TWI508869B - 噴印機的供墨系統 - Google Patents

Description

噴印機的供墨系統

本發明乃是關於一種噴印機的供墨系統，特別是指一種將墨水由墨水匣供應至噴印頭的系統，例如可應用於噴印機的墨水供應系統，以供噴印圖案或文字於紙張或物品表面。

隨著噴印技術的發展，噴印機的體積愈來愈小，噴印機的印刷品質愈來愈好，然而大部份的噴印機均固定在桌上使用，噴印頭與墨水匣之間的壓力差不會變動。

若應用供墨系統至可攜式的噴印機時，例如像是可直接噴印於產品上的噴印機，由於手持的方向可能因產品的噴印面而變動。換言之，不容易固定於同一噴印方向。此時，不僅要考量如何小型化，供墨系統更需要克服因噴印機方向改變後產生的壓力差，以免導致墨水供應過大或不足。

此外，必需考量避免空氣或污染物進入墨水管線內，以免印刷品質不穩定或污染墨水，甚至需要提供沖洗噴印頭的方法。因此如何藉由一套小型化供墨系統同時達成上述的功能，對目前業界是一大難題。

緣是，本發明人有感上述問題之可改善，乃潛心研究並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題之本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種噴印機的供墨系統，配合噴印機的方位，自動調整供墨的壓力。

此外，本發明所要解決的技術問題，進一步在於提供一種噴印機的供墨系統，除了穩定的供墨以維護良好的噴印品質以外，並且可預防空氣或污染進入墨水管線中。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種噴印機的供墨系統，以供應墨水至一噴印頭，該供墨系統包括：一墨水匣，具有一出口端；一濾芯，連接於該墨水匣的該出口端；一泵浦，設置於該濾芯的前端；一控制器，控制該泵浦，以推送墨水往前而增加供墨壓力或往後推送墨水以減少供墨壓力；一蓄壓艙，連接於該泵浦的前端；一閥門，設於該蓄壓艙的前端，該控制器控制該閥門的啟閉；一壓力感測器，該壓力感測器與該閥門置於該蓄壓艙及該噴印頭之間，且靠近該噴印頭以感測該管路內的墨水壓力，該壓力感測器將偵測到的壓力值傳輸給該控制器。

本發明至少具有以下有益效果，藉由供墨系統，壓力自動補償，不論噴印機位於何種方位，均可穩定的供墨，以維護良好的噴印品質。此外本發明還可兼顧後續維護的各項操作，使得噴印機得以良好維護並使用。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參考圖1及圖3，其中圖1為本發明之噴印機的供墨系統的立體圖，圖3為其架構圖。本發明的供墨系統40可設置於可攜式噴印機，或桌上型印表機…等，以供應墨水給噴印頭30。該供墨系統40包括墨水匣(Ink reservoir) 41、控制器(Controller)42、濾芯(Filter)43、泵浦(Pump)44、蓄壓艙(Pressure chamber)45、閥門(Valve)46、壓力感測器(Pressure sensor)47、以及重力感應器(G-sensor)49。壓力感測器47鄰近該噴印頭30。重力感應器49鄰近該噴印頭30，亦可位於供墨系統40的任何位置。為方便了解，下面敘述以靠近噴印頭30為前端，靠近墨水匣41為後端。實際上，本發明的供墨系統可配合噴印機在各種方位，例如水平、垂直或傾斜，均能正常供墨，因此前端、後端僅供方便知悉其相對位置，並非用以限制本發明。特別說明的是，本發明之供墨系統40可不包括或包括噴印頭30。

上述墨水匣41具有一出口端，鄰近該墨水匣41的地方設有一偵測器412以偵測墨水匣41的組裝狀態，亦即偵測墨水匣41是否拔出或安裝完成。該偵測器412電性連接至控制器42，以將偵測的狀態訊號傳輸給控制器42作相關的處理。偵測器412可以是一微觸動開關，藉由被觸動而形成通路，但不限於此。

上述濾芯43連接於墨水匣41的出口端，以過濾墨水內可能存在的雜質。泵浦44設置於該濾芯43的前端。泵浦44電性連接於控制器42，藉由控制器42接收到的訊號，以控制該泵浦44推送墨水往前(朝噴印頭30)或往後(離開噴印頭30)以增強或減少供墨壓力。本發明的泵浦44較佳為雙向泵浦，亦即可向前或向後推送墨水。

本實施例的泵浦44較佳是蠕動泵浦(Peristaltic Pump)，然而不限於此，其他可推動墨水的微型泵浦(micropump)也可採用，例如壓電式微泵浦(Piezo-electric MicroPump)等。蠕動泵浦的動作原理是藉由多個轉輪壓頭的往前或往後而擠壓管路，將管路內的液體向前或向後移動。

在採用蠕動泵浦的實施例中，管路連接該濾芯43及該蓄壓艙45，並穿過蠕動泵浦44的轉輪壓頭之間。液體只在管路內流動，不流過泵浦44其他的部件或元件，泵浦44與液體都不受污染，計量精確。此外蠕動泵浦的轉輪壓頭滾動並壓住管路，形成一截斷點，當轉輪壓頭滾動時，不僅可以向前推送墨水，並且可以向後回收墨水，藉以改變其兩側的管路內的壓力。

蓄壓艙45位於泵浦44的前端，閥門46又位於蓄壓艙45的前端。換言之，蓄壓艙45設於該泵浦44與該閥門46之間。本實施例的蓄壓艙45可以是由管路繞設數圈而成，如圖1所示。藉由管路預留的長度以及其本身的特性，即可在該段環狀繞設的管路內增加壓力或減少壓力。本實施例的壓力感測器47設置於噴印頭30與該閥門46之間，特別說明的是，此圖沿著直線排列的方式僅為示意，實際上壓力感測器47靠近噴印頭30即可，例如位於噴印頭30的上下或左右均可。

本發明不限於上述的方式，亦可如圖2另一實施例所示的，蓄壓艙可以用密閉容器取代，如圖2元件45’所示的。前一種方式利用環狀繞設的管路作蓄壓艙的優點在於，節省空間與成本，安裝也較為簡便。此外，墨水不需要流入蓄壓的容器內。再者，本發明的壓力感測器47亦可設於蓄壓艙45’與閥門46之間，亦即閥門46與壓力感測器47可以互換位置，與上述實施例具有同樣效果。

請再參閱圖1，閥門46電性連接於控制器42，藉由控制器42控制開啟或關閉。本實施例中閥門46較佳可以是挾型閥(Pinch Valve)，管路靠著挾型閥的夾頭移動而啟閉。當夾頭夾住管路時形成另一截斷點。夾頭藉著電動機構或氣動等方式來移動。液體只在管路內流動，不流過挾型閥門，挾型閥門與液體都不受污染。然而，本發明亦可利用其他型式的閥門。

上述穿過閥門46的管路經過壓力感測器47。壓力感測器47設於靠近該噴印頭30的位置，以測量輸送至該噴印頭30的管路內的墨水壓力。由於靠近該噴印頭30，壓力感測器47測得壓力幾乎等於噴印頭30的墨水壓力。壓力感測器47將偵測到的壓力訊號傳輸給控制器42，控制器42依據該壓力訊號控制泵浦44，以調整供墨至該噴印頭30的墨水壓力。

本發明可選擇地設置一重力感應器49，以偵測該供墨系統40的方位，主要是噴印頭30相對於泵浦44的位置，例如噴印頭30高於泵浦44，或低於泵浦44，或兩者位於同水平面上，以供控制器42輔助計算，進而即時動態的補償噴印頭30與泵浦44兩者因為位差而產生的壓力差。

請參閱圖4，為本發明之供墨系統的正常供墨運作的流程圖。當本發明之供墨系統被使用者設定於正常運作S51的狀態時，由控制器42進行步驟S52，偵測是否停止列印。此處停止列印可以是供墨系統40已執行完成操作者設定的噴印工作，或者由操作者中斷噴印的工作。若是停止列印，則到步驟S58結束，停止列印；若否，到步驟S53，藉由壓力感測器47以取得讀取值，亦即取得鄰近該噴印頭30的墨水壓力，接著步驟S54，將該讀取值與壓力預設值比較。上述壓力預設值是指噴印頭30為達最佳噴印效果時，管路內所需的墨水壓力。大致而言呈一微小的負壓，亦即噴印頭30的壓力略小於大氣壓力，墨水藉由噴印頭30內部的結構控制噴出等動作，例如藉由壓電式噴印頭控制。

上述比較可分為三種狀況：

首先，在等於的狀況54a時，進行步驟S55，停止泵浦，不對墨水的壓力進行調整，亦即不額外針對輸送至噴印頭30的墨水加壓或減壓，並回到上述偵測是否停止列印的步驟。

另外，在小於的狀況54b時，亦即該讀取值小於該壓力預設值，進行步驟S56，驅動泵浦往前，亦即藉由泵浦44增加供墨至噴印頭30的壓力，以避免墨水不足的問題，並且回到上述藉由該壓力感測器的取得墨水壓力的步驟。

還有，在大於的狀況54c時，亦即該讀取值大於該壓力預設值，進行步驟S57，驅動泵浦往後。亦即藉由泵浦44減小供墨至噴印頭30的壓力，以避免墨水過量的問題，並回到上述藉由該壓力感測器的取得墨水壓力的的讀取值。

藉由本發明的供墨系統40，無論噴印頭30處於何種方位時或噴印速度，均能適量的供墨，維持良好的噴印品質，不會產生墨水不足或過量的問題。

本發明當使用者要更換墨水匣時，本發明可藉由偵測器412偵測墨水匣41是否拔出或組裝完成。供墨系統停止一切的運作，以避免空氣或污染物進入墨水管線，特到墨水匣組裝完成，再進行其他操作。

本發明當第一次安裝墨水匣或進行排空清潔時，由於管路很長，必要時則由使用者啟動進行填充模式，藉由驅動泵浦往前將管路內的墨水往前端擠壓。

當噴印頭30產生堵塞的情形時，本發明可以沖洗噴印頭30。藉由控制器42關閉閥門46並驅動泵浦44往前以對該蓄壓艙45進行增壓。等到蓄壓艙45內已累積至一預定的壓力，接著釋放閥門46，將積蓄壓力的墨水由噴印頭30噴出，藉由較強壓力的墨水以沖洗堵塞的狀況。使用者可以視噴印頭30清洗後是否已可清晰列印，決定是否再進行一次沖洗的流程。

是以，透過本發明噴印機的供墨系統，至少具有如下述之特點及功能：藉由該供墨系統的壓力自動補償，不論噴印機位於何種方位，均可穩定的供墨，以維護良好的噴印品質。該供墨系統選用各種合適的元件，適合安裝於一小型體積的噴印機。

本發明藉由該供墨系統，可視供墨系統的方位正確的供應墨水給噴印頭，又可執行填充模式，例如於第一次安裝墨水匣時或進行排空清潔，同時又可沖洗噴印頭。本發明不僅可提供良好的噴印品質，還可兼顧後續維護的各項操作，使得噴印機得以良好維護並使用。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

40、40’．．．供墨系統

41．．．墨水匣

412．．．偵測器

42．．．控制器

43．．．濾芯

44．．．泵浦

45、45’．．．蓄壓艙

46．．．閥門

47．．．壓力感測器

49．．．重力感應器

30．．．噴印頭

圖1，為本發明之噴印機供墨系統的立體圖。

圖2，為本發明之噴印機供墨系統另一實施例的立體圖。

圖3，為本發明之噴印機供墨系統的結構圖。

圖4，為本發明之噴印機供墨系統的正常供墨流程圖。

40．．．供墨系統

41．．．墨水匣

412．．．偵測器

42．．．控制器

43．．．濾芯

44．．．泵浦

45．．．蓄壓艙

46．．．閥門

47．．．壓力感測器

49．．．重力感應器

30．．．噴印頭

Claims (10)

1. 一種噴印機的供墨系統，以供應墨水給一噴印頭，該供墨系統包括：一墨水匣，具有一出口端；一濾芯，連接於該墨水匣的該出口端；一泵浦，設置於該濾芯的前端；一控制器，控制該泵浦，以推送墨水往前而增加供墨壓力或往後推送墨水以減少供墨壓力；一蓄壓艙，連接於該泵浦的前端；一閥門，設於該蓄壓艙的前端，該控制器控制該閥門的啟閉；及一壓力感測器，該壓力感測器與該閥門置於該蓄壓艙及該噴印頭之間，且靠近該噴印頭以感測該管路內的墨水壓力，該壓力感測器將偵測到的壓力值傳輸給該控制器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，進一步包括一鄰近該墨水匣的偵測器以偵測該墨水匣的組裝狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，其中該泵浦為一雙向泵浦。
4. 如申請專利範圍第3項所述之噴印機的供墨系統，其中該泵浦為一蠕動泵浦，其具有多個轉輪壓頭以往前或往後而擠壓管路。
5. 如申請專利範圍第4項所述之噴印機的供墨系統，其中該泵浦壓住該管路以形成一截斷點，該閥門夾住該管路形成另一截斷點，該控制器控制該泵浦往前或往後以調整該蓄壓艙內的墨水壓力。
6. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，其中該蓄壓艙是由該管路繞設數圈而成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，其中該閥門是一挾型閥，其具有一夾頭以啟閉該管路。
8. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，進一步包括一重力感應器以感應該供墨系統的方位，並將感應的訊號提供給該控制器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，其中該壓力感測器設置於該噴印頭與該閥門之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之噴印機的供墨系統，其中該壓力感測器設置於該蓄壓艙與該閥門之間。