專利名稱：具有墨水再循環(huán)系統(tǒng)的噴墨打印機(jī)的無泵墨水供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種方法，用于將墨水供應(yīng)到噴墨裝置中的噴墨打印頭。更具體地，本發(fā)明涉及一種方法，用于將墨水供應(yīng)到具有再循環(huán)墨水供應(yīng)系統(tǒng)的 噴墨打印機(jī)中的打印頭墨水。
背景技術(shù)：
如今，產(chǎn)生了大量攜載有彩色圖像復(fù)制品的打印件。在辦公和家庭環(huán)境中的這些 彩色打印件的大部分是用噴墨打印機(jī)產(chǎn)生的。在噴墨打印機(jī)中，墨滴被從噴墨打印頭的噴嘴朝接收層噴出，該接收層可例如為 具有特殊涂層的紙。通常，噴墨打印頭具有噴嘴陣列，每個(gè)噴嘴可能在同一時(shí)間朝不同位置噴射墨水。利用例如生成壓力波的熱或壓電致動(dòng)器使墨水噴出噴嘴。通常，需要將液滴的尺寸保持恒定，或者在能記錄可變液滴尺寸的打印機(jī)中良好 地控制液滴尺寸。噴墨打印頭和墨水壓力保證恒定的液滴尺寸的主要參數(shù)之一是打印頭處的墨水壓力穩(wěn)定并在適合于所 用打印頭的一定范圍之內(nèi)。所述壓力可用幾種方法保持恒定-對(duì)于小型噴墨打印機(jī)，在攜帶打印頭的梭(shuttle)上安裝的儲(chǔ)墨池中常常有 負(fù)壓生成部件。-在較大型打印機(jī)和工業(yè)噴墨打印機(jī)中，墨罐常常裝備有通過直接控制墨水壓力 或墨水上方的空氣(大氣)壓力來調(diào)整和穩(wěn)定罐中壓力的系統(tǒng)。在PCT申請(qǐng)PCT/EP2005/056809中公開了一種用于噴墨打印機(jī)的墨水供應(yīng)系統(tǒng)， 該系統(tǒng)在圖1中示出，其中一個(gè)或更多噴墨打印頭1從墨水供應(yīng)罐2接收墨水。該打印頭 是通流(throughflow)型，墨水進(jìn)一步循環(huán)到墨水返回罐3。墨水被循環(huán)泵4泵回到墨水供 應(yīng)罐2，由此經(jīng)過抽氣單元5。如果在該回路中需要額外的墨水，則通過墨水供給泵7從主 墨罐6添加墨水。在圖1中，通過打印頭的循環(huán)只由墨水供應(yīng)罐2與墨水返回罐3之間的壓力差決 定?？赏ㄟ^保持墨水供應(yīng)罐2中的墨水液面(level)與墨水返回罐3中的墨水液面之間的 精確墨水液面差來產(chǎn)生該循環(huán)，如圖1所示，墨水供應(yīng)罐2中的墨水液面保持在比墨水返回 罐3中的墨水液面更高的墨水液面；或者可通過提供調(diào)整系統(tǒng)來產(chǎn)生該循環(huán)，該調(diào)整系統(tǒng) 用于在供應(yīng)和返回罐中提供經(jīng)調(diào)整的壓力。另一種可能是墨水供應(yīng)罐安裝得物理上高于返 回罐，由此可確保液面差。由于供應(yīng)罐中的“流體靜壓力”或經(jīng)調(diào)整的壓力高于返回罐中的“流體靜壓力”或 經(jīng)調(diào)整的壓力，墨水供應(yīng)罐2可被認(rèn)為是墨水供給系統(tǒng)的“高”壓力區(qū)段的一部分，而墨水 返回罐3是墨水供應(yīng)系統(tǒng)的低壓力區(qū)段的一部分。
當(dāng)墨水從高壓力供應(yīng)罐2持續(xù)流動(dòng)到低壓力返回罐3時(shí)，墨水必須通過循環(huán)泵4 從墨水供應(yīng)系統(tǒng)的低壓力區(qū)段被再次泵到高壓力區(qū)段。該墨水供應(yīng)系統(tǒng)的劣勢(shì)是由于循環(huán)泵4中的氣穴現(xiàn)象，墨水中可產(chǎn)生氣泡。如果 氣泡進(jìn)入打印頭1，則噴嘴可被堵塞，導(dǎo)致打印機(jī)的操作不可靠。泵4還可在高壓區(qū)段中造 成突然的液面差或壓力變化。顯然，需要一種方法，用于在噴墨打印機(jī)中在墨水供給或再循環(huán)期間對(duì)墨水加壓 而不存在上述由泵造成的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
上述有益效果通過一種方法實(shí)現(xiàn)，該方法具有權(quán)利要求1中闡述的具體步驟。本 發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具體特征在從屬權(quán)利要求中闡述。采用根據(jù)本發(fā)明的方法的墨水供應(yīng)系統(tǒng)在權(quán)利要求6中要求保護(hù)。本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例將從以下說明書和附圖中變得明顯。


圖1示出采用循環(huán)泵的用于工業(yè)打印機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)墨水供應(yīng)系統(tǒng)。圖2示出采用壓力容器來供應(yīng)墨水的原理。圖3示出采用單個(gè)再加壓容器的再循環(huán)型墨水供應(yīng)系統(tǒng)。圖4示出采用可交替使用的兩個(gè)再加壓容器的再循環(huán)型墨水供應(yīng)系統(tǒng)。圖5示出采用兩個(gè)再加壓容器，一個(gè)墨水供應(yīng)容器以及一個(gè)多用途“進(jìn)入”容器 (utility "in"vessel)的再循環(huán)型墨水供應(yīng)系統(tǒng)。附圖標(biāo)記12345678、8a、8b91011121具體實(shí)施例方式通過一種在噴黑打印機(jī)中供給墨水的方法，其中使用墨水容器代替泵來對(duì)墨水加
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噴墨打印頭 墨水供應(yīng)(集液)罐 墨水返回(集液)罐 循環(huán)泵 抽氣單元 主墨罐 墨水供給泵 緩沖容器 壓力調(diào)整系統(tǒng) 止回閥 浮子 受控閥
墨水供應(yīng)容器 多用途進(jìn)入容器壓，得以將墨水供給到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段而沒有上述缺點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)由于泵的氣穴 現(xiàn)象而產(chǎn)生氣泡。盡管將聯(lián)系本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明，但應(yīng)理解，這不意味著將本發(fā)明 限制到這些具體實(shí)施例。圖2中示出原理及其最簡(jiǎn)單的實(shí)施例。圖2中采用的打印頭1是一種不基于通過 打印頭1的循環(huán)的打印頭。這意味著墨水一旦從例如墨水供應(yīng)集液罐(headertank)2供給 到打印頭1，待供給到打印頭1的墨水量與因打印、維護(hù)時(shí)噴出等而造成的總消耗相同。在 正常操作過程中，墨水不會(huì)從打印頭1返回到墨水供應(yīng)系統(tǒng)。由于墨水流是從供給系統(tǒng)中 的墨水供應(yīng)集液罐2流到打印頭1的，我們把該供給系統(tǒng)當(dāng)作打印頭1的高壓墨水供應(yīng)區(qū) 段。然而，這不表示系統(tǒng)其它地方中的“流體靜壓”壓力總是低于將墨水供給到打印頭的集 液罐2中的壓力，可理解，例如，打印頭1中的壓力可由于高度差而更高，但該墨水流總是從 墨水供應(yīng)集液罐2流向打印頭1。該系統(tǒng)從主墨罐6供給墨水以抵消打印頭1的消耗。在墨水供應(yīng)區(qū)段中，緩沖罐8被設(shè)置成耦接到壓力調(diào)整系統(tǒng)9，該壓力調(diào)整系統(tǒng)9 控制緩沖罐8中的壓力。從也可為小罐的主墨罐6完成墨水到系統(tǒng)的補(bǔ)給。該主墨罐6通常處于環(huán)境氣壓 下。用具有以下步驟的方法完成墨水從主墨罐6到高壓系統(tǒng)的供給-低壓下的墨水被隔離在與高壓墨水供應(yīng)區(qū)段分離的緩沖容器8中。-緩沖容器8內(nèi)的壓力被壓力調(diào)整系統(tǒng)9升高，從而對(duì)緩沖容器8中所含的墨水加 壓。-然后，將緩沖容器8連接到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。-將被加壓的墨水供給到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。為了如第一步所述地隔離緩沖容器8中的墨水，墨水必須進(jìn)入緩沖容器8，這可利 用重力使墨水流入緩沖容器8中來完成。然而，在圖2中，通過用壓力調(diào)整系統(tǒng)9提供的負(fù) 壓將墨水從主墨罐6汲取到緩沖容器中。這種情況下所用的壓力是大約-120mbar。結(jié)果， 緩沖罐8被墨水緩慢地填充。由于在該實(shí)施例中，墨水通道中包括止回閥10，所以不可能產(chǎn) 生逆流。系統(tǒng)采用例如浮子11檢測(cè)進(jìn)入緩沖容器8中的墨水的液面，當(dāng)已獲得所需要的液 面時(shí)，通過將緩沖容器8從負(fù)壓斷開而使得緩沖容器8中的內(nèi)壓升高，或者通過在墨水通道 中采用電子控制閥(圖2中未采用)，從而停止墨水的流入。這種閥還可代替圖2中示出的 止回閥10。結(jié)果，一定量的墨水現(xiàn)在被隔離在緩沖容器8中。在第二步驟期間，緩沖容器8中 的壓力被升高從而對(duì)內(nèi)部的墨水加壓。在該實(shí)施例中應(yīng)用的正壓力是大約+800mbar。在第三步驟期間，緩沖容器8被連接到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。這可例如采用如下手 段來實(shí)現(xiàn)-例如可由集液罐2中的墨水液面控制的電子控制閥。-在緩沖容器8與集液罐2之間的止回閥10的開口，其在一定壓力下打開。在第四步驟期間，被加壓的墨水從緩沖容器8被供給到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。必須避免作為高壓墨水供應(yīng)區(qū)段一部分的集液罐2中的壓力被突然進(jìn)入罐2的墨水流擾亂。當(dāng) 采用受控閥來確保只有有限量的墨水流入將墨水供應(yīng)到打印頭1的集液罐2中時(shí)，這可通 過對(duì)該閥進(jìn)行電子控制而實(shí)現(xiàn)。這種限制還可當(dāng)緩沖容器8與集液罐2之間的壓力差由于緩沖容器8的壓力降到 低于+SOOmbar而下降時(shí)通過自動(dòng)關(guān)閉止回閥10來實(shí)現(xiàn)，由于當(dāng)?shù)礁邏涸吹倪B接被關(guān)閉時(shí) 墨水的流出導(dǎo)致壓力下降，墨水從緩沖容器8流出到集液罐2造成了這種下降，或者通過使 壓力從緩沖容器排出而快速地、有意地降低緩沖容器8內(nèi)部的+SOOmbar壓力而造成這種下 降。當(dāng)來自緩沖罐8的所有墨水均被緩慢供給到集液罐2時(shí)，這意味著相同量的墨水 已經(jīng)經(jīng)過打印頭1，緩沖容器8中的壓力可再次下降到負(fù)值，從而新的墨水被從儲(chǔ)墨池6汲 入。本發(fā)明的第二實(shí)施例由圖3示出。這里的打印機(jī)具有再循環(huán)墨水供應(yīng)系統(tǒng)并采用例如為通流型的打印頭。打印頭1被從墨水供應(yīng)系統(tǒng)的“高”壓供應(yīng)區(qū)段供應(yīng)墨水，并只用該墨水的一部分 將圖像記錄在接收器上，傳送到該打印頭1的大部分墨水流回到用于從打印頭1接收墨水 的“低”壓墨水供應(yīng)區(qū)段，然后墨水被再次使用。在圖3的右下，示出的打印頭1耦接到梭的墨水供應(yīng)系統(tǒng)，梭連接到集液罐2、3，集 液罐2、3用于將墨水供給到梭/打印頭并接收從梭/打印頭回流的墨水。采用與第一實(shí)施例中相同的步驟-低壓下的墨水被隔離在與高壓墨水供應(yīng)區(qū)段分離的緩沖容器8中。-利用壓力調(diào)整系統(tǒng)9來升高緩沖容器2內(nèi)的壓力，從而對(duì)緩沖容器8中所含的墨 水加壓。-然后將緩沖容器8連接到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。-將被加壓的墨水供給到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。然而，存在一個(gè)另外的步驟-將低壓墨水從低壓墨水供應(yīng)區(qū)段排到緩沖容器8中。在該附加的步驟中，從梭回流并收集在墨水返回集液罐3中的墨水根據(jù)墨水返回 集液罐3中的墨水液面而被排到緩沖容器8中，如下所述。通過打開受控閥12將墨水返回 集液子罐3連接到緩沖容器8。當(dāng)緩沖容器8內(nèi)部的壓力設(shè)置得低于返回集液罐3中的壓 力時(shí)，墨水被從罐3排到緩沖容器8。當(dāng)所有墨水被排出時(shí)，可再次關(guān)閉該閥。可重復(fù)這種 排出操作直到緩沖容器8滿了。進(jìn)一步執(zhí)行以下已知的步驟_通過關(guān)閉所述閥將低壓下的墨水隔離到緩沖容器8中。-利用壓力調(diào)整系統(tǒng)9升高緩沖容器8中的壓力，從而致動(dòng)適當(dāng)?shù)拈y。緩沖容器8 上的-500mbar的負(fù)壓被800mbar的正壓取代。-通過打開適當(dāng)?shù)碾娮涌刂崎y或者在采用止回閥10時(shí)通過自動(dòng)打開，將緩沖容器 8連接到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。-被加壓的墨水從緩沖容器8被供給到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。采用該方法，墨水在不使用泵的情況下從低壓供應(yīng)區(qū)段被再次供給到高壓供應(yīng)區(qū)段。之后重復(fù)相同的程序。然而，采用單個(gè)緩沖容器8可能引起問題。在將墨水被重供給到墨水供應(yīng)集液罐2期間，墨水不能從墨水返回集液罐3吸出， 這可導(dǎo)致返回罐3的溢流或出現(xiàn)墨水液面的偏差，這可能造成問題。不同部件的嚴(yán)格設(shè)計(jì) 可避免這種情況。采用大的墨水集液罐2、3和相對(duì)小的緩沖容器8可解決這一問題。避免了這種問題的更優(yōu)選的實(shí)施例在圖4中示出，其中具有2個(gè)緩沖容器8a、 8b和專用墨水供應(yīng)容器13。如先前的實(shí)施例，從梭回流的墨水被收集在墨水液面受到監(jiān) 視的墨水返回集液子罐3中。如下所述，當(dāng)該墨水液面達(dá)到特定高度時(shí)，墨水被排出。通 過打開適當(dāng)?shù)拈y12，墨水返回集液子罐3連接到第一緩沖容器8a。第一緩沖容器8a處 于-500mbar，使得墨水從墨水返回集液子罐3流到第一緩沖容器8a直到在墨水返回集液子 罐中達(dá)到期望的低液面。然后，通過關(guān)閉適當(dāng)?shù)拈y12，關(guān)閉到第一緩沖容器8a的連接?？?重復(fù)該排出動(dòng)作直到第一緩沖容器8a滿了或達(dá)到期望的液面。之后，來自墨水返回集液子 罐3的過剩的墨水被排到第二緩沖容器8b而不是第一緩沖容器8a，并且同時(shí)，通過使用適 當(dāng)?shù)膲毫φ{(diào)整系統(tǒng)9，第一緩沖容器8a上的-500mbar負(fù)壓被+800mbar的壓力取代，在不用 泵的情況下，第一緩沖容器8a被清空到專用墨水供應(yīng)容器13中。如果，一定時(shí)間后，第二 緩沖容器8b滿了，則發(fā)生從第二到第一緩沖容器8a的切換，使得過剩的墨水現(xiàn)在再次被排 到第一緩沖容器8a，并且同時(shí)第二緩沖容器8b可被清空到墨水供應(yīng)容器13中。該專用墨水供應(yīng)容器13處于+500mbar的恒壓下，所以墨水可根據(jù)供應(yīng)集液罐2 的液面隨時(shí)供給到例如處于環(huán)境壓力(Ombar)的墨水供應(yīng)集液罐2。這由中間的電子控制 閥12來控制。通過具有至少兩個(gè)緩沖容器8a、8b的墨水供應(yīng)系統(tǒng)，可使用不同的緩沖容器8a、 8b同時(shí)完成至少兩個(gè)不同的步驟。采用該方法，有可能通過交替使用不同的緩沖容器8a、8b獲得墨水的持續(xù)再循 環(huán)，所以可持續(xù)地從低壓墨水供應(yīng)區(qū)段汲取墨水，并將墨水供給到高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。將低壓下的墨水隔離在與高壓墨水供應(yīng)區(qū)段分離的至少一個(gè)緩沖容器中的步驟 優(yōu)選地包括，通過電子控制閥12的受控關(guān)閉或者止回閥10的自動(dòng)關(guān)閉而關(guān)閉該緩沖容器 與高和低壓墨水供應(yīng)區(qū)段的連接中間的閥。當(dāng)由于打印期間墨水的消耗而要從左側(cè)的主儲(chǔ)墨池6供應(yīng)墨水時(shí)，可采用墨水供 給泵7。由于出現(xiàn)氣穴的風(fēng)險(xiǎn)較小，而且氣泡到達(dá)打印頭1的風(fēng)險(xiǎn)非常低，因此這不是問題。 然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，循環(huán)泵4必須將墨水從返回集液罐3泵到集液供給罐2，從而必須吸取 已經(jīng)處于低壓(例如-120mbar)的墨水，這意味著出現(xiàn)氣穴的風(fēng)險(xiǎn)很高。因此，在本發(fā)明中，該泵被處于固定和變化壓力下的墨水容器系統(tǒng)所取代。圖5的實(shí)施例包括附加的多用途進(jìn)入容器14，梭從該容器14得到供給。專用集液 供應(yīng)和回流罐被省略并可位于梭自身上的其它位置。梭的回流被直接接收在兩個(gè)返回容器8a、8b中。已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然可在其中作 出眾多修改而不背離如所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
用于在噴墨打印機(jī)的墨水供應(yīng)系統(tǒng)中供給墨水的方法，所述墨水供應(yīng)系統(tǒng)具有用于將墨水供給到打印頭(1)的高壓墨水供應(yīng)區(qū)段，其特征在于，所述方法包括以下步驟 將低壓下的墨水隔離在與所述高壓墨水供應(yīng)區(qū)段分離的至少一個(gè)緩沖容器(8、8a、8b)中， 升高所述緩沖容器(8、8a、8b)中的壓力，從而對(duì)所述緩沖容器(8、8a、8b)中所含的墨水加壓， 將具有被加壓的墨水的所述緩沖容器(8、8a、8b)連接到所述高壓墨水供應(yīng)區(qū)段，以及 將被加壓的墨水從所述緩沖容器(8、8a、8b)供給到所述高壓墨水供應(yīng)區(qū)段。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述打印機(jī)具有再循環(huán)墨水供應(yīng)系統(tǒng)，還具有用于 從所述打印頭接收墨水的低壓墨水供應(yīng)區(qū)段，進(jìn)一步包括如下以下步驟-將低壓墨水從所述低壓墨水供應(yīng)區(qū)段排到所述緩沖容器(8、8a、8b)中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述墨水供應(yīng)系統(tǒng)具有至少兩個(gè)緩沖容器(8a、 8b)，并且其中，能采用不同的緩沖容器(8a、8b)同時(shí)完成至少兩個(gè)不同的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，交替使用所述不同的緩沖容器(8a、8b)以實(shí)現(xiàn)墨水 的持續(xù)再循環(huán)。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將低壓下的墨水隔離在與所述高壓墨 水供應(yīng)區(qū)段分離的至少一個(gè)緩沖容器(8、8a、8b)中的步驟包括關(guān)閉所述緩沖容器(8、8a、 8b)與所述高壓墨水供應(yīng)區(qū)段的連接中間的閥(11、12)。
6.噴墨打印機(jī)的墨水供應(yīng)系統(tǒng)，其中，通過對(duì)所述系統(tǒng)中的墨水再加壓而使墨水再循 環(huán)，包括-用于將墨水供給到通流打印頭(1)的高壓墨水供應(yīng)區(qū)段，_用于將墨水噴射到接收器的至少一個(gè)通流打印頭(1)，所述噴墨打印頭由所述高壓 墨水供應(yīng)區(qū)段供給，并具有高壓端和低壓端，-用于從所述通流打印頭(1)接收墨水的低壓墨水供應(yīng)區(qū)段，-用于將低壓墨水從所述低壓墨水供應(yīng)區(qū)段排出并將低壓下的該墨水與所述高壓墨水 供應(yīng)區(qū)段隔離的至少一個(gè)緩沖容器(8、8a、8b)，-用于對(duì)所述緩沖容器(8、8a、8b)中的墨水加壓的加壓裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的墨水供應(yīng)系統(tǒng)，其中，所述高壓供應(yīng)區(qū)段包括高壓集液罐(2)， 而所述低壓供應(yīng)區(qū)段包括低壓集液罐(3)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的墨水供應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括墨水供應(yīng)容器(13)。
9.一種噴墨打印裝置，具有如權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的墨水供應(yīng)系統(tǒng)。
全文摘要
提供一種用于工業(yè)噴墨打印機(jī)的墨水供應(yīng)系統(tǒng)，采用至少一個(gè)緩沖容器(8)，其中，低壓下的墨水被隔離并被加壓到適于將墨水供給到打印頭(1)的高壓。采用多個(gè)緩沖容器的再循環(huán)墨水供應(yīng)系統(tǒng)適于在不使用泵的情況下對(duì)墨水再加壓。該系統(tǒng)避免了由于氣穴現(xiàn)象而產(chǎn)生氣泡，氣穴現(xiàn)象存在于采用泵對(duì)墨水再加壓的系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)B41J2/18GK101959690SQ200980108132
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者D·德維特, P·布拉克 申請(qǐng)人:愛克發(fā)印藝公司