專利名稱:用于噴墨打印頭的就地清潔系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明總體來說涉及噴墨打印系統(tǒng),具體地說涉及連續(xù)式噴墨打印機(jī)。此類設(shè)備在該領(lǐng)域是熟知的,并且在工業(yè)和商業(yè)上被用于在各種通常正在一輸送系統(tǒng)上移動(dòng)的產(chǎn)品表面上打印標(biāo)記。所述標(biāo)記可包含有用的信息,如日期代碼,設(shè)備識(shí)別信息等。此類打印機(jī)要經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)使用,必須高度可靠。不過,需要定期清潔通常與打印機(jī)的電子設(shè)備及油墨供應(yīng)系統(tǒng)相隔一定距離的打印頭。該打印頭通過一操縱纜與包括電子設(shè)備、油墨供應(yīng)系統(tǒng)和油墨回收管線的打印機(jī)系統(tǒng)相連。
在連續(xù)式噴墨打印設(shè)備中用高電壓使帶電的墨滴產(chǎn)生靜電偏轉(zhuǎn),打在要做標(biāo)記的基板上。未充電的墨滴被導(dǎo)入一溝槽,該溝槽將它們送回墨艙,以便再利用。被轉(zhuǎn)讓給本受讓人的美國(guó)專利No.3,683,396公開了典型的此類噴墨系統(tǒng)。此后墨滴產(chǎn)生小顆粒,即墨霧,當(dāng)它與灰塵等結(jié)合時(shí),會(huì)被靜電吸附到高壓偏轉(zhuǎn)片充電電極及包含在打印頭中的相關(guān)部件上。這導(dǎo)致不希望產(chǎn)生的打印頭部件的增大,并且此后由于干擾電場(chǎng)、阻礙墨滴噴射或使墨滴失去方向而降低了打印質(zhì)量。因此,打印頭必須定期清潔。
如今,當(dāng)噴墨打印機(jī)在一次移動(dòng)結(jié)束后停機(jī)或表現(xiàn)出打印操作質(zhì)量低下時(shí),該打印頭將被手工卸下并清潔。這需要一個(gè)有技巧的操作員,他除去打印頭外蓋,然后通常將由一噴嘴、一充電電極、多個(gè)偏轉(zhuǎn)電極和一溝槽構(gòu)成的打印頭機(jī)構(gòu)放入一個(gè)特制的清潔盤中。再利用用于清潔的可混溶溶劑噴灑上述打印頭,然后除去所述溶劑和被溶解的油墨,通過手工擦拭所述部件或向它們吹送壓縮空氣來使其干燥。顯然這樣的手工操作很費(fèi)事,需要技術(shù)人員在小型、高度專業(yè)化的電子部件中完成這一任務(wù)并處理被污染的清潔溶劑。不正確的清潔操作會(huì)損傷打印頭或?qū)е麓蛴〔僮髁踊?br>
本發(fā)明提供一種用于噴墨打印頭部件的就地清潔系統(tǒng),它包括(a)一形成在包含所述部件的所述打印頭中的腔室,所述腔室的一端位于一帶有窄縫的端板處,在正常的打印操作過程中,通過所述窄縫可使墨滴排出腔室;(b)一位于所述窄縫旁邊的閘門;(c)操作所述閘門用以關(guān)閉所述窄縫并封閉所述腔室的裝置;(d)將油墨溶劑導(dǎo)入的裝置,使油墨溶劑至少部分地充滿所述腔室,以便溶解已沉積在所述部件上的油墨;以及(e)用于從所述腔室除去所述溶劑和被溶解油墨的裝置。
本發(fā)明還提供一種噴墨打印頭部件的就地清潔方法,所述部件包含在所述打印頭的一腔室中,所述腔室的一端位于一帶有開口的端板處,在正常的打印操作過程中,通過所述開口可使墨滴排出腔室,所述方法包括下述步驟(a)在所述開口旁邊設(shè)置一閘門;(b)操作所述閘門,用以在清潔過程中關(guān)閉所述開口;(c)使油墨溶劑至少部分地充滿所述腔室,以便溶解已沉積在所述部件上的油墨;(d)從所述腔室除去所述溶劑和被溶解的油墨;以及(e)在除去所述溶劑后,操作所述閘門以便重新打開所述開口。
本發(fā)明的就地清潔系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于,不需要手工清潔噴墨打印頭。自動(dòng)、就地且無需拆卸打印頭就可完成打印頭部件的清潔工作。這可避免將機(jī)構(gòu)暴露在危險(xiǎn)流體中,而且打印頭可保持密封以免損壞,并且可使打印頭保持在其工作環(huán)境中。而且本發(fā)明的自動(dòng)清潔系統(tǒng)成本相對(duì)低廉,只需對(duì)現(xiàn)有打印頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行很少改變。
上述部件包括一個(gè)噴嘴,一個(gè)使噴嘴中的選定墨滴帶電的充電環(huán),多個(gè)偏轉(zhuǎn)電極和用于未充電墨滴的收集器。操作中與窄縫相關(guān)的是一個(gè)氣動(dòng)式可充氣管或膜,其中墨滴通過所述窄縫離開打印頭。在打印頭的日常操作中,該管處于放氣狀態(tài)。在自動(dòng)清潔中,該管被充氣,密封封閉上述窄縫。清潔流體例如補(bǔ)充油墨溶劑(make-up ink solvent)被導(dǎo)入打印頭腔室內(nèi),在那里溶劑浸泡其中包含的各個(gè)部件。而后,可使用機(jī)械振動(dòng)或氣壓攪拌清潔流體,以確保有效去除長(zhǎng)時(shí)間積聚在所述打印頭部件上的干結(jié)油墨。而后,通過排放管線從打印頭中除去清潔流體,然后使上述管件放氣,將空氣導(dǎo)入以干燥部件。而后即可重新開始正常打印操作。
下面參照附圖舉例進(jìn)一步描述本發(fā)明,其中
圖1是適合本發(fā)明且其上安裝有可充氣管的該類噴墨打印頭的部分剖開的立體圖;圖2是與圖1相似的放大的立體圖,但除去了打印頭外蓋;圖3是顯示上述可充氣管相對(duì)于端板出口狹縫的位置關(guān)系的打印頭的側(cè)剖視圖;圖4a和4b分別表示根據(jù)可充氣管的加壓狀態(tài)而打開和關(guān)閉的出口;以及圖5是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清潔所采用的各種閥和供給管線的示意圖。
如本說明書背景技術(shù)部分所述,要定期清潔打印頭的各部件,以除去最終形成在打印頭內(nèi)的各部件上的干結(jié)油墨。這是對(duì)定期清洗噴嘴、油墨捕集器和油墨回收管線以便去除其中的干結(jié)油墨的需求以外的另一需要。對(duì)于噴嘴、油墨回收管線和捕集器存在多種清潔工藝,例如,本受讓人使用的被稱為“自動(dòng)沖洗(Auto Flush)”的清潔工藝。本發(fā)明在“自動(dòng)沖洗”操作之后進(jìn)行,是該操作的補(bǔ)充。
本受讓人生產(chǎn)的Videojet EXCEL打印機(jī)中采用了“自動(dòng)沖洗”工藝,使打印機(jī)可在每次停止時(shí)自動(dòng)沖洗打印頭中的噴嘴、捕集器和油墨回收管線。這簡(jiǎn)化了打印機(jī)的日常保養(yǎng)。在“自動(dòng)沖洗”工藝中,一臺(tái)打印機(jī)將約4毫升壓縮溶劑或補(bǔ)充液體通過打印頭噴嘴泵入捕集器中近60秒時(shí)間。這樣徹底清潔打印頭中的噴嘴和油墨回收管線,減少了在重開打印機(jī)時(shí)由于油墨在噴嘴或油墨回收管線內(nèi)干結(jié)所產(chǎn)生的故障?!白詣?dòng)沖洗”工藝及其相關(guān)系統(tǒng)的詳細(xì)情況可在名為“帶自動(dòng)沖洗功能的EXCEL170i打印機(jī)的附件(Addendum for EXCEL 170i Printer with Auto Flush)”,篇號(hào)為365293-01-A,日期為94年8月的Videojet手冊(cè)中找到。
本發(fā)明是“自動(dòng)沖洗”方法的附加發(fā)明,用于清潔除噴嘴、捕集器和回收管線以外的打印頭部件。打印頭部件具體是指噴嘴的外表面、當(dāng)墨滴從墨流中斷開時(shí)用于給墨滴充電的充電環(huán)、用于使通過設(shè)置在端板上的窄縫或小孔噴射的帶電墨滴產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)電極、和溝槽或回收管線的外表面,其中沒用的墨滴通過溝槽被送回供墨系統(tǒng)。就是這些部件長(zhǎng)時(shí)間會(huì)在表面上積聚干結(jié)油墨,這些干結(jié)油墨會(huì)影響墨滴的正常形成和向要做標(biāo)記的表面的偏轉(zhuǎn)?!白詣?dòng)沖洗”工藝不清潔這些部件。以前技術(shù)人員必須使打印機(jī)停止工作,手工卸下打印頭,除去打印頭外蓋,并通常在一個(gè)托盤或類似容器中手工向上述部件涂覆溶劑。而后必須使部件干燥,重新裝配打印頭,才能使打印機(jī)重新恢復(fù)工作。
本發(fā)明不需要手工介入,可以在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量打印。所述打印頭部件或腔室被自動(dòng)封閉和開啟。接著所述腔室被注滿溶劑。再除去溶劑,使部件干燥。而后打印頭可恢復(fù)使用。
想要清潔打印頭時(shí),首先用自動(dòng)沖洗方法清潔噴嘴和回收管線。再采用本發(fā)明公開的方法清潔打印頭部件。從本發(fā)明的角度考慮,最好采用自動(dòng)沖洗溶劑系統(tǒng),通過噴嘴口將溶劑供入上述封閉的打印頭腔室。也可以通過噴嘴將溶劑簡(jiǎn)單地導(dǎo)入打印頭腔室。更具體地說,在噴墨打印機(jī)停機(jī)時(shí),用一氣動(dòng)膜或管件封閉住墨滴出口或窄縫。再通過噴嘴口從自動(dòng)沖洗系統(tǒng)供入溶劑,以充滿或部分地充滿所述腔室。最好再將壓縮空氣導(dǎo)入該腔室內(nèi),用氣泡攪動(dòng)或以其它方式攪拌溶劑,使之遍布待清潔部件的各個(gè)表面。在預(yù)定清潔時(shí)間后,通過排放/排出管線將溶劑從打印頭中排出。最好將被排出的溶劑送回油墨系統(tǒng),使之在打印過程中用作補(bǔ)充溶劑。這樣可減少浪費(fèi)并且無需處理所述材料。接著通過使氣動(dòng)管件放氣來打開打印窄縫。為干燥打印頭部件,通過一氣體管線導(dǎo)入壓縮空氣。所述打印頭即可恢復(fù)打印。
參照?qǐng)D1,圖1表示經(jīng)過本發(fā)明改進(jìn)的打印頭10。該打印頭包括一可拆卸地安裝在歧管14上的外蓋12,該歧管14與一操縱纜16連接(操縱纜用虛線表示),而操縱纜16中包含用于打印頭正常操作的電線、供墨管線和回收管線。用剖開部分表示的是打印頭中包含在腔室17內(nèi)的相關(guān)部件。這些部件包括一噴嘴面18a,一充電軌道20,多個(gè)偏轉(zhuǎn)電極22和24,及一貫穿端板28的出口窄縫26。在圖1中未被清楚示出的是油墨捕集器30,它在圖3中被示出。由偏轉(zhuǎn)電極22和24的支撐件19和23、隔壁40及為清楚起見從圖中略去的側(cè)壁來形成腔室17。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的,油墨在壓力作用下被供入噴嘴18。它通過一個(gè)小口以墨流形式噴出噴嘴。當(dāng)墨流通過充電軌道20時(shí),壓電轉(zhuǎn)換器21或類似機(jī)械裝置向噴嘴施加一激勵(lì)電壓,使墨流斷成一系列離散的墨滴。選定的墨滴被充電,因而當(dāng)它們經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電極22和24時(shí)其向上偏離于它們飛行的正常路徑,從而穿過窄縫26并打在要做標(biāo)記的表面上。如圖3所示,未被充電的墨滴不偏轉(zhuǎn),其直接到達(dá)捕集器30,捕集器30將這些墨滴送回供墨系統(tǒng)以供接著使用。
本發(fā)明需要把這些噴墨打印中所用的主要部件包含在打印頭腔室17內(nèi),該腔室17在用溶劑注滿時(shí)可被密封封閉起來。在圖2中可更好地體會(huì)出這一點(diǎn),圖2是圖1一部分的放大圖。可看出外蓋12環(huán)繞打印頭,部件20、22和24的一端被端板28封閉,另一端被隔壁40封閉,其上下部分由它們安裝所在的支撐結(jié)構(gòu)來封閉。因此除去捕集器30和窄縫26以外沒有通向這些部件的其它途徑。
本發(fā)明當(dāng)要清潔腔室17中的部件時(shí),封閉窄縫26,導(dǎo)入溶劑使之至少部分地漫過上述部件。再用機(jī)械攪拌或用氣體攪拌所述溶劑,使其充分接觸所述部件的表面,以便溶解并除去干結(jié)的油墨、灰塵及其它干結(jié)在部件上的東西。接著除去溶劑和被溶解的材料,重新打開窄縫26,以便重新開始打印。
參見圖4a和4b,示出了窄縫26被封閉和被開啟的方式。圖4a表示窄縫26處于正常的開啟狀態(tài),此時(shí)墨滴可噴出窄縫。位于窄縫旁邊、接近于端板28的是一可充氣管42形式的氣動(dòng)閘門,其下端與管道44相連,以便形成氣體壓力源。該可充氣管42也在圖3中示出,其位置緊靠端板28。
在圖4b中管42表現(xiàn)為充氣的狀態(tài),氣壓使其充分膨脹得足以完全封閉窄縫26。在該位置,包含充電軌道、偏轉(zhuǎn)板、噴嘴面和捕集器的打印頭腔室17被完全封閉(除了結(jié)合圖5描述的捕集器油墨回收管線和排放/排出管線)。如圖4a和4b中虛線所示的那樣,最好帶有垂直于端板的壁50和52,以便如圖4b所示,當(dāng)所述管件被充氣時(shí),其形狀由所述壁確定,從而確保上述窄縫26的氣密密封。盡管一氣動(dòng)閘門是優(yōu)選方案,但也可以采用其它形式的閘門。例如如果空間和成本允許,彈簧偏壓或電子閘門都可以。所述閘門僅須在清潔過程中能夠氣密封閉上述腔室即可。
從上文可知本發(fā)明實(shí)施的方式。為完整起見,圖5公開了結(jié)合本發(fā)明使用的典型的噴墨閥和供墨管線的示意管路圖,加入這些部件以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。參考圖5結(jié)合下面的描述可充分說明實(shí)施的方式。打印機(jī)斷開連接后,需要進(jìn)行自動(dòng)沖洗且之后再清潔打印頭。采用下述步驟。啟動(dòng)一電子閥101,從一壓縮空氣源供入壓縮空氣以進(jìn)行充氣,從而通過管線102關(guān)閉氣動(dòng)閘門或管件42。接著啟動(dòng)作為自動(dòng)沖洗泵的泵103,通過管線104和沖洗閥105將補(bǔ)充液體或溶劑泵入噴嘴18。溶劑107的液流或射流通過打印頭進(jìn)入捕集器30,并在此通過由閥121與真空源相連的管線110和閥111被送回到墨艙109中。
經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后,關(guān)閉泵103并可抽空導(dǎo)管110。再經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間后,關(guān)閉閥121以便從閥111去除真空。這將關(guān)閉閥111并從導(dǎo)管110和捕集器30中去除真空。這樣完成了自動(dòng)沖洗工序。
為了啟動(dòng)打印頭清潔工序,再次驅(qū)動(dòng)泵103以通過導(dǎo)管104、閥105和噴嘴18排出另外的補(bǔ)充液體。但是這次使閥111閉合,從而液體不能進(jìn)入油墨捕集器30和回收管線110。而其中設(shè)置有打印頭部件的腔室17部分或全部充滿溶劑。當(dāng)打印頭腔室17充滿所需量的溶劑時(shí),泵停止工作且開始攪拌。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,采用閥113將壓縮空氣通過導(dǎo)管114、經(jīng)過一限流器115導(dǎo)入打印頭腔室17,從而完成攪拌。這樣在所述腔室中攪拌補(bǔ)充液體。進(jìn)入腔室的氣體通過導(dǎo)管116或117(取決于打印頭的方向)被排向大氣,這兩個(gè)導(dǎo)管116、117通向溶劑收集器(solvent trap)118并通過導(dǎo)管119和閥120導(dǎo)向大氣。所述溶劑收集器118容納在排出氣體時(shí)可能夾帶的液體。
經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后,關(guān)閉閥113,操作閥120以通過導(dǎo)管119向溶劑收集器118施加真空。這將使腔室17中的補(bǔ)充液體通過導(dǎo)管116或117(也取決于打印頭的方向)被排出至溶劑收集器118中,該收集器118循環(huán)利用被收集回到墨艙中的溶劑。所述被回收的溶劑用于代替在打印過程中蒸發(fā)失去的溶劑。通過操作閥123、使之控制閥125,從而使溶劑離開溶劑收集器118經(jīng)過浮閥126、過濾器127、閥125、導(dǎo)管128流入墨艙109,由此轉(zhuǎn)移收集器118中的溶劑。
從打印頭腔室17中除去溶劑后,必須干燥各部件。為此關(guān)閉閥120,再次使腔室17通向大氣。也關(guān)閉閥101,使管件42放氣從而開啟氣動(dòng)閘門。再啟動(dòng)閥129,使壓縮空氣通過導(dǎo)管130流入打印頭腔室17。該氣流使腔室17內(nèi)的各部件快速干燥。
經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后,關(guān)閉閥129以截?cái)鄩嚎s空氣。這樣完成了打印頭的清潔過程。然后打印頭可恢復(fù)工作。此時(shí)噴嘴和回收管線已被自動(dòng)沖洗工藝清潔過了,而打印頭腔室和其中的各部件也被上述清潔工藝清潔了。
結(jié)合圖5描述的閥105屬于轉(zhuǎn)讓給本受讓人的美國(guó)專利4,555,719中公開的那種。
如上所述,本發(fā)明提供了一種可改進(jìn)或并入所公開新型打印頭中的噴墨打印頭清潔系統(tǒng),該清潔系統(tǒng)無需手動(dòng)拆除打印頭即可清潔打印頭腔室中的油墨偏轉(zhuǎn)部件。
權(quán)利要求
1.一種用于噴墨打印頭部件的就地清潔系統(tǒng),它包括(a)一形成在包含所述部件(18a、20、22、24)的所述打印頭(10)中的腔室(17),所述腔室的一端位于一帶有窄縫(26)的端板(28)處,在正常的打印操作過程中,通過所述窄縫(26)可使墨滴排出腔室(17);(b)一位于所述窄縫(26)旁邊的閘門(42);(c)操作所述閘門(42)用以關(guān)閉所述窄縫(26)并封閉所述腔室(17)的裝置(44、101、102);(d)將油墨溶劑(107)導(dǎo)入的裝置(103、104、105、18),以使油墨溶劑至少部分地充滿所述腔室(17),以便溶解沉積在所述部件上的油墨;以及(e)從所述腔室(17)除去所述溶劑和被溶解油墨的裝置(114、117、118、119、120)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述部件包括一噴嘴面(18a),一充電電極(20),偏轉(zhuǎn)電極(22、24)和一用于未充電墨滴的捕集器(30)。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng),其特征在于,還包括(f)用于攪拌所述腔室(17)中的油墨溶劑以便增強(qiáng)溶劑與部件(18a、20、22、24)之間接觸的裝置(113、114、115、116、117)。
4.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng),其特征在于,用于攪拌的所述裝置(113、114、115、116、117)是一導(dǎo)入所述腔室(17)中的壓縮空氣源和一用于將所述腔室(17)和大氣連通的排放管線(116、117)。
5.一種如上述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,所述閘門(42)是一個(gè)可充氣以便封閉所述窄縫(26)且可放氣以便開啟所述窄縫(26)的管件。
6.一種如上述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,用于去除所述溶劑的所述裝置包括一個(gè)與所述腔室(17)連通的排放管線(116、117)和一個(gè)通過排放管線抽出所述溶劑的真空源。
7.一種如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng),其特征在于,用于去除溶劑的所述裝置還包括一個(gè)與所述排放管線(116、117)形成回路用以接收溶劑的溶劑收集器(118)。
8.一種如上述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,所述閘門是一氣動(dòng)閘門。
9.一種如上述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,還包括在除去所述溶劑后用于在所述腔室(17)內(nèi)干燥所述部件(18a、20、22、24)的裝置(113、114、115)。
10.一種如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng),其特征在于,用于干燥的所述裝置(113、114、115)包括用于將空氣導(dǎo)入所述腔室的裝置(113、114、115)。
11.一種包括如上述任一權(quán)利要求所述的一個(gè)就地清潔系統(tǒng)的噴墨打印頭。
12.一種噴墨打印頭(10)部件的就地清潔方法,所述部件包含在所述打印頭的一腔室(17)中,所述腔室的一端位于一帶有開口(26)的端板(28)處,在正常的打印操作過程中,通過所述開口(26)可使墨滴排出腔室(17),所述方法包括下述步驟(a)在所述開口(26)旁邊設(shè)置一閘門(42);(b)操作所述閘門(42),用以在清潔過程中關(guān)閉所述開口(26);(c)引入油墨溶劑(107),使之至少部分地充滿所述腔室(17),以便溶解沉積在所述部件上的油墨;(d)從所述腔室(17)除去所述溶劑(107)和被溶解的油墨;以及(e)在除去所述溶劑后,操作所述閘門(42)以便重新打開所述開口(26)。
13.一種如權(quán)利要求12所述的方法,還包括在除去所述溶劑后干燥所述部件的步驟。
14.一種如權(quán)利要求13所述的方法,其特征在于,所述干燥步驟包括將壓縮空氣導(dǎo)入所述腔室(17)。
全文摘要
一種用于噴墨打印頭(10)的就地清潔系統(tǒng),該就地清潔系統(tǒng)的特征在于,打印頭部件(18a、20、22、24)被設(shè)置在一個(gè)腔室(17)中。其上帶有一個(gè)窄縫(26)的端板(28)使墨滴從所述腔室(17)噴射到要做標(biāo)記的基板上。為了清潔,在窄縫(26)旁邊設(shè)置一個(gè)氣動(dòng)閘門(42)來對(duì)其密封。因此,借助于一個(gè)泵(103)從溶劑槽中泵出油墨溶劑(107),使之充滿腔室(17)。溶劑可用空氣或機(jī)械方法攪拌。此后,采用一排放管線(116、117)從腔室(17)中除去溶劑,并吹入空氣來干燥所述部件。在溶劑被抽走后所述氣動(dòng)閘門(42)重新開啟,以加強(qiáng)對(duì)部件的干燥。所述閘門(42)可由一可充氣的管件和一個(gè)用于向所述管件(42)供入壓縮空氣來使之充氣和放氣的泵構(gòu)成。
文檔編號(hào)B41J2/17GK1261848SQ988068
公開日2000年8月2日 申請(qǐng)日期1998年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月1日
發(fā)明者G·阿維, F·埃雷米蒂, G·穆拉德 申請(qǐng)人:錄象射流系統(tǒng)國(guó)際有限公司