CN115103775A - 用于控制墨料压力的低成本墨料输送系统 - Google Patents

用于控制墨料压力的低成本墨料输送系统 Download PDF

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Abstract

一种用于将墨料输送至喷墨打印头的墨料输送系统。该系统包括：第一墨料罐、第二墨料罐、具有空气入口和空气出口的主空气管线；将第一墨料罐与主空气管线互连的第一空气管线；将第二墨料罐与主空气管线互连的第二空气管线；被定位在主空气管线中的空气泵；被定位在主空气管线中的第一气流限制器和第二气流限制器；将第一墨料罐与第二墨料罐互连的墨料循环管线；以及被定位在墨料循环管线中以将墨料从第一墨料罐泵送至第二墨料罐的墨料泵。

Description

用于控制墨料压力的低成本墨料输送系统
发明领域
本发明涉及一种用于喷墨打印机的墨料输送系统。该墨料输送系统主要开发用于在相对恒定的压力下向一个或多个打印头供应墨料、以及用于降低现有循环墨料输送系统的成本。
发明背景
采用
Figure BDA0003799577990000011
技术的喷墨打印机可商购用于许多不同的打印格式，包括在家办公(“SOHO”)用打印机、标签打印机、及宽幅打印机。
Figure BDA0003799577990000012
打印机典型地包括一个或多个固定喷墨打印头，该一个或多个固定喷墨打印头是使用者可更换的。例如，SOHO打印机包括单个使用者可更换的多色打印头，高速喷墨印刷机包括多个沿着介质进给方向对齐的使用者可更换的单色打印头，而宽幅打印机包括多个交错重叠布置的使用者可更换的打印头，以便横跨宽幅页宽。
随着打印头的数量增加，向多个打印头供应墨料可能存在问题。为了保持较高的打印质量，每个打印头应在大约相同的墨料压力下从共用的墨料储存器中接收墨料。
US 10,252,540描述了一种适合用于在相同颜色通道中具有多个打印头的数字喷墨印刷机的墨料输送系统，该专利的内容通过援引并入本文。此系统在共用的墨料输送模块中使用总压力控制并且在包含相应打印头的每个打印模块中使用局部精细压力控制。由于多个喷墨打印头的墨料流需求较高，用于控制墨料输送模块中的墨料压力的隔膜泵必须是较大的高质量泵。相应地，墨料输送模块必然是整个墨料输送系统中的昂贵部件，这主要是因为隔膜泵成本较高。
对于在每个颜色通道中具有少数(例如一个或两个)打印模块的喷墨印刷机，为更大的系统设计昂贵的墨料输送模块是不期望的、并且显著地增加了系统的总成本。因此，期望提供一种适合用于较小的喷墨印刷机的低成本墨料输送系统。进一步，期望提供US 10,252,540中所描述的墨料输送模块的低成本替代品。
发明概述
在第一方面，提供了一种用于将墨料输送至一个或多个打印头的墨料输送系统，该系统包括：
第一墨料罐，该第一墨料罐具有第一空气端口、用于连接至打印头出口的第一墨料端口、用于连接至散装墨料供应源的墨料填充端口、以及第一墨料循环端口；
第二墨料罐，该第二墨料罐具有第二空气端口、用于连接至打印头入口的第二墨料端口、以及第二墨料循环端口；
具有空气入口和空气出口的主空气管线；
将第一空气端口与主空气管线互连的第一空气管线；
将第二空气端口与主空气管线互连的第二空气管线；
被定位在第一空气管线与第二空气管线之间的主空气管线中的空气泵，该空气泵被配置成将空气从空气入口朝向空气出口泵送；
被定位在空气入口与第一空气管线之间的第一气流限制器；
被定位在空气出口与第二空气管线之间的第二气流限制器；
将第一墨料罐与第二墨料罐互连的墨料循环管线；以及
被定位在墨料循环管线中以将墨料从第一墨料罐泵送至第二墨料罐的墨料泵。
根据第一方面的墨料输送系统有利地使用与气流限制器协作的单个低成本空气泵来控制低压力墨料罐和高压力墨料罐中的墨料压力。该墨料输送系统尤其适合用于在每个颜色通道中具有一个或两个单色打印头的喷墨打印机类型。以此方式，可向(多个)打印头输送稳定的压力而无需使用昂贵的高质量隔膜泵。
优选地，第一墨料罐是负加压的，并且第二墨料罐是正加压的。
优选地，负墨料管线连接至第一墨料端口，正墨料管线连接至第二墨料端口，并且一个或多个打印头在正墨料管线与负墨料管线之间互连。
优选地，每个打印头包含在具有局部压力控制的打印模块中。
优选地，该墨料输送系统进一步包括经由墨料供应管线连接至第一墨料罐的散装墨料供应源。
优选地，该墨料输送系统进一步包括被定位在墨料供应管线中的填充泵。
优选地，第一墨料罐具有第一墨料高度传感器，并且填充泵被控制以响应于第一墨料高度传感器在第一墨料罐中感测到预定的墨料高度而将墨料从散装墨料供应源泵送至第一墨料罐。
优选地，第二墨料罐具有第二墨料高度传感器，并且墨料泵被控制以响应于第二墨料高度传感器在第二墨料罐中感测到预定的墨料高度而将墨料从第一墨料罐泵送至第二罐。
优选地，该墨料输送系统被配置成使墨料从第二墨料罐循环穿过一个或打印头、并且使墨料返回至第一墨料罐。
在第二方面，提供了一种控制相应第一墨料罐和第二墨料罐中的第一墨料压力和第二墨料压力的方法，该第一墨料罐和该第二墨料罐具有连接至主空气管线的相应第一空气管线和第二空气管线，该方法包括以下步骤：
致动可操作地连接至在第一空气管线与第二空气管线之间的主空气管线的空气泵；以及
使用被定位在主空气管线中的第一气流限制器和第二气流限制器来控制第一墨料压力和第二墨料压力，
其中，相对于穿过主空气管线的气流方向，第一气流限制器在第一空气管线的上游，并且第二气流限制器在第二空气管线的下游。
优选地，第一气流限制器和第二气流限制器是可调节的。
优选地，第一气流限制器和第二气流限制器可独立地控制。
优选地，第一墨料罐和第二墨料罐连接在包含一个或多个喷墨打印头的流体回路中。
优选地，该方法包括从打印头打印的步骤。
优选地，该方法包括在打印期间对每个打印头中的墨料压力进行局部控制的步骤。
优选地，该方法包括通过将墨料从第一墨料罐泵送至第二墨料罐来对第二墨料罐中的墨料进行补充的步骤。
优选地，该方法包括通过将墨料从散装墨料供应源泵送至第一墨料罐来对第一墨料罐中的墨料进行补充的步骤。
优选地，第一墨料罐是负加压的，并且第二墨料罐是正加压的。
如本文使用的，术语“墨料”被认为意指可以从喷墨打印头打印的任何打印流体。墨料可以含有或可以不含有着色剂。因此，术语“墨料”可以包括常规的染料基或颜料基墨料、红外墨料、固色剂(例如预涂层和整理剂)、3D打印流体等。在提及流体或打印流体的情况下，这并不旨在限制本文“墨料”的含义。
附图说明
现在将参考附图仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的墨料输送系统；以及
图2是打印模块的立体图。
具体实施方式
参考图1，示意性地示出了墨料输送系统1，该墨料输送系统包括连接至墨料输送模块7的正墨料管线3(“正轨”)和负墨料管线5(“负轨”)，该墨料输送系统调节正墨料管线和负墨料管线中的每一个管线中的墨料压力。多个打印模块9在正墨料管线3与负墨料管线5之间经由相应的入口管线10和出口管线12互连。虽然图1示出了两个打印模块9，但是应理解，任何数量的打印模块(例如1、2或3个打印模块)可以在正墨料管线3与负墨料管线5之间互连。打印模块9可以在物理上以交错重叠布置的方式定位，以便比单个打印模块延伸跨越的打印区域介质更宽。以此方式，可以采用多个打印模块9在宽度大于约8英寸(例如至少16英寸、至少32英寸或至少40英寸)的打印介质上进行打印。替代性地或附加地，打印模块9可以沿介质进给路径对齐。
简要参考图2，单个打印模块9包括供应模块14以及可释放地连接至该供应模块的打印头16。打印头16包含用于在打印介质上进行喷墨打印的打印芯片阵列、并且可以是单色或彩色打印头(例如双色或四色打印头)，如本领域中已知的。例如，打印头16可以是US9,950,527中所描述的类型，该专利的内容通过援引并入本文。为了清楚起见，本文描述了用于一种颜色的墨料的墨料输送系统，但是应理解，可以使用多个墨料输送系统来供应多种颜色的墨料。
供应模块14包括容纳用于打印头16的驱动和逻辑电路系统(例如具有打印引擎控制器芯片的一个或多个PCB、驱动晶体管等)的本体20、以及入口模块22和出口模块24。入口模块22具有连接至入口管线10的模块入口端口26，并且出口模块24具有连接至出口管线12的模块出口端口28。合适的打印模块联接件29允许在需要时方便地更换整个打印模块。
打印头16藉由打印头入口联接件30和打印头出口联接件32流体地连接至供应模块14。打印头入口联接件30和打印头出口联接件32典型地是快速连接式联接件，使得使用者能够方便地从每个打印模块9移除耗尽的打印头16并且更换上新的打印头。
入口模块22包含用于为对应的打印模块9的打印头16中的墨料压力提供局部控制的所有必须的部件。因此，每个打印模块9对在其相应的打印头16中的墨料压力提供局部独立控制，使得可以响应于局部的压力波动而对局部的墨料压力进行自动且动态地精细调整。关于每个打印模块9内的局部压力控制的详细说明，参见US 10,252,540，其内容通过援引并入本文。
返回图1，墨料输送模块7包括第一墨料罐50和第二墨料罐54，该第一墨料罐具有连接至负墨料管线5的第一墨料端口52，该第二墨料罐具有连接至正墨料管线3的第二墨料端口56。第一墨料罐50和第二墨料罐54具有经由相应的第一空气管线64和第二空气管线66连接至共用主空气管线62的相应的第一空气端口58和第二空气端口60。空气泵68被定位在第一空气管线64与第二空气管线66之间的主空气管线62中。空气泵68通过在主空气管线62一端的空气入口70抽吸空气并且通过相反一端的空气出口72泵送空气。第一(上游)气流限制器76被定位在空气入口70与第一空气管线64之间，而第二(下游)气流限制器78被定位在空气出口72与第二空气管线66之间。第一气流限制器76和第二气流限制器78可以独立地调节以独立控制穿其而过的气流。在一些实施例中，第一气流限制器76和第二气流限制器78可以在控制器(未示出)的控制下自动地调节以响应于在第一墨料罐50和第二墨料罐54中的空气或墨料压力传感器(未示出)而动态地调节墨料压力。
在空气泵68被致动的情况下，第一气流限制器76与第二气流限制器78协作以在第一墨料罐50中产生顶部负压力并且在第二墨料罐54中产生顶部正压力。在印刷期间，墨料经由正墨料管线3从第二墨料罐54被抽吸、穿过包含相应(多个)打印头16的(多个)打印模块9、并且经由负墨料管线5返回至第一墨料罐50。
第二墨料罐54消耗掉的墨料经由墨料循环管线80从第一墨料罐50得到补充，该墨料循环管线将第一墨料罐的第一墨料循环端口82和第二墨料罐的第二循环端口84互连。墨料泵86(或“升液泵(lift pump)”)被定位在墨料循环管线80中以将墨料从负加压的第一墨料罐50提升到正加压的第二墨料罐54。墨料泵86的致动藉由控制器(未示出)控制，该控制器接收来自第二墨料罐54中的第二墨料高度传感器88的信号、并且响应于第二墨料罐中的墨料高度下降到预定高度以下而致动墨料泵。
第一墨料罐54经由供应管线92从散装墨料供应源90得到补充，该供应管线将散装墨料供应源与第一墨料罐的填充端口94互连。填充泵96被定位在供应管线92中以在第一墨料罐50中的墨料被消耗掉时重新填充该第一墨料罐。填充泵96的致动藉由控制器(未示出)控制，该控制器接收来自第二墨料罐54中的第二墨料高度传感器98的信号、并且响应于第二墨料罐中的墨料高度下降到预定高度以下而致动填充泵。
墨料输送模块7典型地是具有以下多个不同的外部联接件的独立的单元：用于连接供应管线92的供应联接件101；用于连接正墨料管线3的正管线联接件102；以及用于连接负墨料管线5的负管线联接件103。
如上所述，在打印期间，墨料在经调节的正压下被供应至正墨料管线3。每个打印模块9从正墨料管线3抽吸墨料，并且墨料在经调节的负压下经由负墨料管线5反馈给墨料输送模块7。通过对正墨料管线3和负墨料管线5中的相对正压和相对负压保持控制，从而在每个打印模块9处提供相对恒定的背压。可以藉由每个打印模块9中的局部压力控制器对每个打印头16中的背压提供附加的局部控制(参见US 10,252,540)。
空气泵68藉由第一气流限制器76和第二气流限制器78控制第一墨料罐50和第二墨料罐54两者中的顶部压力，该空气泵有利地使得能够进行简单的压力控制而无需在墨料输送模块7中使用昂贵的高质量隔膜泵。升液泵86可能是相对便宜的泵，因为升液泵不涉及压力调节。相应地，与现有技术的系统相比，墨料输送模块7的总成本得以最小化，同时仍为例如一个或两个打印模块9提供充分的压力控制。
当然，应理解，仅通过举例的方式描述了本发明，并且在所附权利要求中限定的本发明的范围内可以进行细节的修改。

Claims (18)

1.一种用于向一个或多个喷墨打印头输送墨料的墨料输送系统，所述系统包括：
第一墨料罐，所述第一墨料罐具有第一空气端口、用于连接至打印头出口的第一墨料端口、用于连接至散装墨料供应源的墨料填充端口、以及第一墨料循环端口；
第二墨料罐，所述第二墨料罐具有第二空气端口、用于连接至打印头入口的第二墨料端口、以及第二墨料循环端口；
具有空气入口和空气出口的主空气管线；
将所述第一空气端口与所述主空气管线互连的第一空气管线；
将所述第二空气端口与所述主空气管线互连的第二空气管线；
被定位在所述第一空气管线与所述第二空气管线之间的所述主空气管线中的空气泵，所述空气泵被配置成将空气从所述空气入口朝向所述空气出口泵送；
被定位在所述空气入口与所述第一空气管线之间的第一气流限制器；
被定位在所述空气出口与所述第二空气管线之间的第二气流限制器；
将所述第一墨料罐与所述第二墨料罐互连的墨料循环管线；以及
被定位在所述墨料循环管线中以将墨料从所述第一墨料罐泵送至所述第二墨料罐的墨料泵。
2.如权利要求1所述的墨料输送系统，其中，所述第一墨料罐是负加压的，并且所述第二墨料罐是正加压的。
3.如权利要求1所述的墨料输送系统，其中，负墨料管线连接至第一墨料端口，正墨料管线连接至所述第二墨料端口，并且一个或多个打印头在所述正墨料管线与所述负墨料管线之间互连。
4.如权利要求3所述的墨料输送系统，其中，每个打印头包含在具有局部压力控制的打印模块中。
5.如权利要求1所述的墨料输送系统，进一步包括经由墨料供应管线连接至所述第一墨料罐的所述散装墨料供应源。
6.如权利要求3所述的墨料输送系统，进一步包括被定位在所述墨料供应管线中的填充泵。
7.如权利要求6所述的墨料输送系统，其中，所述第一墨料罐具有第一墨料高度传感器，并且其中，所述填充泵被控制以响应于所述第一墨料高度传感器在所述第一墨料罐中感测到预定的墨料高度而将墨料从所述散装墨料供应源泵送至所述第一墨料罐。
8.如权利要求1所述的墨料输送系统，其中，所述第二墨料罐具有第二墨料高度传感器，并且其中，所述墨料泵被控制以响应于所述第二墨料高度传感器在所述第二墨料罐中感测到预定的墨料高度而将墨料从所述第一墨料罐泵送至所述第二罐。
9.如权利要求1所述的墨料输送系统，所述墨料输送系统被配置成使墨料从所述第二墨料罐循环穿过一个或打印头、并且使所述墨料返回至所述第一墨料罐。
10.一种控制相应第一墨料罐和第二墨料罐中的第一墨料压力和第二墨料压力的方法，所述第一墨料罐和所述第二墨料罐具有连接至主空气管线的相应第一空气管线和第二空气管线，所述方法包括以下步骤：
致动可操作地连接至在所述第一空气管线与所述第二空气管线之间的所述主空气管线的空气泵；以及
使用被定位在所述主空气管线中的第一气流限制器和第二气流限制器来控制所述第一墨料压力和所述第二墨料压力，
其中，相对于穿过所述主空气管线的气流方向，所述第一气流限制器在所述第一空气管线的上游，并且所述第二气流限制器在所述第二空气管线的下游。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一气流限制器和所述第二气流限制器是可调节的。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一气流限制器和所述第二气流限制器可独立地控制。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一墨料罐和所述第二墨料罐连接在包含一个或多个喷墨打印头的流体回路中。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括从所述打印头打印的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括在打印期间对每个打印头中的墨料压力进行局部控制的步骤。
16.如权利要求14所述的方法，进一步包括通过将墨料从所述第一墨料罐泵送至所述第二墨料罐来对所述第二墨料罐中的墨料进行补充的步骤。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括通过将墨料从散装墨料供应源泵送至所述第一墨料罐来对所述第一墨料罐中的墨料进行补充的步骤。
18.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一墨料罐是负加压的，并且所述第二墨料罐是正加压的。
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