利要求1至4任意一项所述的喷墨打印机，其特征在于，

当从所述墨盒向所述打印头输送的墨水的压力超过规定的第3值时，判断为墨水的粘度过高，向所述墨盒补充墨水溶剂。

Images