CN1326404A

CN1326404A - 供墨系统

Info

Publication number: CN1326404A
Application number: CN99812524A
Authority: CN
Inventors: T·R·托尔佩; P·R·德鲁里
Original assignee: Xaar Ltd
Current assignee: Xaar Ltd; Xaar Technology Ltd
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-12-12
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: DE69919013D1; WO2000023280A1; ES2224705T3; GB9822875D0; EP1123211B1; EP1123211A1; CA2344933C; JP2002527273A; ATE271975T1; AU6353199A; CN1168604C; AU762233B2; US20020015083A1; CA2344933A1; DE69919013T2; US6540340B2

Abstract

一种将墨水供给打印头(29)的供墨系统,该系统包括至少一个墨水集合管和至少一个阀(18),该集合具带有用于将墨水从该集合管供给打印头的多个出口(17),该阀为了增加从一个出口向打印头供墨的压力,可选择性地关闭至少一个上述出口。

Description

供墨系统

本发明涉及一种供墨系统，例如向喷墨打印头供墨的系统。

为了提高喷墨打印速度，典型地喷墨打印头中的墨水喷射通道的数量越来越多。例如，市场出售的喷墨打印头带有超过500个墨水喷射通道，预计将来的所谓“页宽打印机(pagewide printers)”将包括多个打印头，这些打印头包含超过2000个墨水喷射通道。

人们已发现，在喷墨打印过程中有许多与从墨水储池向打印页面供给墨水有关的问题，例如，打印头的喷嘴堵塞和墨水干结在喷嘴板上等，会降低打印质量。

对于这些问题已给出了多种解决办法，包括加盖、清扫喷嘴板和迫使从所有的喷嘴中喷出墨水来清除墨水供给到喷嘴路途中的堵塞，从而“排空”打印头中的墨水。但是，如果不是所有的喷嘴都存在喷射问题，这样的排空机构将会浪费大量墨水，特别是在页宽打印机中。

本发明试图在至少一个其优选实施例中来解决上述和其它问题。

第一方面，本发明提供一种用于向打印头供给墨水的供墨系统，所述系统包括：

至少一个墨水集合管，该集合管包含用于从该集合管向所述打印头供给墨水的多个出口；以及

用于在从至少一个出口到打印头的墨水流上选择性地施加或提高其压差的装置。

通过选择性地增加从至少一个出口到打印头的墨水的压力，而不是使从所有的出口流出的墨水的压力都一样，就可以区部地以较高的压力排空打印头。可以通过泵送或重力供给墨水，强迫墨水从打印头的选定部分喷出情况下可对此处的设备进行维护。因此，要排空的部段达到较高的喷射压力，在维护设备过程中喷出的墨量也可以减少。

在一个优选设置中，用于选择性地增加从至少一个出口到打印头的墨水的压力的装置还包括用于选择性地基本堵住从至少一个出口到打印头的墨水流的装置，从而增加从一个未堵住的出口到打印头的墨水流的压力。

将打印头的某些区域与供墨隔开的能力可改善打印头的灌装和填充能力。提供的打印头通常是空的，安装时需要填充，这样做经常导致打印头中夹带空气。将一个盖连接在打印头的前面并通过该盖将空气从打印头中抽出，直到检测出墨水从喷嘴中流出为止，从而已预先进行填充。选择性地堵住一个或多个出口，可依次灌装打印头的各部段。

第二方面，本发明提供一种用于向打印头供给墨水的供墨系统，所述系统包括：

用于选择性地基本堵住从至少一个出口到打印头的墨水流的装置，以便从一个未堵住的出口向打印头供墨。

最好，为了从一个敞开的出口向打印头供墨，该堵塞装置还包括至少一个用于选择性地关闭至少一个出口的阀。可以关闭某些阀，以便将墨水导入打印头的特定部段，也可以打开这些阀，使墨水流过整个打印头。选择性地打开和关闭这些阀可有利于用墨水真空填充打印头。通常通过将一个连接在真空源上的盖应用到该打印头的前面，从而对打印头进行真空填充。对该打印头抽真空，抽出空气，然后再迅速打开阀，使墨水进入打印头。通过选择性地关闭一些阀，空气会被收集在打印头的一部段内，从而可重点关注这部段。最好在该集合管或每个集合管中都装有至少一个阀。

该系统可包括多个阀，每个出口可被一个相应的阀选择性地关闭。这样可更选择性地打开和关闭该集合管的出口。该系统可包括用于向打印头供给墨水的一个集合管或可任选其一使用的多个集合管。

最好设置多个装置，用于向该集合管或每个集合管供给墨水。该供墨装置还包括一个储存墨水的墨水储池和一个用于将墨水从所述储池中泵送到该集合管或每个集合管的泵。该泵最好是一个隔膜泵，由于该泵实质上是单向的，因此可确保局部地增加流向打印头的墨水的压力使墨水不会返回该墨水储池。

该供墨装置最好还包括一个储室，该储室用于接收从所述墨水储池供入的墨水，并且将接收的墨水供给该集合管或每个集合管。墨水流过该储室最好布置成能减少出口处的压力变动，而该压力变动是由因该泵的动作而导致的入口处压力的波动引起的。最好通过将墨水喷入该储室实现该压力排空过程。可设置一个阀以选择性地使该储室与储池相连，以便调节储室中的墨量。该储室可包括用于指示在储室中的墨水的体积的装置，例如，用于指示储室中墨水的水平面的装置。

除了一个用于储存，例如黑墨水的墨水储池，该供墨装置还可包括多个用于储存墨水的墨水储池，该供墨装置设置成将墨水从每个储池供给至少一个集合管。最好每个储池储存一种相应颜色的墨水。例如，可设置4个储池，用于分别储存黑、青、黄和品红色的墨水。

借助于这样的多个墨水储池，该供墨装置可包括多个泵，每个泵将设置成墨水从相应的储池供入至少一个集合管中，该供墨装置还包括多个储室，每个储室设置成接收从一个相应的墨水储池供入的墨水，并且将接收的墨水供给到所述至少一个集合管，该供墨装置还可包括多个阀，每个阀设置成选择性地连接一个相应的储室和一个相应的储池，以便调节该储室中的墨量。

该供墨系统适当地包括用于过滤从该集合管或每个集合管排向所述打印头的墨水的装置。

本发明延及一个如上所述用于向多个打印头供墨的供墨系统。

第三方面，本发明提供一种向一个打印头供墨的方法，所述方法包括如下步骤：

设置至少一个墨水集合管，该集合管包含用于从该集合管向所述打印头供给墨水的多个出口；以及

选择性地施加或增加从至少一个出口到打印头的墨水流上的压差。

第四方面，本发明提供一种向一个打印头供墨的方法，所述方法包括如下步骤：

为了从一个未堵住的出口向打印头供墨，选择性地基本堵住从至少一个出口到打印头的墨水流。

第五方面，本发明提供一种向一个打印头供墨的方法，所述方法包括如下步骤：

基本堵住从所述出口到打印头的墨水流；

在所述打印头和所述至少一个集合管之间形成压力差；以及

选择性地不堵住从所述出口的供墨，以使墨水在所述压力差之下供给该打印头。

参照附图，通过实例将进一步说明本发明，其中：

图1表示本发明所述供墨系统的一个实施例；

图2表示LED上显示的颜色和图1示出的系统的头部储室中一个浮动转换器的浮动物的位置之间的相互关系；

图3表示一个墨水集合管的例子；

图4表示要被连接在一个头部储室上的四个集合管的例子；

图5表示连接在一个头部储室上的四个集合管的剖视图；

图6表示带有用于彩色打印的四个不同储池的供墨系统的第二实施例；以及

图7表示具有连接在一个储池上的四个头部储室的供墨系统的第三实施例。

图1表示具体表现本发明的一个典型的供墨系统。设置一个墨水储池1用于储存墨水2。该储池1通常是一个5公升的储室，但是根据打印头29的需要，其容积也可以更小或更大。例如，如果该打印头对墨水的需求大，例如，用于织物或壁纸打印，则可以设置一个大的储室。该储池1是由可与墨水兼容的材料制成的。该材料可以是金属，例如不锈钢，或塑料，例如氟化的HDPE。

在该储池1的内部设置一个水平面转换器3，以便能监视该储池中的墨水的墨量。该转换器最好是一个浮动转换器，当然也可以使用其它电的或机械的转换器，当该储池内部的墨水的墨量低时用以指示用户，从而无需停止打印即可补充墨水2。

泵4将墨水2从储池1中抽出，通过一个过滤器5进入头部供给储室6。尽管可以选用泵4，但是也可以仅仅依靠重力使墨水从储池1供给到该头部储室6，但与仅依靠重力供给到该储室6相比，泵4可使该储池储室1放置的位置具有更高的自由度。优选隔膜泵，因为它没有移动部分，诸如齿轮，将污染物散落到墨水流中。这样的泵例如KNF生产的泵。但是也可以使用其它适当形式的泵。该泵的流率最好在100ml/min左右。该泵是由可与墨水兼容的材料制成的，诸如聚丙烯，PTFE为基的过氧化物固化的EPDM和Kalrez。

过滤器5阻止大颗粒进入供墨水流中，从而增加了元件的使用寿命。该过滤器5最好具有低压降、大容量和5微米的筛选等级等性能，以适合二进制或灰阶的打印头。该过滤器由可与墨水兼容的材料制成，例如Arbortech Polycap(商标)的HD36产品号2613。也可以使用由，例如不锈钢网制成的其它类型的过滤器。

该头部供给储室6包含一个用于监视该储室内部的墨水的水平面的三层面转换器7，该转换器7通过一个控制器(未显示)与泵4连接。该控制器根据从该转换器7接收到的信号使泵4转换为打开或关闭。

设置一个三态的LED来指示该头部储室内的墨水的水平面。参照图2，该浮动转换器7包含一个漂流物8，它浮动在该头部储室6内的墨水的表面上。随着该头部储室6内的墨水的水平面的下降，该漂流物的控制边缘9连续通过一系列簧片开关(未显示)，该簧片开关以一定间隔设置在储室6下面。当经过一个簧片开关时，它从打开状态转换为关闭状态，从而引起LED的照明颜色的改变。

如果前缘9位于图2中所示的第一上部区域10内时，该LED是第一种颜色，例如橙色，指示该储室中的墨水的水平面相对较高。随着该墨水水平面的降低，该前缘经过第一区域进入第二控制区域11，导致该LED切换为第二种颜色，例如红色，然后，随着该前缘经过一个控制层面14，进入第三“静带”区域12时，将关闭该LED。当通过该控制层面14时，启动该泵4，以重新补充该头部储室6中的墨水。当该前缘9超过该控制层面14时，停止泵送。该第二区域11可以被视为是一个墨水过量的区域，因为该泵4不可能当前缘9超过该控制层面时立即精确地停止工作。因此，该控制层面14应距该头部储室6的顶端有足够的空间，以避免填充的墨水溢出该储室。如果，由于任何原因，该泵4失效或系统中出现堵塞，该漂流物的前缘将进入第四较低区域13，使该LED转换为一种警告色，例如褐色。当然，可以设置为任何其它适当的颜色组合。

再参照图1，墨水从该头部储室6供给至少一个集合管15。这样的一个集合管的例子显示在图3中。该集合管15包含一个入口16，许多出口17和至少一个用于选择性地关闭一个或多个出口17的阀18。在显示在图3中的该例子中，每个出口17都有一个阀18。该阀18最好是由不锈钢制成的开关阀。通过使每个阀转动90度来打开或关闭它们，并且在打印过程中每个阀的流量为3ml/min。

该集合管和阀的数量取决于通过该系统供给墨水的打印头的类型或数量。例如，只有一个打印头可以有一个集合管，该集合管的每个出口有一个阀。但是，也可以设置两个或更多的集合管以供给一个打印头，每个集合管有一个阀用于阻塞所有的出口，或者也可以每个集合管中的一个阀用于阻塞一个出口。如果有许多打印头都由该供墨系统供给，则可以为每个打印头设置一个或者多个集合管。图4表示了用于连接到一个头部储室6上的四集合管15’的一种设置。其中每个集合管15’包括一个用于关闭该集合管的所有出口17的阀18。

图5表示连接到一个头部储室6上的该四集合管15’的一个剖面图。该储室6的体积为50ml数量级，当然根据打印头29的使用需要也可以更大或者更小。该储室6通过出口20与大气连通，并且可以有一个用于阻止污垢进入该储室6的过滤器21。当通过墨水喷射从一个注射器或者类似装置(未显示)手动加压排空时，该出口还可以充当一个入口端。该过滤器21可以是一个Luer锁定过滤器，能使墨水喷射并且同时过滤，而且该过滤器21最好具有5微米的过滤等级。

墨水通过入口22进入该头部储室6。该头部储室包含主储室23，如前所述位于该主储室23中的层面转换器7和出口储室24。该出口储室24有一个端口25，它导向集合管26，使该四集合管15’与该头部储室6连通。墨水流过该集合管26中的孔27进入该集合管15’。如果阀18是打开的，墨水将流过该阀到达出口17。参照图1，该墨水然后流过过滤器阻件28到达打印头29。

该过滤器阻件28可以与打印头29形成整体，也可以与该打印头29间隔开。WO97/04963描述了一个打印头能够支持许多不同的墨水入口的一个例子，该文献公开的内容结合于此作为参考。该打印头可以利用一个集合管工作，也可以利用许多集合管，例如四集合管工作，该四个集合管用于将单色或者多色的墨水供给到喷嘴，以便喷出液滴。这四个集合管可以很方便地用上述供墨系统来填充。例如，使所有的阀18最初都是关闭的，一个真空盖接附在该打印头的喷嘴上，以便对该打印头抽真空。通过选择性地依次打开每个阀18，会依次地向该打印头的每个集合管供给墨水。与同时向该打印头的所有集合管同时供给墨水相比，已经发现如上所述这样可提高真空填充的效率。当然，也可以使用其它类型的打印头，例如气泡喷注式或者相变换式的打印头。

尽管上面描述了本发明关于从单个储池中供应墨水，但是，例如允许彩色打印或当打印头对墨水的需求特别高时，当然也可以从多个储池中供给墨水。在这种情况下，如图6所示，每种颜色的墨水需要一个头部储室，并且要有至少一个集合管连接到每个储室6上。图6还显示了用于指示储池1和储室6中的液体的水平面的LED30，31的一种设置。

根据打印头对墨水的需求，对于该储池或每个储池当然可以使用一个以上的储室6来将墨水供给到至少一个相应的集合管上，以便向该打印头提供必要数量的墨水。图7显示了这样的一个设置。利用这样的设置，该储室内墨水水平面下降的速率可能是不一样的。因此，如果对于单个储池和泵使用多个头部储室，当一个储室6中的漂流物8超过该控制层面14时，关掉该泵是不太好的。应改为，如图7所示，当该储室6内的漂流物8超过该控制层面14时，每个储室6需要一个各自的阀40用于断开由该泵到该储室的墨水供应。

在本说明书(此处的说明书包括权利要求)中公开的和/或图中表示的每个特征在本发明中均可与其它公开和/或图示的特征无关地组合。

Claims

1、一种用于向一个打印头供给墨水的供墨系统，所述系统包括：

用于在从至少一个出口到打印头的墨水流上选择性地施加或增加其压力差的装置。

2、一种如权利要求1所述的供墨系统，其特征在于，所述装置包括用于选择性地基本堵住从至少一个出口到打印头的墨水流的装置，从而增加从一个未堵住的出口到打印头的墨水流的压力。

3、一种用于向一个打印头供给墨水的供墨系统，所述系统包括：

为了从一个未堵住的出口向打印头供墨，用于选择性地基本堵塞从至少一个出口到打印头的墨水流的装置。

4、一种如权利要求2或3所述的供墨系统，其特征在于，为了从一个敞开的出口向打印头供墨，该堵塞装置包括至少一个用于选择性地关闭至少一个所述出口的阀。

5、一种如权利要求4所述的供墨系统，其特征在于，所述至少一个阀安装放在该集合管或每个集合管中。

6、一种如权利要求4或5所述的供墨系统，其特征在于，该系统包括多个阀，每个出口可由一个相应的阀选择性地关闭。

7、一种如上述权利要求中任意一项所述的供墨系统，其特征在于，包括多个用于向该集合管或每个集合管供给墨水的装置。

8、一种如权利要求7所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括一个用于储存墨水的墨水储池

9、一种如权利要求8所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括一个用于将墨水从所述储池泵送到该集合管或每个集合管的泵。

10、一种如权利要求8或9所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括一个储室，该储室用于接收从所述墨水储池中供入的墨水，并且将接收的墨水供给到该集合管或每个集合管。

11、一种如权利要求10所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括一个阀，用于选择性地使所述储室与所述储池相连，以便调节所述储室中的墨水量。

12、一种如权利要求7所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括多个用于储存墨水的墨水储池，所述供墨装置布置成将墨水从每个储池供给到至少一个集合管。

13、一种如权利要求12所述的供墨系统，其特征在于，每个储池储存一种相应颜色的墨水。

14、一种如权利要求12或13所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括多个泵，每个泵布置成将墨水从相应的储池供入所述至少一个集合管中。

15、一种如权利要求12-14中任意一项所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括多个储室，每个储室布置成接收从一个相应的墨水储池供入的墨水，并且将接收的墨水供给所述至少一个集合管。

16、一种如权利要求14或15所述的供墨系统，其特征在于，所述供墨装置包括多个阀，每个阀布置成选择性地连接一个相应的储室和一个相应的储池，以便调节该储室中的墨水量。

17、一种如权利要求10、11、15和16中任意一项所述的供墨系统，其特征在于，该储室或每个储室包括用于指示在该储室中的墨水量的装置。

18、一种如权利要求17所述的供墨系统，其特征在于，所述指示装置包括用于指示该储室中墨水的水平面的装置。

19、一种如上述权利要求中任意一项所述的供墨系统，其特征在于，该供墨系统包括用于过滤从该集合管或每个集合管排向所述打印头的墨水的装置。

20、一种如上述权利要求中任意一项所述的供墨系统，该供墨系统用于向多个打印头供墨。

21、一种向一个打印头供墨的方法，所述方法包括如下步骤：

23、一种如权利要求22所述的方法，其特征在于，通过选择性地基本堵住由至少一个出口到打印头的墨水流，来增加从至少一个出口流向该打印头的墨水流的压力，从而增加从一个未堵住的出口流向打印头的墨水流的压力。

24、一种向一个打印头供墨的方法，所述方法包括如下步骤：

25、一种向一个打印头供墨的方法，所述方法包括如下步骤：

基本堵住从所述出口到打印头的墨水流；

在所述打印头和所述至少一个集合管之间形成压力差；

选择性地不堵住从所述出口供墨，以使墨水在所述压力差之下供给到该打印头。

26、一种供墨系统，其基本如本文参照附图所描述的。

27、一种向一个打印头供墨的方法，其基本如本文参照附图所描述的。