TWM485144U

TWM485144U - 用以減輕印刷頭的墨水的壓力變化的補償裝置及具有該印刷頭的印刷單元

Info

Publication number: TWM485144U
Application number: TW102219247U
Authority: TW
Inventors: Jozef Vodopivec
Original assignee: New System Srl
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-09-01
Also published as: ITVI20120276A1; CN203792899U; US20140111584A1; KR102181460B1; KR20140050548A; EP2722185A1; EP2722185B1; US9221265B2; ES2564029T3

Description

用以減輕印刷頭的墨水的壓力變化的補償裝置及具有該印刷頭的印刷單元

本創作係關於一種適於減輕饋送至一印刷頭之墨水中之壓力擾動之補償裝置。

第1圖示意性地顯示一已知類型之噴墨印刷單元，該噴墨印刷單元整體由A表示。

印刷單元A包含一印刷頭C，該印刷頭C設置有一印刷表面N，該印刷表面N上具有複數個噴嘴，該等噴嘴可被選擇性地操作以分配墨水。

經由連接至一勻平槽O之一饋送管道R向印刷頭C饋送墨水。

為確保該印刷單元之正確運作，需要保持印刷頭內之墨水壓力盡可能地恆定，並相較於大氣壓力對其作出細微調整。

眾所習知，藉由將勻平槽(levelling tank)O置於相對於印刷平面N完全垂直之一位置以在噴嘴之高度上相對於大氣壓力獲得一預定靜壓(static pressure)可滿足此等要求。

因在印刷頭C之移動期間饋送管道R會受到振動，因此饋送管道中容納之墨水會發生壓力擾動(pressure perturbation)，此壓力擾動被傳遞至印刷頭時可影響印刷頭之正確運作。

為防止上述情況，使用一補償裝置B來減輕墨水之壓力擾動，進而防止將此等壓力擾動傳遞至印刷頭C。

補償裝置B包含一第一補償腔室D，該第一補償腔室D設置於饋送管道R與印刷頭C之間。

該第一補償腔室D僅部分地填充有墨水，故在其頂部具有一空氣體積，該空氣體積能夠吸收由饋送管道R傳遞之墨水壓力變化。

饋送管道R在第一補償腔室D內延伸直至幾乎到達該第一補償腔室D之底部，俾使該管道之開口端浸漬於墨水中。

由此，饋送管道R保持持續填充有墨水，並因此能夠正確地執行其饋送功能。

當饋送管道R中之壓力相對於其正常值升高時，墨水會流向第一補償腔室D，進而升高該腔室內之墨水液位。

上述升高之墨水液位會幾乎完全吸收壓力之升高，並限制該壓力傳遞至印刷頭C。

類似地，藉由降低第一補償腔室D中之墨水液位，饋送管道R中壓力之降低會得到補償。

關於印刷單元A，須處理之另一問題在於：在正常運作期間，需要定期地移除經由印刷頭C之噴嘴不斷進入印刷頭C之空氣。

此空氣妨礙噴嘴之正確饋送且負面地影響印刷過程，因此必須被定期地移除。

用於移除空氣之一種常用方式係為：增大勻平槽O中之壓力，以迫使墨水流向印刷頭C。

過量之墨水會經由一排放管道S而自印刷頭C朝一收集槽P流出。

墨水通過印刷頭C時會驅動印刷頭C中存在之空氣朝收集槽P移動，空氣接著被利用此項技術中習知之方式由此排出。

顯然，在印刷單元之正常運作期間，排放管道S會在印刷頭C中造成壓力擾動，此非常類似於由饋送管道R所造成之壓力擾動。

為防止該擾動傳遞至印刷頭C，使用夾置於印刷頭C與排放管道S間之一第二補償腔室G，該第二補償腔室G類似於第一補償腔室D。

本創作亦係關於利用該補償裝置之一印刷單元。

A‧‧‧噴墨印刷單元

B‧‧‧補償裝置

C‧‧‧印刷頭

D‧‧‧第一補償腔室

G‧‧‧第二補償腔室

M‧‧‧空氣閥

N‧‧‧印刷表面

O‧‧‧勻平槽

P‧‧‧收集槽

R‧‧‧饋送管道

S‧‧‧排放管道

1‧‧‧印刷單元

2‧‧‧補償裝置

3‧‧‧印刷頭

4‧‧‧第一補償腔室

4a‧‧‧第一補償腔室之底部

5‧‧‧入口孔口

6‧‧‧出口孔口

7‧‧‧第二補償腔室

7a‧‧‧第二補償腔室之底部

7b‧‧‧第二補償腔室之上壁

8‧‧‧入口孔口

9‧‧‧出口孔口

10‧‧‧通風構件

11‧‧‧第一開口

12‧‧‧第二開口

13‧‧‧中間腔室

14‧‧‧輸送管道

14a‧‧‧輸送管道之開口端

15‧‧‧饋送孔口

16‧‧‧排放出口

17‧‧‧印刷表面

18‧‧‧勻平槽

19‧‧‧饋送管道

20‧‧‧收集槽

21‧‧‧排放管道

22‧‧‧電動閥

23‧‧‧設定構件

在參照附圖以非限制性實例對本創作較佳實施例進行之以下說明中，例示了本創作之該等目的及下文將突出強調之其他優點，在附圖中：- 第1圖顯示根據已知技術之一印刷單元之示意圖；- 第2圖顯示根據本創作一較佳實施例之一印刷單元之示意圖；以及- 第3圖係為第2圖之一局部放大圖。

本創作亦係關於一種利用該補償裝置之印刷單元。

經由連接至一勻平槽O之一饋送管道R向印刷頭C饋送墨水。

眾所習知，藉由將勻平槽O置於相對於印刷平面N完全垂直之一位置以在噴嘴之高度上相對於大氣壓力獲得一預定靜壓可滿足此等要求。

因在印刷頭C之移動期間饋送管道R會受到振動，因此饋送管道中容納之墨水會發生壓力擾動，此壓力擾動被傳遞至印刷頭時可影響印刷頭之正確運作。

墨水通過印刷頭C時會驅動印刷頭C中存在之空氣朝收集槽 P移動，空氣接著被利用此項技術中習知之方式由此排出。

上述已知類型之印刷單元A具有一系列缺點。

首先，在開始印刷過程之前，二補償腔室D及G必須填充有墨水以確保各該補償腔室中具有正確之墨水液位。

為此，提供與每一腔室D及G相關聯之空氣閥M，該空氣閥M適於用手操作，以便可監測各腔室之填充情況。

此外，各該腔室D及G分別設置有一觀察窗(inspection window)，操作者可經由該觀察窗查看墨水液位。

在填充操作開始時，該二空氣閥M被打開，俾空氣可自各補償腔室流出，並因此容許各腔室中填充有墨水。

當各補償腔室D及G中之墨水液位已到達預設值時，操作者關閉對應之閥M以防止更多空氣逸出，實際上空氣仍保持密封於腔室中。

必須對二補償腔室D及G中之每一補償腔室執行之上述程序係現有系統之主要缺點之一，乃因其需要操作者一直在場以在需要時進行及時之人為干預。

此外，例如因操作者可能難以作出及時之干預以在墨水到達預設值之瞬間關閉空氣閥，故人為干預可能會成為錯誤來源。

若未正確執行填充程序，則會對印刷頭之運作產生不利影響，因此必須重複此程序，由此會增加機器之靜止時間(standstill time)並造成更高之成本。

上述之印刷單元A所具有之另一缺點在於：空氣閥M需要定期地維護並隨之產生維護費用。

與觀察窗之存在相關之又一缺點在於：因常用墨水之侵蝕性及從長期來看難以檢查可使用之所有不同墨水與觀察窗密封件間之完全相容性，故存在觀察窗與對應腔室間之密封性隨時間推移而不斷降低之風險。

顯然，在觀察窗喪失密封性時需要更換整個補償裝置或至少需要對整個補償裝置進行維護。

上述印刷單元A所具有之再一缺點在於：如以上所述，需要定期地自印刷頭移除空氣。

更確切而言，如上所述，自印刷頭移除之空氣被迫流向第二補償腔室G，因排放管道S之端部浸漬於墨水中，故空氣易於積存於該第二補償腔室G之上部而無法自該上部自動逸出。

因此，在此種情形中，操作者亦必須進行人為干預並開啟第二補償腔室G之空氣閥M，以恢復正確之墨水液位。

應理解，上述人為干預所具有之缺點類似於以上參照印刷單元A之填充操作所述之缺點。

本創作旨在克服以上所述之缺點，上述缺點係根據已知技術之印刷單元之典型缺點。

具體而言，本創作之目的係提供一種用於一噴墨印刷單元之補償裝置，相較於上述已知類型之印刷單元，該補償裝置需要很少之操作者人為干預。

具體而言，本創作之目的在於：無需操作者之人為干預，便可自動對印刷單元執行填充操作以及定期自印刷頭移除空氣。

本創作之另一目的係提供一種相較於已知類型之補償裝置，結構及運作更簡單之補償裝置。

藉由根據請求項1實作一種用於一印刷單元之補償裝置，可達成該等目的。

藉由如請求項6所述之一種包含該補償裝置之印刷單元，亦可達成該等目的。

現在將參照第2圖，第2圖顯示根據本創作一較佳實施例，一補償裝置2在被用於一印刷單元(整體由1表示)中時之示意圖。

另一方面，顯然，在本創作之構造變型中，補償裝置2可被用於不同於圖中所示之印刷單元中。

該印刷單元1包含一印刷頭3，該印刷頭3設置有複數個噴嘴(圖中未示出)，該等噴嘴排列於印刷表面17上以用於噴出墨水。

該等噴嘴可係為任意已知類型之噴嘴，例如壓電型 (piezoelectric type)噴嘴。

墨水經由一饋送孔口15而進入印刷頭3，饋送孔口15與噴嘴相連通並較佳地經由一饋送管道19而連接至一勻平槽18。

具體而言，在印刷單元1之運作期間，勻平槽18中之墨水相對於印刷頭3之噴嘴保持處於一較低液位。

由此，噴嘴之壓力被保持為稍低於大氣壓力，以防止墨水自噴嘴中意外流出。

印刷頭3亦包含一排放出口16，排放出口16經由一排放管道21而連接至一收集槽20，且適於在上述填充及再循環操作期間容許過量之墨水流出，以下將對該填充及再循環過程予以更詳細之闡述。

較佳地，饋送管道19及排放管道21皆係為撓性的，以在印刷操作期間跟隨印刷頭3相對於勻平槽18及收集槽20之移動。

較佳地，亦提供一電動閥(motor-operated valve)22，電動閥22沿排放管道21設置且適於在該填充及再循環操作期間打開及關閉排放管道21。

印刷單元1亦包含一補償裝置2，補償裝置2適於在印刷單元1之運作期間減輕例如由管道19及21之振動引起之墨水中之壓力變化。

如第3圖所詳細顯示，補償裝置2包含一第一補償腔室4，第一補償腔室4中部分填充有墨水且設置有一出口孔口6及一入口孔口5，其中出口孔口6位於該腔室之底部4a，而入口孔口5與該底部4a相對。

具體而言，入口孔口5經由上述饋送管道19連通勻平槽18，而出口孔口6與印刷頭3之饋送孔口15相連通。

饋送管道19在第一補償腔室4內延伸以界定一輸送管道14，輸送管道14設置有一浸漬於其中所存在墨水中之開口端14a。

補償裝置2亦包含一第二補償腔室7，第二補償腔室7設置有一位於該腔室之底部7a之入口孔口8以及一與該底部7a相對之出口孔口9。

具體而言，第二補償腔室7之入口孔口8連通印刷頭3之排放出口16，而該第二補償腔室7之出口孔口9經由上述排放管道21連通收集槽20。

自此需明確，除另外指明外，補償裝置2將被設置於一操作位置，在該操作位置中，如圖所示，補償腔室4及7被設置成其各自之底部4a及7a係位於一下部位置。

補償裝置2亦包含通風構件10，在補償腔室4及7中填充有墨水時，通風構件10容許該等腔室中所容納之空氣流出。

根據本創作，通風構件10包含經由一第一開口11而與第一補償腔室4相連通之一中間腔室13，中間腔室13相對於第一腔室4之入口孔口5係處於一下部位置、而相對於輸送管道14之開口端14a則處於一上部位置。

中間腔室13亦經由一第二開口12而連通第二補償腔室7，相對於該第一開口11，第二開口12設置於一下部位置。

中間腔室13可避免需要在各該補償腔室4及7上使用通風閥，而在現有系統中則需要使用通風閥(參照第1圖所示之M)。

將墨水填充至印刷單元1係藉由以下方式達成：在勻平槽18中產生過壓(over pressure)，藉此推動墨水經由饋送管道19而流向第一補償腔室4。

在此操作期間，第一補償腔室4內存在之空氣穿過中間腔室13而經由第二補償腔室7之出口孔口9流出，中間腔室13使該二補償腔室4及7彼此連通。

當第一補償腔室4中之墨水液位到達第一開口11時，墨水便開始經由中間腔室13流向第二補償腔室7。

此外，第一補償腔室4中墨水液位之額外增加會阻塞第一開口11，因此會防止空氣自第一補償腔室4之任何進一步外流。

因此，在第一補償腔室4中仍保持具有一空氣體積，該空氣體積對應於第一補償腔室4的位於第一開口11上方之部分之體積，且該空氣體積之壓力對應於勻平槽18中之過壓。

當第二補償腔室7中亦填充有墨水且墨水開始經由對應之出口孔口9流出以到達收集槽20時，電動閥22被關閉以使該系統穩定。

接著，使勻平槽18恢復至大氣壓力狀態，以容許第一補償腔室4中容納之空氣膨脹。

該膨脹使得腔室4、7及13中存在之部分墨水朝勻平槽18流出，並同時使第一補償腔室4與中間腔室13中之墨水液位降低至第一開口11之下。

此時，系統準備好開始印刷。

應理解，在此種狀態下，類似於已知類型之補償裝置中發生之過程，補償裝置2能夠減輕印刷頭3之壓力變化。

實際上，藉由第一補償腔室4中墨水液位之一暫時變化，可減輕饋送管道19中之任何壓力變化。

類似地，藉由中間腔室13中墨水液位之變化，可減輕排放管道21中暫時壓力變化。

因中間腔室13中存在之墨水阻塞第二開口12而防止空氣之外流，故在任意情形中，補償裝置2中存在之空氣保持不變。

因此應理解，上述補償裝置2可執行填充操作，而無需操作者自第一補償腔室4釋放過量之空氣，乃因空氣會經由第一開口11自由流出直至被墨水阻塞。

因此，本創作達成在對印刷單元1之填充期間減少需要操作者人為干預之目的。

關於具體由各腔室之橫截面以及由第一開口11及第二開口12之位置所界定之三個腔室4、7及13之體積，其使得補償裝置2整體可減輕預定之壓力變化，此等壓力變化對旨在應用印刷單元1之具體應用而言係為所期望的。

具體而言，第一補償腔室4中所陷獲之空氣使得在此腔室中所預期之最小壓力狀態下，墨水液位保持位於輸送管道14之開口端14a之上。

類似地，第二開口12之位置使得在第二補償腔室7中所預期之最小壓力狀態下，中間腔室13中之液位不低於第二開口12。

該等狀態皆可避免在補償裝置2之第一次填充完成之後空氣經由饋送管道19及排放管道21流出。

較佳地，由第一開口11、中間腔室13及第二開口12界定之一第一迴路被構造成對墨水之流出產生一總體阻力，該總體阻力大於由第一補償腔室4之出口孔口6、印刷頭3及第二補償腔室7之入口孔口8界定之一第二迴路所產生之總體阻力。

由於上述構造，在印刷單元1之填充期間，墨水自第一補償腔室4向第二補償腔室7之流出係沿第二迴路(即經由印刷頭3)之流出量較大、而沿第一迴路(即經由中間腔室13)之流出量較少。

此會有利地減緩墨水自中間腔室13向第二補償腔室7流出，以防止其阻礙空氣沿相反方向自印刷頭3流出。

較佳地，第一迴路所需之較大總體阻力係藉由設定構件23獲得，設定構件23適於在第一開口11中界定一預定通道截面。

較佳地，該設定構件23係為可調整的，俾使補償裝置2可適應於不同之使用狀態，該等使用狀態包括：例如，饋送管道及排放管道具有不同之幾何形狀及/或墨水具有不同之物理特性。顯然，旨在用於特定用途之本創作變型實施例可包含不可調整之設定構件23，該設定構件23較佳地包含一精確界定之第一開口11。

關於第二補償腔室7，其出口孔口9較佳地經由一孔7c而連通第二補償腔室7之內部，該孔7c位於與第二補償腔室7之底部7a相對之第二補償腔室7之上壁7b上。

換言之，不同於根據已知技術構造之補償裝置，該排放管道21不在第二補償腔室7內部延伸。

因此，空氣可自在正常狀態下充滿墨水之第二補償腔室7之頂部流出。

為利於空氣流出，上壁7b較佳係朝第二補償腔室7之內部凹進，且孔7c設置於上述凹進之上壁之頂部。

因此應理解，對第二補償腔室7填充墨水不會影響補償裝置2之運作。

實際上，如上所述，中間腔室13會確保減輕第二補償腔室7中之壓力變化。

如上所述，第二補償腔室7之較佳構造之另一優點在於：其防止空氣在該腔室中積聚，並因此可避免需要使用空氣閥或至少降低空氣閥對系統之適當運作之重要性。

因此，相較於已知類型之補償裝置，更有利地減少了對操作者人為干預之需要。

具體而言，由於不在二補償腔室4及7中使用空氣閥，因而容許對印刷單元1執行完全之自動化填充。

此外，作為上述情形之結果，由於空氣可輕易地自第二補償腔室7流出，故亦有利於對在運作期間積聚於印刷頭3內部之空氣之移除。

因此，可經由一再循環操作自印刷頭3移除所積聚之空氣，該再循環操作類似於已知類型之印刷單元，即：增大勻平槽18中之壓力以迫使墨水經由印刷頭3自第一補償腔室4流向第二補償腔室7，藉此驅動積聚於印刷頭3中之空氣流向收集槽20，進而可自收集槽20排出空氣。

然而，因在本創作之補償裝置2中，經由印刷頭3流向第二補償腔室7之空氣會自第二補償腔室7自由流出，故不同於已知類型之補償裝置，本創作之補償裝置2無需人工排氣操作。

因此，再循環操作以及填充操作可有利地達成完全自動化。

此外，相較於已知技術，避免使用空氣閥之可能性有利地容許對補償裝置2之結構進行簡化並降低其維護費用。

此外，因操作者無需查看二補償腔室4及7中之墨水液位，故補償腔室4及7無需設置有已知技術中所用類型之觀察窗，藉此可避免對應之缺點。

根據本創作之一實施例，儘管圖中未示出，但補償裝置2可在第一補償腔室4中具有多個出口孔口6，並在第二補償腔室7中具有多個入口孔口8。

該等出口孔口6及入口孔口8有利地容許補償裝置2連接至若干彼此平行排列之印刷頭3，以能夠向該等印刷頭3同時饋送墨水。

以上說明明確地表明，上述補償裝置及包含該裝置之印刷單元可達成本創作之所有目的。

具體而言，因存在中間腔室，可無需使用空氣閥，故相較於已知類型之補償裝置，此實質上限制了操作者之人為干預，在墨水填充及再循環操作期間尤其如此。

此外，不存在空氣閥及觀察窗有助於減少對補償裝置之維護。

此外，本創作之補償裝置不存在空氣閥及移動部件，此使得本創作之補償裝置自構造角度而言較已知類型之補償裝置更簡單。