CN116423990B - 喷墨打印系统的自清洁机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷墨打印系统的自清洁机构，包括机壳、打印头，打印头包括喷头容器以及配置孔道的孔板；其特征是在打印头与基板之间设有掩模，掩模具有与孔板配合的出墨缝道，出墨缝道中设有移动式刮头，移动式刮头与孔板紧密接触，出墨缝道的一端设有移动式刮头的清洁腔。实现在连续打印过程中对打印头进行积垢清理的目的，节约打印时间，提高打印效率；移动式刮头可完成指定孔道分别刮擦，既能错峰清洁，也可同步动作，互不干扰；打印头集成刮拭功能，使整体设备结构优化，清垢与掩模集成，大大减小装置体积，节约空间；利用液体蒸发吸收热量增强掩模散热。

Description

喷墨打印系统的自清洁机构

技术领域

本发明涉及喷墨打印技术，特别是一种喷墨打印系统的自清洁机构。

背景技术

打印领域的喷墨打印头，其打印喷嘴需要定期清洁，清除喷嘴上的固体或液体积垢、去除气泡，以保持打印质量。清洗打印头的流程是喷墨打印重要的一部分，例如在某些产业上打印头设定为每二分钟清洗一次。使用打印头的清洁频率取决于特定的应用程序，在一孔板接近纸张或其它介质或称为一基板，喷墨打印机的操作是通过从多个喷嘴排出小体积的油墨而穿过孔板上相应的小孔进行打印或放置标志。在孔板中，孔以一种方式排列，使油墨的墨滴自选定数量的相应喷嘴中排出至介质的特定位置，产生所需字形或图形的一部分。

目前已知的一孔板，位于打印头的打印面，提供喷嘴通道以进行打印，同时也对打印头提供保护等功能。在定期清洗的过程中及清洗后，孔板表面会被清洁刮拭，以清除污垢。

现有公开的清除污垢方案，一是采用非接触式真空刮拭，使用负压吸去表面的积垢。如专利公告号为CN100478182C，设计的一种连续喷墨打印机的清洁系统，包括与溶剂源连接的第一溶剂供给管，以通过供给口输送溶剂并将溶剂输送到打印头的正面上，第二溶剂供给管与溶剂源连接，以通过供给口输送溶剂并将溶剂输送到捕集器的一表面上，供给到打印头和捕集器的溶剂在真空下被去除并返回到墨供给系统；清洁系统包括喷孔疏通机构，其使正面上的溶剂沿着墨流经喷孔以打印的反方向流入喷孔中，还包括压电元件，以在清洁过程中在打印头中产生应力波。二是采用接触式刮拭，利用橡胶头对孔板表面整个刮拭，清除积垢。但无论哪种方式，在清洁时都需要将打印头移动到另外的地方，暂时停止打印，从而降低了打印效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种喷墨打印系统的自清洁机构，它具有能在打印过程中进行刮擦积垢，利用喷墨打印的饱和式打印原理，在不影响打印质量的前提下，提高打印效率，各刮擦点既可错峰清洁，也可同步动作，体积小节约空间等特点。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种喷墨打印系统的自清洁机构，包括基板，与基板配合的打印头，所述打印头包括喷头容器，喷头容器上配设有喷嘴模块，朝基板方向与喷头容器紧密贴合设置具有孔道的孔板；其特征是，在打印头与基板之间设有掩模，所述掩模具有与孔板配合的出墨缝道，出墨缝道中设有移动式刮头，移动式刮头与孔板紧密接触，出墨缝道的端部设有移动式刮头的清洁腔。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述掩模的出墨缝道中设有滑槽，移动式刮头设有与滑槽配合的导接头，出墨缝道的端部设有沉降式隐藏室，清洁腔位于隐藏室内。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述孔道设有若干条，掩模设有与孔道一一配合的若干条出墨缝道，每条出墨缝道中均设有移动式刮头，每个移动式刮头单独控制。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述掩模上设有进液口，掩模内设有清洁液输送道，在出墨缝道端部的清洁腔中设有与清洁液输送道连接的喷淋头，掩模中设有集垢腔。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述掩模的一侧设有排气孔，排气孔与集垢腔相通。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述移动式刮头顶端设有与孔板配合的清洁面，清洁面两侧分别设有积垢凹槽，积垢凹槽部位设有清洁孔。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述掩模的出墨缝道内两侧分别设有滑槽，移动式刮头两端分别设有导接头，其中一端的导接头为通液导头，通液导头与清洁腔内的清洁源入口相通。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述移动式刮头与喷墨打印控制系统联接，在孔板的孔道部位两者错位作业。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，所述移动式刮头在打印过程中进行刮拭积垢，其检测方式为拍照检测、重力检测、压力检测、反作用力检测。

前述的喷墨打印系统的自清洁机构中，作为优选，在所述基板的一侧设有密封垫，密封垫上设有与打印头配合的胶垫。

打印头与基板做相对移动，每一次重合时，控制中心控制墨水从打印头喷出，落在基板上形成特定图案。通常来说，由于墨水喷墨打印为像素打印，为了保证打印质量，同时考虑到孔的堵塞率，每一层图案要经过3至4次打印才可完成，属于饱和式打印。3D打印更是如此，每一层打印完成，都需要铣刀铣去多余的部分。随着打印时间的增加，孔板底部因为各种原因，容易粘连上由孔板输出的墨水，因墨水容易挥发而形成半固体状积垢，或者气泡之类的物质，从而堵塞孔道影响打印质量。本技术方案根据这一原理和现象，在打印头与基板之间设一掩模，以实现在打印过程中进行刮擦积垢清洁作业。

本装置中的掩模具有与孔板配合的出墨缝道，掩模上设有一个或多个出墨缝道，以提供从孔板输出的墨水通过，并落在基板上。每条出墨缝道中均配置有移动式刮头，移动式刮头可以在出墨缝道中自由行进，对孔板进行随时清垢。本掩模不仅仅起到清除打印头上的积垢作用，同时起到保护和隔绝效果，最大程度上阻止基板与打印头之间的热交换，从而保护打印头。

本技术方案中的移动式刮头与喷墨打印控制系统联网控制，在孔板的孔道部位与喷墨打印错位作业，从而实现边打印边清洁的效果。

本装置在孔道设有若干条状态下，掩模中就设有与孔道一一配合的若干条出墨缝道，每条出墨缝道中均配设移动式刮头，且每个移动式刮头均为单独控制，由此，多个移动式刮头可分别进行工作，也可同步进行作业，互不干扰。且移动式刮头行进过程中，当前孔道也同样不停止打印服务。仅在移动式刮头擦刮到之前暂停喷墨，移动式刮头擦刮走之后立刻恢复喷墨。在作为饱和式打印的喷墨打印允许一定的堵塞率，所以移动式刮头工作时不会影响到打印质量，从而实现不间断打印服务，提高工作效率。

本方案中的移动式刮头与孔板紧密接触，掩模出墨缝道中的滑槽，支持了移动式刮头对孔板的清洁工作，移动式刮头和孔板之间的距离可通过掩模位置进行调整；而出墨缝道的端部设有的沉降式隐藏室，提供了移动式刮头的清洁场所，移动式刮头在到达出墨缝道端部时自行进入掩模内，大大减小装置体积。

进一步，掩模内部设有集垢腔，中空结构，清洁液输入掩模内部，从各个喷淋头注入移动式刮头，然后从移动式刮头的清洁孔喷出。清洁后的混合液积攒在掩模内，受热蒸发的水汽从排气孔中排出，打印完毕后掩模可拆卸清洗。

再进一步，移动式刮头清洁面两侧分别设有积垢凹槽，专门用于临时存放擦刮下来的喷墨积垢，当移动式刮头把污物带入掩模沉降式隐藏室中再进行清洗。移动式刮头两端分别设有导接头，其中一端的导接头设计为通液导头，通液导头提供清洁液入口，另一端导接头为电机驱动，控制移动式往返作业，结构巧妙，一物多用。

另外，在本装置所在机壳内的基板侧设置密封垫，配有胶垫，当打印设备完全停止工作，需要长期静止时，打印头就放置在密封垫上，胶垫就会堵住孔道形成密封，防止孔道内墨水蒸发而堵塞。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过掩模、移动式刮头的设计，实现了在连续打印过程中对打印头进行积垢清理的目的，节约打印时间，提高打印效率；掩模同时起到保护和隔绝打印头的作用，进一步阻止了基板与打印头之间的热交换；移动式刮头可完成指定孔道分别刮擦，既能错峰清洁，也可同步动作，互不干扰；打印头集成刮拭功能，使整体设备结构优化，清垢与掩模集成，大大减小装置体积，节约空间；利用液体蒸发吸收热量增强掩模散热。

附图说明

图1是本发明一种应用状态结构示意图。

图2是本发明一种自清洁机构部位结构示意图。

图3是本发明一种打印头喷头容器结构示意图。

图4是本发明一种打印头喷嘴模块结构示意图。

图5是本发明一种打印头孔板结构示意图。

图6是本发明的一种移动式刮头结构示意图。

图7是本发明的一种掩模结构示意图。

图8是本发明中的移动式刮头和掩模位置关系结构示意图。

图9是本发明的一种掩模内部结构示意图。

图10是本发明移动式刮头与喷墨打印互不干扰逻辑位置关系示意图。

图中：1.外壳，2.基板，3.密封垫，301.胶垫，4.打印头，401.喷头容器，402.喷嘴模块，403.孔板，404.输墨管道，405.连接板，406.喷嘴槽座，407.喷嘴孔，408.孔道，5.移动式刮头，501.积垢凹槽，502.清洁孔，503.驱动导接，504.通液导头，6.掩模，601.排气孔，602.进液口，603.滑槽，604.清洁液输送道，605.出墨缝道，7.摄像头。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

本实施例一种喷墨打印系统的自清洁机构，其应用状态如图1所示，喷墨打印系统设有机壳1，机壳1中底板上设有基板2，基板2一边布置有设有摄像头7，在基板2上方与基板2配合设有打印头4，相对于摄像头7的基板2另一侧设有密封垫3，密封垫3上设有与打印头4配合的胶垫301，胶垫301的数量与打印头4上的喷嘴模块402一一对应。

打印头4包括喷头容器401，如图2、图3所示，喷头容器401上设有与机壳1定位的连接板405，喷头容器401上设有输墨管道404，喷头容器401底部设有4条喷嘴槽座406，每条喷嘴槽座406中配设有喷嘴模块402，喷嘴模块402上设有一组喷嘴孔407。打印头4朝基板2方向与喷头容器401紧密贴合设置具有一组孔道408的孔板403，孔道408共4排，分别与打印头4上的喷嘴模块402一一对应。

在打印头4与基板2之间设有一掩模6，掩模6结构如图7、图8所示，掩模6具有与孔板403配合的4条出墨缝道605，每条出墨缝道605分别与孔道408一一对应。出墨缝道605中设有滑槽603，每条出墨缝道605中均设有一件移动式刮头5，每个移动式刮头5均单独控制。具体地说，移动式刮头5设有与滑槽603配合的导接头，移动式刮头5顶面与孔板403紧密接触。

出墨缝道605的两端分别设有沉降式隐藏室，沉降式隐藏室作为移动式刮头5的清洁腔。两端清洁腔的布置无需移动式刮头5必须返回到一端进行清洗，可就近清理，提高效率。

进一步，掩模6上设有进液口602，掩模6内为中空结构，中空结构内设有清洁液输送道604，如图9所示，在出墨缝道605两端的清洁腔中均设有与清洁液输送道604连接的喷淋头，掩模6中空结构也作为集垢腔。掩模6的一侧设有排气孔601，排气孔601与集垢腔相通。

再进一步，移动式刮头5顶端设有与孔板403配合的清洁面，参见图6，沿移动式刮头5运动方向的清洁面两侧分别设有积垢凹槽501，积垢凹槽501部位设有清洁孔502。

掩模6出墨缝道605内的滑槽603沿两侧分别设置，移动式刮头5两端分别设有导接头，其中一端的导接头为通液导头504，当移动式刮头5翻转90°落入沉降式隐藏室中时，通液导头504与清洁腔内的清洁源入口相通。移动式刮头5另一端导接头为驱动导接503，控制移动式刮头5往返行进。

本实话例移动式刮头5与喷墨打印控制系统联接，在孔板403的孔道408部位两者错位作业。在喷墨打印中，由于允许一定的孔堵塞率，假设这个数值为20％，即有20％以下的孔堵塞，不影响打印质量。如本实施例中，若导致5％的孔堵塞就会主动停止喷墨打印，则控制中心设定，在有15％的孔被堵塞时，就触发移动式刮头5工作，清理积垢，使被堵塞的孔重新畅通。这样，在移动式刮头5工作中，孔的堵塞率会小于等于20％，也并不会影响喷墨打印的工作质量。如图10所示，显示的是某一孔道的移动式刮头5工作图。移动式刮头5目前处于中间位置，此时，仅有被移动式刮头5遮盖的正上方的孔被控制中心主动控制，停止喷墨，前后两侧的孔继续喷墨，不受影响。当移动式刮头5继续移动时，下一组即将被移动式刮头5遮盖的孔停止喷墨，刚刚被清理畅通的孔恢复喷墨，如此往复交替，直到刮头将此孔道408全部清理干净。

墨水积垢存在以下几种状态：一是粘在孔板403底部孔与孔之间的间隙，经挥发后成半固体状，没有堵塞孔，却有滴落到基板2的风险，影响打印质量；二是粘在孔板403底部，经挥发成半固体状，已经堵塞孔，影响打印；三是以上两种并存。

移动式刮头5在打印过程中进行刮拭积垢，其检测方式有拍照检测、重力检测、压力检测、反作用力检测等，其中：

拍照检测：打印头正下方设置摄像头，对孔板403表面实时监测，当判断积垢堆积过多，超出预设值，影响打印质量时，触发控制中心开始清洁流程，控制中心控制根据成像判断需要清洁的孔道408。

重力检测：孔板403与喷头容器401之间通过多个力检测装置连接，此时孔板403不与喷嘴模块402连接，仅接触，当积垢附着在孔板403上时，增加了孔板403的重量。当超过预设值时，触发控制中心开始清洁流程。同时控制中心通过不同力检测装置反馈的不同受力大小，判断积垢所在位置，并清理相对应的孔道408。

压力检测：孔板403与喷头容器401之间通过多个力检测装置连接，此时孔板403不与喷嘴模块402连接，当积垢附着在孔板403上时，堵塞了孔。墨水无法从孔中顺利排出，不断在堵塞的孔内冲击，给孔板403造成向下的压力。超过预设值时，触发控制中心开始清洁流程。同时控制中心通过不同力检测装置反馈的不同的受力大小，判断积垢所在位置，并清理相对应的孔道。

反作用力检测：孔板403与喷嘴模块402固定连接，孔板403与喷头容器401之间通过多个力检测装置连接，打印头4喷出墨水时，会得到一个向上的反作用力。当积垢增多，或者孔被堵塞，墨水喷出减少时，孔板403得到一个向上的反作用力减少，孔板403自身的重力不变或者随着积垢的增加而增加，重力与反作用力抵消的数值超过设定值时，触发控制中心开始清洁流程。同时控制中心通过不同力检测装置反馈的不同的受力大小，判断积垢所在位置，并清理相对应的孔道。

清洁开始时，移动式刮头5从出墨缝道605一端移动到另一端。移动式刮头5与孔板403底部紧密接触，将积垢清除。移动式刮头5前后两侧的积垢凹槽501在行进过程中接受污垢落入其中，防止掉落在基板2上影响打印。当移动式刮头5到达出墨缝道605的端部时，移动式刮头5两端的导接头顺着滑槽603继续前行，移动式刮头5翻转90°角度进入掩模6内的清洁腔，将积垢送入掩模6内，此时移动式刮头5上通液导头504接通清洁液喷出清洗移动式刮头5。在掩模6受到基板2热辐射后升温，积垢与清洁液混合物在掩模6内受热，其中清洁液蒸发散发出去，降低掩模6的温度，减少掩模6与打印头4之间的热交换，从而保护了打印头4。

移动式刮头5行进过程中，当前孔道408不停止打印服务。仅在移动式刮头5擦刮到之前暂停喷墨，移动式刮头5移走之后立刻恢复喷墨。由于喷墨打印是饱和式打印，允许一定的堵塞率，所以移动式刮头5工作时不会影响到打印质量，从而实现不间断打印服务，提高工作效率。

另外各个移动式刮头5可分别进行工作，也可同步进行，互不干扰。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种喷墨打印系统的自清洁机构，包括基板（2），与基板（2）配合的打印头（4），所述打印头包括喷头容器（401），喷头容器上配设有喷嘴模块（402），朝基板方向与喷头容器紧密贴合设置具有孔道（408）的孔板（403）；其特征是，在打印头与基板之间设有掩模（6），所述掩模具有与孔板配合的出墨缝道（605），出墨缝道中设有移动式刮头（5），移动式刮头与孔板紧密接触，出墨缝道的端部设有移动式刮头的清洁腔；

所述掩模（6）的出墨缝道（605）中设有滑槽（603），移动式刮头（5）设有与滑槽配合的导接头，出墨缝道的端部设有沉降式隐藏室，清洁腔位于隐藏室内；所述掩模（6）的出墨缝道（605）内两侧分别设有滑槽（603），移动式刮头（5）两端分别设有导接头，其中一端的导接头为通液导头（504），通液导头与清洁腔内的清洁源入口相通；所述掩模（6）上设有进液口（602），掩模内设有清洁液输送道（604），在出墨缝道端部的清洁腔中设有与清洁液输送道连接的喷淋头，掩模中设有集垢腔；所述掩模（6）的一侧设有排气孔（601），排气孔与集垢腔相通；

所述孔道（408）设有若干条，掩模（6）设有与孔道一一配合的若干条出墨缝道（605），每条出墨缝道中均设有移动式刮头（5），每个移动式刮头单独控制；

所述移动式刮头（5）顶端设有与孔板（403）配合的清洁面，清洁面两侧分别设有积垢凹槽（501），积垢凹槽部位设有清洁孔（502）。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印系统的自清洁机构，其特征是，所述移动式刮头（5）与喷墨打印控制系统联接，在孔板（403）的孔道（408）部位两者错位作业。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨打印系统的自清洁机构，其特征是，所述移动式刮头（5）在打印过程中进行刮拭积垢，其检测方式为拍照检测或重力检测或压力检测或反作用力检测。

4.根据权利要求1所述的喷墨打印系统的自清洁机构，其特征是，在所述基板（2）的一侧设有密封垫（3），密封垫上设有与打印头（4）配合的胶垫（301）。