TW512101B - A circulation system and method for mixing an ink jet ink - Google Patents

Description

512101 _案號89122676_年月曰 修正_ 五、發明說明（1) 本發明概括而言係關於混合含墨之喷墨墨水之循環容 器，及尤其關於混合顏料喷墨墨水之循環系統。 喷墨列印為技術中熟知者，列印不需要基質與其上印製 有字畫之基質間接觸而完成列印。概括言之，喷墨印出物 涉及投射一股墨水適於一表面及控制該股之方向，故使各 小滴形成在表面上之所需之印出影像。此種不接觸印出為 極適於列印在包括多孔及無孔表面之印刷字晝。 參閱喷墨墨水之各方面資料可發現此等用途。Kuhn et a 1 ·，S c i e n t i f i c A m e r i c a η，A p r i 1，1 9 7 9，1 6 2 - 1 7 8 ;及 Keeling， Phys. Technol·, 12(5)， 196-303 (1981) 〇 各 種喷墨裝置安裝於經說明於下列美國專利：3，0 6 0，4 2 9， 3, 298, 030 ， 3, 373,437 ， 3,416, 153 ，及3, 673,601 。 包含可溶解顏料顆粒之顏料墨水常用於含墨水列印。但 經一系列所需特性研究，顏料墨水亦具有一嚴重缺點。顏 料顆粒趨向聚集及沈積於墨水供應容器之底部表面，導致 如同在繪出接解中之喷嘴堵塞及擾亂繪出。喷嘴一般具有 約2 · 5至3 · 0千分之一吋之直徑。 經試圖保持均勻散佈於墨水容器内之顏色顆粒。然而， 甚多此等企圖均未成功或提供具有缺點之技術。例如，一 種技術涉及使用置於墨水容器中之一磁性授拌器。通常一 般位於容器底部之桿狀磁性攪拌器由在容器外之一可變化 磁場予以驅動。 然而，在喷墨墨水印表機中便用此一技術費用高及複 雜。系統佔有繪畫空間之大比例。此外，系統具有較短使 用壽命’因其涉及使重要機件磨損之移動機械部份。此

O:\67\67346-9il014.ptc 第6頁 512101 _案號89122676_年月曰 修正_ 五、發明說明（2) 外，一用完容器抽出磁性桿，及每次在一用完容器放置一 充滿容器代替用完墨水容器之工作費時。 上述情況指示需要減少或消除顏料之系統。進一步需要 無喷嘴堵塞而長期使用之墨水喷射出系統。 本發明利用循環技術，以保持顏料顆粒懸浮於墨水中並 防止顏料顆粒集。 根據本發明之一特點，混合含墨墨水之容器系統包括一 容器，一泵，及第一與第二管。容器具有一底部表面。泵 具有一入口及出口 。第一管具有第一及第二端部。第一管 之第一端部連接於泵之入口，及第一管之第二端部包括與 容器底壁緊密接近之多個孔。第二管具有第一及第二管。 第二管之第一端部連接於泵之出口 ，及第二管之第二端部 具有通入容器之一孔。 根據本發明之另一特點，混合含墨墨水之方法包括自容 器底部表面經與容器底部表面成緊密近接之多個孔而吸取 墨水，及將吸自容器之墨水經具有位於容器之一孔之第二 端部送回容器。 根據本發明之另一特點，喷墨在一基質上列印之方法包 括自容器底部表吸取墨水，通過具有與容器底部表面成緊 密接近之多個孔之第一管，將經第一管自容器所吸墨水經 第二管送至容器，及導引墨水自容器通過第三管，以導引 來自第三管之墨水所形成之一滴流，及控制滴流方向而形 成一影像。 根據本發明之具體實例之循環系統具有較已知裝置為佳 之多項優點。例如，配有本發明之印出裝置較簡單操作及

O:\67\67346-911014.ptc 第7頁 512101 _案號 89122676_年月日_jfiE_ 五、發明說明（3) 費用低廉。印刷裝置之具體實例可為小型。此外，裝置涉 及最小數目之活動機械零件，減少磨損及增加壽命。再 者，由於連接於泵入口之管包括位置緊密接近容器底部表 面之多個孔，故裝置有效收集來自實質上全部顏料顆粒及 將顆粒送至容器之其他部份，因而使顏料顆粒均勻散佈於 容器中。 本發明將藉附圖所示例加以說明。 圖式簡單說明 圖1為根據本發明之混合含油墨罐之循環系統之部份斷 面圖。 圖1顯示根據本發明元件符號說明之混合含油墨罐墨水 之循環系統1 0。循環系統1 0包括一容器2 0，一泵4 0，延伸 入容器20之第一及第二管50、60。第一及第二管50、60分 別連接於泵40之入口及出口 42、44。泵40用以經第一管50 吸取容器2 0中油墨及經第二管6 0送回油墨至容器2 0。 容器可具有任何適宜或不規則構型。雖然圖1所示容器 2 0具有一大致圓形構型，例如，可具有例如平行四邊形、 錐形或球構形。容器包括由容器内表面界定之一底部表 面，如果未提供混合時，顏料顆粒趨向聚集於其上。底部 表面通常為容器之最下方部份之内表面。例如，若圖1所 示容器20直立安裝時，底部表面為容器20之内端壁22。另 一種方式，如果容器2 0成側面安裝時，容器2 0之内邊壁2 4 之一部份為底部表面。 容器亦包括界定成容器内部空間之與底壁相對之一頂部 份。”容器之頂部份”在本發明所用一詞係指墨水表面上方

O:\67\67346-911014.ptc 第8頁 512101 _案號89122676_年月曰 修正_ 五、發明說明（4) 及恰在墨水表面下之空間。所用”恰在下方"可用甚多不同 方式界定，例如視容器之大小及/或油墨在容器中之深度 而定。另一種方式，”容器之頂部”可界定為緊接容器底部 表面以外之内部容器空間。”緊密近接” 一詞如前文所界 定。 容器20包括一孔28及一蓋30(或多個孔及蓋），墨水能自 孔2 8或蓋3 0抽取或貯存至容器2 0，經由例如一或多條之管 5 0、6 0延伸通過蓋3 0。孔可位於容器之任何位置。 泵可為能用以循環容器中油墨之任何裝置。泵之例包括 一活塞式泵，一葉片泵及一齒輪泵。一般言之，泵可為產 生其入口與出口間一壓力差之任何裝置。泵可為動力電機 式，水刀式，氣刀式或機械式。泵可置於容器20之内或之 外，如圖1所示。某些具體實例中，泵可被全部或部份淹 沒於墨水中。泵40之每一入口及出口 42、44包括内部配 件，故能密封式連接於一管。 第一管5 0可為任何撓性或剛性液體導管。第一管5 0包括 連接於泵40之入口 42之第一端部52，及第二端部54淹沒於 墨水中。如果泵40位於容器20外時，第一管50可穿過容器 20之孔28(及蓋30，若蓋30置於孔28上時）。第一管50之第 二端部5 4包括多個孔5 6，其中部份或全部與容器2 0之底部 表面2 2緊密近接。某些具體實例中，部份或全部孔與容器 之底部表面接觸。某些較佳具體實例中，第二端部之各孔 完全均勻散佈於容器之底部表面，以確保在底部全部各部 份上之顏料顆粒被吸入第一管。第一管5 0之每一孔5 6可配 置成任何適宜方向，較佳者，每一孔5 6配置成使孔5 6不被

O:\67\67346-911014.ptc 第9頁 512101 --案號 89122fi7fi_年 月 J__修正 五、發明說明（5) 容器2 0之底部表面2 2封閉。 緊Φ近接"一詞可就任何不同方法界定，及可藉數項因 數而達成。吸入第一管50之各孔56内之顏料量不僅視孔56 與容器2 0之底部表面2 2間之距離而定，且例如亦視墨水吸 入孔56之速度而定。速度為例如泵壓力與管内徑之一函 數。一具體實例中，例如，”緊密近接"可界定成小於3 〇 m m ’較佳者小於約1 〇 ^ m，更佳者小於約5 m m，及甚至更 佳者小於2 nun。某些具體實例中，距離小於約〇· 5 nun。 第一管50之第二端部54可亦包括多個分枝管58，每一分 枝管包括第一管50之第二端部54之至少一孔56。圖1所具 體實例中，第一管50之第二端部54包括多條橫向延伸分枝 58 ’每一分枝包括在其端部之一孔56。 第二管60可亦為任何 括連接於泵40出口 44之 位於或接近容器20之頂 二端部64可位於容器20 第二端部6 4可不位於墨 生泡床。如果果4 0位於 20之孔28(及穿過蓋30 第二管可穿過容器之同 部64包括一孔66，如圖 60之第二端部64之位置 容器中均勻混合能明顯 果孔56及第二端部64與 例中，第二管6 0之第二 _ cr 刁* U U Pi 第一端部62，及第二端部64較佳 部份26。一般言之，第二管60之第 中f任何位置。較佳具體實例t 水，面上方，以防止或減少墨水 容器2〇/卜時，第二管60可穿過容器 ，如果蓋30置於孔28上時）。第一^ 一孔或不同孔。第二管60之第二^ 1所7V α較佳具體實例中，第二管 離開谷器20之底部表面22，因全 減少，例如在低墨水循環速度，^ 二 1 =密近接…具體Ϊ 縞# 了匕括多個孔及/或位於容

512101 _案號 89122676_年月日_ 五、發明說明（6) 器2 0之頂部份2 6之各分枝。 除第一及第二管50、60外，可設有一或多條另外管。如 圖1所示，例如，第三與第四管7 0、8 0用於檢測容器2 0中 墨水高度及供應喷墨墨水至印出器。 第三管70用於泵取空氣進入墨水，及容器20中墨水高度 自第三管70中空氣壓力決定。第三管70具有位於容器20中 例如接近容器2 0之底部表面22之一孔72，及脫離第三管70 之空氣經孔72逸出。第三管中空氣壓力等於在管70之孔72 之空氣壓力，及管72中墨水壓力與容器中墨水高度成比 例。因此，當容器中墨水高度減少時，第三管7 0中空氣壓 力亦減少。當降至低於管7 0之孔7 2時，管7 0中空氣壓力變 成等於大氣壓力。如此，容器中墨水高度可由一壓力轉換 器74檢測，轉換器可安裝於第三管70上而感測第三管70中 空氣壓力。當第三管70中空氣壓力降至低於一預定高度， 指示容器中墨水用完時，循環系統1 0之泵4 0可被停止及用 完之容器可用一新容器代替。 循環系統1 0之操作可參閱圖1加以說明。當一新喷墨墨 水安裝於喷墨範圍時，第一及第二管50、60之第二端部 54、64位於容器20中。第一端部及第二端部50、60之第一 端部52、62分別連接於泵40之入口及出口 42、44。第一管 50之第二端部54之至少某些孔56與容器20之底部表面22成 緊密近接，且第二管60之第二端部64之孔66係位於容器2 0 之頂部份2 6。當喷墨印表機在操作時，泵4 0可加以動力自 容器20之底部表面22吸取喷墨墨水經過第一管50進入泵40 之入口 42，及將自容器20抽取之墨水經第二管60送回容器

O:\67\67346-911014.ptc 第11頁 512101 _案號89122676_年月日 修正_ 五、發明說明（7) 2 0。循環系統1 0可被連續或間歇式操作，及系統1 0當印出 品質開始退化時，可自動操作或可用手增加動力。 本發明進一步提供一種喷墨印表機包括前文說明之循環 系統。印表機可為任何型式，例如一連續喷墨印表機或一 跌落式喷墨印表機。 根據本發明，循環系統可用以保持包含任何適宜顏料之 油墨。顏料之舉例包括二氧化鈦及碳墨。另外實例可如U S 5, 2 86, 2 8 8 製成。 本發明之循環系統之優點由已知之精於本藝之人士之已 知方法決定。例如，墨水容器中顏料散佈均勻度可藉採取 位於固定高度或時間間隔之墨水及量計在此等樣品中顏料 濃度。顏料集中能藉已知由技藝中已知之方法決定，例如 用光感測。另一種方式，或另外墨水品質能被量計，例如 量計墨水之反射光。 本發明之循環系統優於技藝中已知之若干系統，例如設 有不與容器之底部表面成緊密近接之一吸力管或包含如US 5 ,798,781所示之單一孔。 下例進一步說明本發明。 實例 此例顯示本發明之一具體實例之優點。本發明之循環系 有效保持懸浮於油墨中之顏料。 一種白色墨水具有10-20 mg/hour之沈積率，經用以在 墨色紙上列印圖像。墨水含有T i 02成顏料，及MEK及甲醇成 液溶。印製品係以具有或不具有使用本發明之墨水循環系 統所生產。

O:\67\67346-911014.ptc 第12頁 512101 _案號89122676_年月日 修正 _ 五、發明說明（8) 用含有9 5 0 m 1白色墨水之一新完整墨油供應容器安裝於 喷墨印表機。容器在安裝於印表機之前經充分搖動而達成 顏料在容器中之顏料分配。影像之對照在一Kidder光學特 性試驗模型No. 0 8 2上量計。無安裝墨水系統時，所獲影 像在950 ml時顯示28 %之反射值。當容器中體積降至450 m 1，所獲影像具有1 1 %及至少1 5 0 m 1體積之反射值，所獲 影像具有5%反射值。

然而，安裝於喷墨印表機中之本發明之墨水循環系統在 所有量計體積程度下均具有自2 8 %至2 6 %之反射值。影像之 實質上均勻及高反射值下，顏料顆粒被保持懸浮及墨水中 顏料濃度穩定。

O:\67\67346-911014.ptc 第13頁 512101 案號89122676_年月日_修正 圖式簡單說明 圖 式元 件符號說明 10 循 環 系 統 20 容 器 22 底 部 表 面 24 内 邊 壁 26 頂 部 份 28 孔 30 蓋 40 泵 42 〜44 入 a 及 出Π 50 第 一 管 52 第 _㈣ 端 部 54 第 端 部 56 孔 58 分 枝 管 60 第 二 管 62 第 一 端 部 64 第 二 端 部 66 孔 70 第 _丨_祕 管 72 管 74 壓 力 轉 換器 80 第 四 管

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Claims (1)

1. 512101 _案號89122676 年月日 修正 _ 六、申請專利範圍 1 · 一種混合含墨墨水之循環系統（1 〇 )，系統（1 〇 )包括具 有一底部（22)，表面之一容器（20);具有一入口（42)及一 出口（44)之一泵（40);第一管（50)具有第一端部（52)及第 二端部（54)，第一管（50)之第一端部（52)係與泵（40)之入 口（42)相接，第一管（50)之第二端部（54)包括與容器（20) 之底部表面（22)緊密接近之多個孔（56);及第二管（60)具 有第一端部（62)及第二端部（64)，第二管（60)之第一端部 (62)連接於泵（40)之出口（44)，第二管（60)之第二端部 (64)具有配置於容器（20)之一孔（66)。 2 .如申請專利範圍第1項之循環系統，其中第一管（5 0) 之第二端部（54)包括多個分枝（58)，及每一分枝（58)包括 第一管（50)之第二端部（54)之至少一孔（56) ° 3. 如申請專利範圍第2項之循環系統，其中每一分枝 (5 8 )之至少一孔（5 6 )接觸容器（2 0 )之底部表面（2j ) ° 4. 如申請專利範圍第1項之循環系統’其中容11 (2 0 )之 底部表面（2 2)與第一管（50)之第二端部（54)之任一孔（56) 間之距離小於30 mm。 5 ·如申請專利範圍第4項之循環系統’其中距離小於5 mm ° 6 ·如申請專利範圍第5項之循環系統，其中距離小於0 · 5 mm 〇 〜 7 ·如申請專利範圍第1項之循環系統，其中第一官（5 0 ) 之孔（56)與容器（20)之底部表面（22)相接觸° ^ 8 ·如前述申請專利範圍任一項之循環系統’包括位於容

   O:\67\67346-911014.ptc 第15頁 512101 __案號89122676_年月日 ΐχ_ 六、申請專利範圍 / 器（fO)之一孔（72)内之第三管（70)，因而空氣能抽經過第 三管（70)及第三管（70)之孔（72)進入容器（2〇)中墨水。 9 ·如申請專利範圍第8項之循環系統，包括連接於第三 管（70)之一壓力轉換器（74)，以檢測第三管（7〇)中壓力。 1 0 ·如申請專利範圍第1項之循環系統，其中容器（2 〇 )具 有與容器（20)底部表面（22)相對之一頂部份（26)，及第二 管（60)之第二端部（64)之孔（66)位於頂部份（26)中。 1 1 · 一種混合喷墨墨水之方法，包括：自容器（2 〇 )之底部 份（22)經具有與容器（20)之底部表面（22)成緊密接近之多 個孔（56)的第一管（50)吸取墨水，及經容器（2〇)經過具有 位於容器（2 0 )之一孔（6 6 )之第二管（6 〇 )將所吸墨水送回容 器（20)。 1 2 · —種在一基質上列印之方法，方法包括：提供如申請 專利範圍第1項之循彡衣系統（1 0 )’畫出一滴流墨水於基質 上，及控制滴流方向而形成所需影像。 1 3 ·如申請專利範圍第11或1 2項之方法，其中第一管 (50)之端部（54)具有多個分枝（58)，每個分枝包括第一管 (50)之至少一孔（56)。 1 4 ·如申請專利範圍第11或1 2項之方法，其中使用一泵 (40)自容器（20)吸取墨水及送回墨水至容器（20)。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之方法，其中泵（4 〇 )被定施 加動力。 1 6 ·如申請專利範圍第11或1 2項之方法，其中墨水為有 顏料墨水。

   O:\67\67346-911014.ptc 第16頁 512101 _案號89122676_年月日_Ifi_ 六、申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍第1 1或1 2項之方法，其中容器（2 0 )具 一頂部份（2 6 )，及第二管（6 0 )之孔（6 6 )位於頂部份（2 6 ) 中 0 1 8. —種在基質上列印含墨墨水之方法，方法包括：自一 容器（20)之一底部表面（22)經具有與容器（20)之底部表面 成密切接近之多個孔（5 6 )的第一管（5 0 )而吸取墨水，將自 容器（2 0 )經第一管（5 0 )抽取之墨水經第二管（6 0 )送回至容 器（2 0 )，經第三管（8 0 )抽取墨水，以決定一股滴流至基質 及控制滴流方向而形所需影像。 1 9. 一種喷墨印表機，包括如申請專利範圍第1項之循環 系統（1 0 )。

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