CN113022135A

CN113022135A - 喷墨打印的墨水浓度控制方法

Info

Publication number: CN113022135A
Application number: CN201911353543.0A
Authority: CN
Inventors: 朱祥; 王文浩; 谢永林
Original assignee: Suzhou Xinruifa Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Xinruifa Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本发明公开一种喷墨打印的墨水浓度控制方法，包括以下步骤：开始测量打印，计量打印墨滴数N，并测得打印前墨瓶的质量为W₁；结束测量打印，测量此时墨瓶的质量为W₂，计算墨水的损失量为W=W₁‑W₂，计算并存储单个墨滴的质量为w=W/N；开始打印，测得墨瓶质量W₃，并记录落在打印介质上的墨滴数X；停止打印，测得打印后墨瓶质量为W₄，计算出挥发量W5=W₃‑w*X‑W₄；向墨瓶中补充W₅重量的稀释剂。本发明墨水浓度控制方法，每次打印后均能准确计算出墨水的挥发量，实时补充稀释剂，防止打印后上升的墨水浓度、避免墨水浓度变化，在避免高浓度墨水堵塞喷头的同时，还能减小打印色差、提高打印质量，且其无需昂贵的测量设备，操作便捷、成本较低。

Description

喷墨打印的墨水浓度控制方法

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印的墨水浓度控制方法，属于喷墨打印技术领域。

背景技术

喷墨打印包括连续式喷墨和按需式喷墨，其中连续式喷墨（Continuous Ink Jet）技术是从喷墨设备启动开始，喷嘴即不间断的喷出墨滴，通过打印头内部的电荷驱动板，将需要“落点”的墨滴充上电荷，带电荷的墨滴经过偏转板，由于电荷作用出现转向，使墨滴落到介质上完成喷印，而不带电荷的墨滴流入回收管，回到墨瓶继续使用，或者，将不需要“落点”的墨滴充上电荷，带电荷的墨滴经过偏转板，由于电荷作用出现转向，流入回收管中、回到墨瓶继续使用，而不带电荷的墨滴落到介质上完成喷印。

由于连续式喷墨打印的特点，打印头处喷射出的部分墨水会被回收进墨瓶中，随着打印的不断进行，暴露在空气中的墨滴的溶剂会不断的挥发，导致墨瓶中墨水的浓度逐渐增加，一方面，逐渐变大的浓度会使墨水的粘度增加，在相同的压力作用下，墨水进入打印头时的流量变小，成品出现前后色差，打印质量不佳，另一方面，高浓度墨水容易堵塞喷孔，甚至损坏打印头结构，造成打印头报废。

因此，在现有技术中，为了解决墨水浓度上升的问题，技术人员根据墨水的理化参数会随着墨水浓度的变化而变化的特点，实时检测墨水的理化参数，根据检测结果补充溶剂，从而维持墨水浓度，例如，在美国国家专利US3761953、US5241189、US5373366、US5526026、 US7221440B2、 US9102157B2中，通过测试回收墨水的导电率、粘度、折光指数等参数，计算出墨水浓度，根据浓度差值补充相应的溶剂即可补偿墨水的浓度变化，但是，测定墨水的理化参数不仅需要校准温度和压力，还需要增加额外的测试设备，操作繁琐、成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于喷墨打印的墨水浓度控制方法，该控制方法不仅解决了连续式喷墨打印过程中，墨水浓度随着墨水回收循环的进行而不断上升的问题，还有效的避免了墨水浓度上升后，打印质量下降、喷孔容易堵塞的问题，且其操作便捷、成本较低。

本发明提供一种喷墨打印的墨水浓度控制方法，包括以下步骤：

开始测量打印，计量打印墨滴数N，并测得打印前墨瓶的质量为W₁；

结束测量打印，测量此时墨瓶的质量为W₂，计算墨水的损失量为W=W₁-W₂，计算并存储单个墨滴的质量为w=W/N；

开始打印，测得墨瓶质量W₃，并记录落在打印介质上的墨滴数X；

停止打印，测得打印后墨瓶质量为W₄，计算出挥发量W5=W₃-w*X-W₄；

向墨瓶中补充W₅重量的稀释剂。

在一个实施例中，打印设备每次开启后，先执行所述测量打印，再进行打印工作。

在一个实施例中，在检测到环境温度变化大于5℃和/或湿度变化大于25%时，进行所述测量打印，更新单个墨滴的质量。

在一个实施例中，打印头上安装有温度传感器，所述温度传感器用于检测环境温度。

在一个实施例中，打印头上安装有湿度传感器，所述湿度传感器用于检测环境湿度。

在一个实施例中，所述测量打印中记录的墨滴数N为落在打印介质的墨滴。

在一个实施例中，所述测量打印中记录的墨滴数N为打印头喷出的墨滴数减去回收的墨滴数。

在一个实施例中，所述墨瓶连接装有所述稀释剂的稀释液瓶。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明墨水浓度控制方法，通过称量打印前后墨瓶的质量变化、计量落到打印介质上墨滴的数量，使得每次打印后均能准确计算出墨水的挥发量，实时补充稀释剂，防止打印后上升的墨水浓度、避免墨水浓度变化，在避免高浓度墨水堵塞喷头的同时，还能减小打印色差、提高打印质量，且其无需昂贵的测量设备，操作便捷、成本较低。

附图说明

附图1为喷墨打印的墨水浓度控制方法的流程图；

附图2为喷墨打印系统的示意图.。

以上附图中：1、墨瓶；2、打印头；3、集墨盒；4、稀释液瓶；5、电子秤；6、电子阀；7、控制器；71、温度传感器；72、湿度传感器；101、供墨管；102、墨泵；103、回收管；104、稀释管；105、抽真空管。

具体实施方式

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利的具体含义。

本申请提出的墨水浓度控制方法，请参考图1，包括：

S10：开始测量打印，记录打印墨滴数N，并测得打印前墨瓶的质量为W₁。

具体的，在开始打印之前，先进行测量打印，在测量打印开始前，可以通过称重装置例如电子秤测得墨瓶的质量为W₁。测量打印过程中，打印头喷出墨滴全部或者部分落在打印介质上，记录所述落在打印介质上形成打印图案的墨滴为打印墨滴数N。在测量打印开始之前，打印图案已被预设好，打印出预设图案所需的打印墨滴数N可以根据预设图案的大小以及分辨率得出，可以理解的是，图案越大，分辨率越高，打印墨滴数N越大。单次打印过程中，如果打印头喷出的墨滴部分落在打印介质上，其它的墨滴会被回收，从而回到墨瓶中。所述打印墨滴数N和墨瓶质量W₁均可以存储在一个控制器中，所述控制器可以是带有存储和计算功能的PLC（可编程逻辑控制器）。

S20：结束测量打印，记录此时墨瓶的质量为W₂，计算墨水的损失量为W=W₁-W₂，计算并存储单个墨滴的质量为w=W/N。

具体的，结束测量打印，整个测量打印过程可以持续30s以上的时间。测量打印结束后，通过与S10中相同的方式测得此时墨瓶的质量为W₂，所述控制器根据W₁、W₂和N计算出墨水的损失量W=W₁-W₂，进一步计算出单个墨滴的质量w=W/N，并将计算结果存储。

S30：开始打印，测得墨瓶质量W₃，并记录落在打印介质上的墨滴数X，其它墨滴回到墨瓶中。

具体的，打印工作正式开始，先通过与S10中的相同的方式测得的墨瓶质量为W₃，一般情况下W₃=W₂，即测量打印后结束后立即开始打印工作。但有时W₃不一定等于W₂，例如测量打印结束后给墨瓶中添加了墨水。所述落在打印介质上的墨滴数X可以在设计打印图案时得出。同样的，打印头喷出的墨滴全部或部分落在打印介质上，如果部分落在打印介质上，其它的墨滴会被回收，从而回到墨瓶中。

S40：停止打印，测得打印后墨瓶质量为W₄，计算出挥发量W₅=W₃-w*X-W₄。

具体的，在打印工作持续一段时间后（通常是1min以上），停止打印，利用与S10中同样的方式测得此时墨瓶的质量为W₄，所述控制器根据W₃、W₄、X和w计算出溶剂的挥发量W₅=W₃-w*X-W₄。

S50：向墨瓶中补充W₅重量的稀释剂。

具体的，所述墨瓶连接稀释液瓶，所述稀释液瓶中装有稀释剂，所述稀释剂为墨水中挥发性溶剂，例如甲乙酮，醇类，二醇类，乳酸盐等。稀释液瓶与所述墨瓶通过稀释管连通，稀释管上设有一个电子阀，所述电子阀处于关闭状态，当计算出W₅后，控制器给电子阀发出开启指令，电子阀开启，稀释剂从稀释液瓶进入到墨瓶中，进入W₅重量的稀释剂后，控制器再指示电子阀关闭。上述列举了一种补充稀释剂的具体实施方式，本领域技术可以理解的是，其它补充稀释剂的方式也同样适用于本申请。

在步骤S50完成后，可以重复S30-S50过程，使得每次打印后均能准确计算出墨水的挥发量，实时补充稀释剂，防止打印后上升的墨水浓度、避免墨水浓度变化。在现有技术中，例如US4121222公开的方案中，同样根据墨瓶质量的变化，补充稀释剂，估算出单个墨滴的体积，根据单个墨滴的体积补充稀释剂，但估算出的墨水体积是不准确的，不同种类墨水的产生的墨滴体积存在差别，不同喷孔喷出的墨滴体积也不一致，因此稀释剂补充的量并不准确。并且打印过程中，墨滴的质量还会受到环境温度和湿度的影响，因此，本方案在检测到环境温度变化大于5℃和/或湿度变化大于25%时，需要重新进行S10-S20的测量打印，更新单个墨滴的质量。

并且，在每次打印设备开启后，均需要先进行S10-S20的测量打印，然后再进行正式打印工作。

上述的墨水浓度控制方法可以通过如图2所示的喷墨打印系统来进行，请参照附图2，所述喷墨打印系统包括墨瓶1、打印头2和集墨盒3，墨瓶1通过一根供墨管101与打印头2连接，而在供墨管101上安装有墨泵102，这里，墨泵102可以选用隔膜泵、齿轮泵或蠕动泵，通过墨泵102将墨瓶1中的墨水输送至打印头2中，在经打印头2上的陶瓷震板激励后形成墨滴，而墨滴经打印头2下方的电荷驱动板充电后，进入偏转电场，部分墨滴落至打印介质上形成打印图案，剩余墨滴进入位于打印头2下方设置的进墨盒中，集墨盒3通过一根回收管103将收集的墨水循环至墨瓶1中。

为了解决循环过程中，墨水中的挥发性溶剂成分不断减少，使得墨水浓度上升的问题，在墨瓶1下方垫有电子秤5，而在墨瓶1一侧设置有一个带有稀释剂的稀释液瓶4，这里，稀释液瓶4中的稀释剂即为墨水中的挥发性溶剂成分，而稀释液瓶4与墨瓶1之间连接有一根稀释管104，且稀释管104上安装有电子阀6，同时，在墨瓶1中插有一根与抽真空泵连接的抽真空管105，此抽真空管105的端部位于墨水液面的上方，从而制造负压条件，使得电子阀6打开后，稀释液瓶4中的稀释剂能够被吸入墨瓶1中。

另外，还设置有控制器7、温度传感器71和湿度传感器72，这里，控制器7为带有存储、运算、指令发送功能的PLC，用于称量墨瓶1质量的电子秤5将质量信息输送至控制器7中，打印头2将每次打印时的墨滴数输送至控制器7中，而控制器7根据质量信息和计数信息进行运算，再控制电子阀6开启和闭合，完成稀释剂的定量输送，而温度传感器71与湿度传感器72安装在打印头2上，用于检测打印头2附件环境的温度和湿度，并将温度和湿度信息传输至控制器7中。

其中，打印头2工作时，打印图案已预先设计完成，所需墨滴数被打印机的控制卡板记录，并存储在控制器7中，无需另行测量。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

向墨瓶中补充W₅重量的稀释剂。

2.根据权利要求1所述喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，打印设备每次开启后，先执行所述测量打印，再进行打印工作。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，在检测到环境温度变化大于5℃和/或湿度变化大于25%时，进行所述测量打印，更新单个墨滴的质量。

4.根据权利要求1所述的喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，打印头上安装有温度传感器，所述温度传感器用于检测环境温度。

5.根据权利要求1所述的喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，打印头上安装有湿度传感器，所述湿度传感器用于检测环境湿度。

6.根据权利要求1所述的喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，所述测量打印中记录的墨滴数N为落在打印介质的墨滴。

7.根据权利要求1所述的喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，所述测量打印中记录的墨滴数N为打印头喷出的墨滴数减去回收的墨滴数。

8.根据权利要求1所述的喷墨打印的墨水浓度控制方法，其特征在于，所述墨瓶连接装有所述稀释剂的稀释液瓶。