專利名稱：用于為噴墨打印設(shè)備中的往復運動的打印頭供給墨水的系統(tǒng)和方法
用于為噴墨打印設(shè)備中的往復運動的打印頭供給墨水的系統(tǒng)和方法 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及液滴沉積設(shè)備，尤其噴墨打印設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及用于噴墨打印機的墨水(ink)輸送系統(tǒng)。 發(fā)明背景打印機用于將產(chǎn)生信息的計算機或相似類型的設(shè)備的輸出打印 到記錄介質(zhì)例如紙張上。通?？捎玫拇蛴C類型包括擊打式打印機、 激光打印機和噴墨打印機。用語"噴墨"涵蓋了各種物理過程和硬件， 但基本上這些打印機將墨水以精細墨滴的圖案樣式從墨水源傳送到 記錄介質(zhì)上。噴墨打印頭連續(xù)地或者按需地產(chǎn)生墨滴。"連續(xù)地"意味 著通過例如墨水源加壓而產(chǎn)生連續(xù)的墨滴流。"按需"不同于"連續(xù)地 ",因為墨滴只是通過操作物理過程，短暫地克服將墨水保持在打印 頭中的表面張力，從而從打印頭中噴射出來的。墨水保持在噴嘴中， 形成彎月面。墨水保持在原位，直到某些其它力克服液體中固有的 表面張力時為止。最通用的實踐是突然升高墨水上的壓力，將其噴 射出噴嘴。 一類按需滴墨的噴墨打印頭使用電致伸縮的物理現(xiàn)象， 響應(yīng)于所應(yīng)用的電場而引起的轉(zhuǎn)換器尺寸上的變化。電致伸縮材料 在壓電材料中是最為結(jié)實可靠的，并因此將這些打印頭稱為壓電打 印頭。非常小的壓電材料的尺寸變化在大的區(qū)域上獲得控制，以發(fā) 生體積變化，其足夠大以致于可將墨滴擠出小室。根據(jù)電致伸縮原 理，壓電打印頭包括多個設(shè)置成陣列的小的墨水室，各個墨水室具 有單獨的噴嘴和百分數(shù)可變形的壁區(qū)域，以產(chǎn)生從噴嘴噴射出墨滴 所需要的體積變化。本發(fā)明處理將墨水供給墨水室的方式，墨水的調(diào)節(jié)和墨水調(diào)節(jié)
對噴墨打印頭操作的影響。 墨水室中的夾帶空氣已經(jīng)知道在壓電打印頭的墨水室中的氣泡的存在時常造成打印 頭的運轉(zhuǎn)故障。如果空氣存在于墨水室中，由于墨水室壁的部分的 壓電變形所引起的預期的氣壓變化將被空氣吸收，保持墨水壓力未 受影響。噴嘴中的墨水的表面張力保持彎月面，并且將沒有墨滴從 墨水室中噴射出來。在壓電打印頭中的壓電轉(zhuǎn)換器操作的頻率下， 即在千赫至兆赫的范圍內(nèi)，不僅墨水中的氣泡而且溶解的空氣都可 造成上述操作故障。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)公開了通過在墨水室上游， 即在墨水進入墨水室之前產(chǎn)生氣阱，以避免墨水室中的氣泡的構(gòu)思。在EP-A-0714779和US 4,929,963中已經(jīng)提出了采用空氣緩沖器或氣 體分離器形式的方法，其允許在墨水供給到打印頭之前，使氣泡升 高，并從中間儲池的墨水中排出。在US 5,771,052中，公開了一種 作為噴墨打印頭內(nèi)部一部分的脫氣管。脫氣管是透氣的，墨水不可 滲透的管狀的隔膜，其允許通過隔膜，經(jīng)由真空源而從墨水中抽出 空氣。在快速掃描應(yīng)用中的噴嘴的背壓力控制墨水供給系統(tǒng)中的第二注意點是噴嘴處的壓力，其對于良好調(diào) 節(jié)且良好操作的打印頭是很關(guān)鍵的。噴墨打印頭最好在略負的噴嘴 壓力或背壓力下操作。在實踐中，這時常通過在通風的供給儲池中 的自由墨水液面和噴嘴中的彎月面之間保持高度差來實現(xiàn)。也就是 說，通風的供給儲池中的自由墨水液面通過重力方式保持在噴嘴中 的彎月面水平兩厘米以下。這種高度差建立了流體靜壓力差，以控制噴嘴處的背壓力。在往復運動的打印頭配置中，墨水供給儲池是 離軸定位的，即非掃描定位的，因為否則墨水供給儲池對打印頭的 降低位置將干涉打印介質(zhì)輸送路徑。如US 4，929,963中所公開的那 樣，柔性管道用于將離軸的墨水供給儲池與軸上的打印頭連接起來。 在打印頭加速和減速期間，在管道中產(chǎn)生壓力波，其可顯著地擾亂彎月面上的壓力平衡，并可能導致在負壓降低的情況下的噴嘴泄露， 或者在負壓增加的情況下的彎月面阻斷，并將空氣帶入到墨水通道 中。已經(jīng)提出了許多方法來控制往復運動打印頭的應(yīng)用中的背壓力。在EP-A-1120257和US 6,485,137中公開了 一種采用壓力緩沖器或減 震器形式的背壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)，其與打印頭一起安裝在往復運動的支 架上。對于高于1G的支架加速度和減速度，這些設(shè)備的響應(yīng)時間是 不夠的。在EP-A-1142713中使用一種通風的子儲池。子儲池用作靠 近打印頭的局部的墨水儲槽，并且間歇地從離軸定位的主儲池中填 充墨水。這種方法通過在通風的子儲池的自由墨水液面和彎月面之 間保持局部的流體靜壓力差而對噴嘴背壓力提供較好的控制。打印頭中的墨水性能隨時間的劣化(尤其對于在較長時期內(nèi)未啟 用的噴嘴)雖然噴墨墨水的性能可在制造時進行控制，并在輸送和存儲期 間保持在合理的水平，但是當在墨水系統(tǒng)中使用墨水或?qū)⒛３衷诖蛴☆^中時，某些墨水性能可能劣化。例如，包含voc(揮發(fā)性的 有機化合物)的噴墨墨水，其時常受到某些voc在噴嘴的墨水彎月面上的蒸發(fā)的困擾。墨水的粘度將在噴嘴中發(fā)生局部變化，具有對其 噴射性能產(chǎn)生負面影響，并可能導致噴嘴脫落。使墨水在某種程度 上劣化，從而導致噴嘴故障所花費的時間，其通常被稱為其潛伏期。 時常通過噴嘴的定期雉護，例如通過沖洗噴嘴，從而使'新鮮的'墨水 進入噴嘴中而防止或彌補潛伏問題。緊接于這些問題的是，已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，如果墨水在墨水供給系統(tǒng)中的保存時間太長，例如在生產(chǎn)中斷 或整夜期間，可能發(fā)生像懸浮液沉積、自動固化等等。在許多情況的啟動程序之后獲得，包括沖洗保留在整個或部分墨水供給系統(tǒng)中 的大量劣化的墨水，以保證打印頭墨水室中的墨水具有良好的品質(zhì)， 并且將在打印頭中執(zhí)行可靠操作。通常這些量的沖洗墨水是不能再 次在打印機設(shè)置中使用的。
對于生產(chǎn)類型的噴墨打印設(shè)備，高的打印速度和可靠度是最重 要的，在這種情況下，墨水的調(diào)節(jié)是至關(guān)重要的?，F(xiàn)有技術(shù)所提出 的方法只是部分地解決了上述某些問題。因此本發(fā)明的一個目的是 提供一種包含在噴墨打印機中的墨水系統(tǒng)，其在啟動之后立即使墨 水處于最佳狀態(tài)，并且在打印期間將其保持在最佳狀態(tài)。發(fā)明概要控制往復運動的打印頭構(gòu)造中的墨水系統(tǒng)的操作狀態(tài)的其中一 個挑戰(zhàn)是與在打印頭進行打印和在支架上來回移動時控制打印頭處 的背壓力相關(guān)的，這已經(jīng)在"發(fā)明背景"部分中討論過了。本發(fā)明通過 將所有直接為打印頭供給和/或從打印頭回收墨水的墨水系統(tǒng)構(gòu)件定 位在與打印頭 一起往復運動的支架上，而提供了對這種挑戰(zhàn)的答案。 在本發(fā)明的一個實施例中，這通過提供供噴墨打印設(shè)備使用的墨水 循環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)，其包括噴墨打印頭，用于包含供給噴墨打印頭的 墨水源的供給子儲池，以及用于包含沒有被噴墨打印頭使用的過剩 墨水的回收子儲池。第一流體路徑將供給子儲池與噴墨打印頭和回 收子儲池聯(lián)接起來，并且提供從供給子儲池至噴墨打印頭以及至回 收子儲池的墨水流。第一流體路徑與供給子儲池、回收子儲池以及 打印頭一起都被支撐在來回運動的支架上。第二流體路徑將回收子 儲池與供給子儲池聯(lián)接起來，并將墨水從回收子儲池供回至供給子 儲池。第二流體路徑可離軸定位，并且具有與支架上的墨水系統(tǒng)構(gòu) 件相連的柔性連接器，或者可定位在支架上。本發(fā)明的 一個優(yōu)點是最大程度地減小了通向打印頭的管道數(shù) 量，其通常已知是由于支架的加速和減速而在墨水中引起壓力波的 其中一個構(gòu)件。在從屬權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的甚至更為優(yōu)選的實施例的特 定特征。從以下描述和附圖中將清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點和實施例。
附圖簡介

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的墨水系統(tǒng)的第一實施例的示意圖。圖2A， 2B和2C顯示了加速或減速的子儲池中的自由墨水液面和子儲池墨水入口和出口的優(yōu)選位置。圖3顯示了用于子儲池的一個備選實施例的示意圖。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的支架墨水系統(tǒng)的一個實施例的示意圖，其適合于連接端射器(end-shooter)類型的打印頭。圖5顯示了在本發(fā)明的一個特定實施例沖的流過打印頭的墨水流量，其是在回收子儲池和供給子儲池之間的壓差的函數(shù)。圖6顯示了在本發(fā)明的一個特定實施例中的溶解氣體的除去率，其是流過啟用的脫氣單元的墨水流量的函數(shù)。 圖7顯示了脫氣單元的一個備選實施例。 圖8顯示了用新鮮墨水補充墨水系統(tǒng)的一個備選實施例。 圖9顯示了墨水循環(huán)系統(tǒng)的一個備選實施例，其特別適用于多個打印頭構(gòu)造。圖10顯示了帶有改進的脫氣單元操作的墨水循環(huán)系統(tǒng)的一個備 選實施例。圖11顯示了帶有可控的真空連接的脫氣單元的一個實施例。本發(fā)明的詳細描述本發(fā)明的適用性是很廣泛的。 與打印機構(gòu)造相關(guān)的適用性本發(fā)明可應(yīng)用于帶有往復運動的打印頭構(gòu)造的打印機，其已知 來自SOHO市場，即小型辦公室和家庭噴墨打印機，以及高規(guī)格市 場，例如用于高端銷售應(yīng)用、廣告等等。在這類打印設(shè)備中，噴墨 打印頭在第一方向，即快速掃描方向上越過記錄介質(zhì)，同時將墨滴 打印到記錄介質(zhì)上。在兩個快速掃描操作之間，記錄介質(zhì)在第二方 向上，即在垂直于快速掃描方向的慢速掃描方向上前進，從而在打 印頭的快速掃描打印刈幅(swath)軌跡的下面存在未打印的記錄介質(zhì) 部分。多個打印頭可裝配在沿著快速掃描方向來回移動的單個支架 上。上面已經(jīng)描述了許多包括往復運動的打印頭的打印機構(gòu)造和打 印方法，并且是在商業(yè)上可獲得的。與往復運動的打印頭構(gòu)造相反，固定的陣列構(gòu)造也是己知的。 在固定的陣列配置中，當打印頭進行打印時，打印頭是固定的，并 且只有記錄介質(zhì)在供給方向上移動。固定的打印頭可打印特定刈幅 的記錄介質(zhì)，例如用于預打印形式上的專用區(qū)域中的名稱和地址標 簽的可變數(shù)據(jù)打印，或者固定的打印頭可設(shè)置成陣列，以打印頁寬， 例如用于單向數(shù)字印刷機上的包裝材料或標簽的數(shù)字打印。除了 SOHO打印設(shè)備以外，幾乎所有的噴墨打印設(shè)備都使用墨 水系統(tǒng)，其從可更換的墨水供給儲池中將墨水傳送至噴墨打印頭。 墨水根據(jù)預定圖案以單個墨滴形式從打印頭噴嘴中噴射出來。根據(jù) 應(yīng)用，這種圖案可代表廣告打印應(yīng)用中的圖像，印刷電子線路應(yīng)用 中的導電結(jié)構(gòu)，粘接應(yīng)用中的月交水軌跡等等。本發(fā)明可在這些噴墨 打印設(shè)備的任何一種設(shè)備中實現(xiàn)。與打印頭技術(shù)相關(guān)的適用性噴墨打印是所有在記錄介質(zhì)的方向上從打印頭噴嘴中噴射出墨 滴的許多不同的打印技術(shù)的總稱?，F(xiàn)今最重要的噴墨打印頭技術(shù)包 括連續(xù)噴墨，按需滴墨的熱噴墨和按需滴墨的壓電噴墨。在按需滴 墨的噴墨技術(shù)中，我們可根據(jù)其設(shè)計而進一步區(qū)分端射器類型的打 印頭，側(cè)射器類型的打印頭和通流類型的打印頭。端射器打印頭特 征在于在墨水室的末端具有噴嘴，而側(cè)射器打印頭特征在于其具有 位于墨水室側(cè)面的噴嘴。端射器和側(cè)射器打印頭需要一個墨水連接 器，其用于通過墨水歧管將墨水提供給多個單獨的墨水室中，各個 墨水室具有通過其噴嘴噴射出墨滴的致動裝置。供給打印頭的墨水 保持在打印頭中，直到將其噴射出噴嘴時為止。另一方面，通流打 印頭特征在于其具有連續(xù)的墨水流過墨水室，即墨水通過墨水入口
流入供給歧管，穿過多個單獨的墨水室，最終流入到收集歧管中， 在此處墨水通過墨水出口而離開打印頭。只有一小部分連續(xù)地流過 墨水室的墨水體積，例如小于10%，其用于從噴嘴中噴射出墨滴。 混合打印頭設(shè)計也是己知的，例如端射器類型的打印頭，其中墨水 歧管具有墨水入口和墨水出口。這里，包含在端射器墨水室中的墨 水保持在打印頭中直到使用；墨水歧管中的墨水可連續(xù)地更新。本發(fā)明與噴墨打印頭技術(shù)或打印頭類型無關(guān)。雖然在以下詳細 描述部分中詳述的實施例將主要涉及混合類型的壓電打印頭，即帶 通流特征的端射器，但是，本發(fā)明同樣適用于其它類型的打印頭， 這將從進一 步的描述中看到。與噴墨墨水相關(guān)的適用性用于噴墨打印過程的'墨水'不再局限于用于圖像復印的彩色打印材料，而且現(xiàn)今還包括用于OLED顯示器打印的結(jié)構(gòu)化材料，用于 打印RFID標簽的電子傳導材料，粘接材料等等。尤其是壓電噴墨技 術(shù)通常用于噴射除了傳統(tǒng)墨水以外的各種液體材料，因為支持壓電 噴墨的物理學原理，即電致伸縮不會對有待噴射的液體材料的化學 成分形成約束。這對于需要墨水局部'蒸發(fā)'的熱噴墨技術(shù)，或需要墨 滴'靜電充電'的連續(xù)噴墨技術(shù)而言，則不是這樣。從化學成分觀點來看，噴墨墨水通?；谟糜跀y帶功能材料如 顏料的載體材料，例如水，而分類成幾個系列?；谒褂玫妮d體 進行分類的墨水系列的示例包括水基墨水，溶劑墨水，油基墨水，UV 或EB可固化的墨水，熱熔融墨水，以及最近引入的致力于環(huán)保利用 的環(huán)保溶劑墨水和生物墨水。從本發(fā)明背景的討論中可以知道，噴墨打印系統(tǒng)的性能和可靠 度會隨著脫氣墨水的使用而增加，因為墨水室中形成的不合適宜的 氣泡會嚴重擾亂墨滴產(chǎn)生過程，并且甚至可能導致墨水噴射過程的 故障。因此在打印過程中優(yōu)選使用脫氣的墨水。雖然本發(fā)明將更詳 細地參照UV可固化的墨水進行描述，但是本發(fā)明并不局限于UV可
固化的墨水，而且還可用于提高其它類型的墨水的性能。從本發(fā)明的背景中還知道，某些墨水懸浮液當保持太長時間而沒有攪拌時，很容易沉積。典型的示例是利用二氧化鈦作為白色顏料的顏料墨水。這些墨水需要連續(xù)的循環(huán)，以保持墨水懸浮液適合噴射目的。第一實施例-描述在圖1中，顯示了體現(xiàn)本發(fā)明的墨水系統(tǒng)1的簡圖。墨水系統(tǒng)1可分成離軸的墨水系統(tǒng)2和支架墨水系統(tǒng)3。分成兩個分開的部分對于帶往復運動的打印頭的噴墨打印機是有利的。這里支架墨水系統(tǒng)3 可與打印頭一起定位在單個往復運動的支架上，并且離軸的墨水系統(tǒng)2可相對于打印頭的往復運動操作是固定的。在固定的陣列打印 頭配置中，如單向數(shù)字印刷機中，這兩部分都可以是固定的。支架 墨水系統(tǒng)3包括具有兩個噴嘴陣列10a和10b的噴墨打印頭，這兩個陣列可以是交織的，從而提供為單個噴嘴陣列的固有分辨率兩倍的 打印分辨率。打印頭具有用于從供給子儲池20接收墨水的墨水入口11，以及用于使墨水返回回收子儲池30中的墨水出口 12。打印頭可具有在圖1中總體上用標號15指示的調(diào)節(jié)裝置，例如 用于在高溫下操作墨水的加熱元件，或用于冷卻電子線路和其它耗 熱部件的散熱器。調(diào)節(jié)裝置15具有連接到調(diào)節(jié)回路上的其自身的電 連接或流體連接，調(diào)節(jié)回路在圖1中總體上用標號19表示。例如， 打印頭10可連"f妄在流體循環(huán)系統(tǒng)上，其中高溫下的調(diào)節(jié)流體進行循 環(huán)，將打印頭(預)加熱到其操作溫度。流體循環(huán)系統(tǒng)可經(jīng)過可能受益 于(預)加熱的墨水系統(tǒng)的其它構(gòu)件，例如在供給到打印頭10之前可 將墨水進行(預)力。熱的供給子儲池20。供給子儲池20中的墨水的(預) 加熱具有降低氣體在墨水中的溶解度的優(yōu)點，這是有待在后文中當 解釋主動脫氣時進行論述的專題。 一 個實際示例可以是流體循環(huán)系 統(tǒng)包括擠壓部件，高溫下的調(diào)節(jié)流體流過該擠壓部分，并且供給子 儲池20可安裝在該^^壓部件上，從而在調(diào)節(jié)流體和供給子儲池之間
產(chǎn)生熱交換界面。供給子儲池20包括用于包含墨水的封閉容器29,用于補充容器 中的墨水的墨水入口 21，用于將墨水供給打印頭的墨水出口 22，用 于將壓力施加到封閉容器上的壓力連接器23,以及一個或多個用于 監(jiān)測容器29中的自由墨水液面的墨水液面?zhèn)鞲衅?5,26,27。這些傳 感器可輸出例如代表連續(xù)液面測量值的模擬信號，或例如電平開關(guān) 的數(shù)字信號。在本發(fā)明的進一步描述中，可使用這兩種傳感器類型， 或組合的傳感器類型。參見圖1，三個墨水液面?zhèn)鞲衅骺膳渲脼橛糜?起動墨水補充過程的最小液面?zhèn)鞲衅?5以及用于停止補充過程的最 大液面?zhèn)鞲衅?7;可以只有一個操作的液面?zhèn)鞲衅?6，其帶有用于 產(chǎn)生相似功能的硬件或軟件遲滯范圍；還可以有使用單個操作的液 面?zhèn)鞲衅?6,并且將液面?zhèn)鞲衅?5和27用作下溢和溢流警告指示 的組合，或或者另一組合?？偟卣f來，傳感器的目標是監(jiān)測容器29 中的墨水液面，并觸發(fā)墨水補充過程的起動和停止，以及發(fā)出類似 子儲池中的墨水液面溢出或下溢的警報狀態(tài)信號。在EP-A-1142713 中已經(jīng)描述了墨水供給子儲池的多個實施例，所有這些實施例都可 供本發(fā)明使用?；厥兆觾Τ?0可以是供給子儲池20的"復制品"，具 有用于實現(xiàn)等效功能的相似特4i，例如墨水入口 31從打印頭接收墨 水，墨水出口 32將墨水排出回收子儲池30,墨水液面?zhèn)鞲衅?5,36 和37監(jiān)測回收子儲池30中的自由墨水液面，并控制排出墨水的過 程。子儲池的入口和出口優(yōu)選定位在封閉容器的底部，并且位于垂 直于快速掃描方向的容器對稱軸線上。當容器存在加速或減速時， 此中原因通過調(diào)查容器中的自由墨水液面而變得清楚。在加速和減 速期間，自由墨水液面由于墨水質(zhì)量的慣性而傾斜或下傾。這在圖 2A， 2B和2C中有所顯示。在垂直于加速或減速方向的容器的對稱 平面上，自由墨水液面28的高度是恒定的，導致在該位置的恒定的 流體靜壓力。因為墨水靜壓力是在打印頭噴嘴處產(chǎn)生背壓力的機制 的一部分，所以有利的是使至少供給子儲池20的墨水出口 22和回
收子儲池30的墨水入口 31定位在其容器的對稱平面上，該對稱平 面垂直于快速掃描方向。為了可靠和穩(wěn)定的操作，還有利的是，在這些對稱平面中設(shè)有測量子儲池的墨水液面?zhèn)鞲衅?。自由墨水液?8 在加速或減速期間的行為如圖2A至2C中所示。圖2A顯示了當供 給子儲池20沒有加速也沒有減速時的穩(wěn)定狀態(tài)的自由墨水液面28。 圖2B顯示了使供給子儲池20加速的情形，而圖2C顯示了使供給子 儲池20減速的情形。在所有三個示例中，對稱平面上所指示的自由 墨水液面28的高度以及流體靜壓力是恒定的。如圖中所示，墨水出 口 22優(yōu)選定位在對稱平面上。另外，相應(yīng)子儲池的封閉容器29和39 中的空氣體積還用作減少外部噪音的高頻減震器。供給子儲池20和 回收子儲池30可作為分開的機械部件來提供，或者可以集成到單個 組件中，即，這兩個子儲池的功能可集成在單個模制的塑料部件中。 子儲池優(yōu)選定位在相應(yīng)的打印頭的右上面。這個位置是有利的，因 為在子儲池和打印頭之間的管道和其它墨水連接器將具有最小的水 平的墨水輸送截面，其可能是在打印頭支架的加速和減速期間引起 壓力變化的原因。繼續(xù)參見圖1，現(xiàn)在將描迷離軸的墨水系統(tǒng)2。離軸的墨水系統(tǒng) 具有供給側(cè)和返回側(cè)。在供給側(cè)，離軸的墨水系統(tǒng)包括主墨水儲池70，供給器皿(vesse1)40和脫氣單元60。在返回側(cè)，離軸的墨水系統(tǒng) 包括回收器皿50。供給側(cè)和返回側(cè)通過在回收器皿50的墨水出口 52 和供給器皿40的墨水入口 41之間串聯(lián)的止回閥74、過濾器75和泵 76而液壓連接起來。泵76必須適用于抽吸噴墨墨水，并且應(yīng)該承受 由于在供給器亞40中的壓力和回收器皿50中的壓力之間的壓差而 引起的反壓力。合適的泵可以是來自KNF Neuberger的NF60微隔膜 液體泵。過濾器75優(yōu)選是防止返回墨水中的任何堵塞材料重新進入 供給路徑的過濾器。合適的過濾器可以是來自Pall的MAC類型的過 濾器。對于UV可固化的墨水，優(yōu)選使用MACCA0303，并且目標是 3pm的除去額定值。這種液壓連接可使返回的墨水重新進入到供給
鏈中，從而形成循環(huán)的墨水系統(tǒng)。帶墨水入口 48的供給器皿40還 液壓連接在主墨水儲池70上，用于將新鮮墨水通過止回閥71，過濾 器72和泵73的串聯(lián)而供給到循環(huán)系統(tǒng)中，過濾器72用于從墨水中 過濾掉尺寸大于大約3至5pm的固體粒子，泵73可以是適用于抽吸 噴墨墨水，并可承受供給器皿40中的反壓力的蠕動泵。供給器皿40 和回收器皿50設(shè)計成可分別通過壓力連接器43和53進行加壓。它 們還可包含一個或多個用于監(jiān)測器皿中的自由墨水液面的墨水液面 傳感器。圖1中所顯示的實施例分別使用單個墨水液面?zhèn)鞲衅?6和 56,其帶有圍繞其電平開關(guān)的硬件或軟件遲滯，用于產(chǎn)生分別起動 和停止填充和排放操作的觸發(fā)信號，但也可應(yīng)用其它可用于觸發(fā)填 充或排放操作的液面檢測方法。在離軸的墨水系統(tǒng)2的供給側(cè)，其 提供一種主動通流脫氣單元60。脫氣單元具有從供給器皿40的墨水 出口 42接收墨水的墨水入口 61，以及將脫氣的墨水供給支架墨水系 統(tǒng)3的墨水供給側(cè)的墨水出口 62。脫氣單元還具有真空連接器63, 其用于施加真空，以用于使墨水脫氣。脫氣單元是在墨水循環(huán)期間 從墨水中連續(xù)地除去溶解氣體直到墨水中的溶解氣體極限值的通流 類型。極限值可以是所施加的真空，墨水通流率率以及脫氣器規(guī)格 的函數(shù)。適合于噴墨墨水的通流脫氣單元的一個示例可以是小型模 件的空心纖維隔膜類型的脫氣單元，其可從Membrana GmbH得到。 最后，離軸的墨水系統(tǒng)通過兩個閥而連接在支架墨水系統(tǒng)上。補充 閥24將離軸的墨水系統(tǒng)2的供給側(cè)與支架墨水系統(tǒng)3的供給子儲池 20的墨水入口 21連接起來。排泄閥34將離軸的墨水系統(tǒng)2的返回 側(cè)和支架墨水系統(tǒng)3的回收子儲池30的墨水出口 32連接起來。補 充閥24和排泄閥34可設(shè)置在支架上，即處于支架墨水系統(tǒng)3中， 或者可以固定在打印機上，即處于離軸的墨水系統(tǒng)2中。它們優(yōu)選 設(shè)置在支架上，非?？拷觾Τ?，使其可抑制用于將支架墨水系統(tǒng)3 與離軸的墨水系統(tǒng)2連接起來的管道中所產(chǎn)生動態(tài)壓力波，避免擴 散到子儲池和進一步擴散到打印頭中。 作為示例，圖1實施例中的脫氣單元60顯示為離軸的墨水系統(tǒng) 的一部分，但脫氣單元還可設(shè)置在支架墨水系統(tǒng)中，其具有減少從 脫氣單元至打印頭的墨水路徑長度的優(yōu)點，從而減少墨水在墨水達 到打印頭的噴嘴之前劣化的風險。在圖7中，顯示了一個甚至更優(yōu)選的主動性脫氣單元的實施例。 圖7只顯示了墨水系統(tǒng)1的主動性脫氣才莫塊，其可集成在圖1所示 的墨水系統(tǒng)中，作為支架墨水系統(tǒng)的 一 部分或作為離軸的墨水系統(tǒng) 的一部分。除了主動性脫氣單元本身以外，圖7還顯示了真空壓力 連接器63,真空破壞閥(vacuum break valve)64和過濾器65。這個備 選實施例的優(yōu)點將在論述主動性脫氣時進行更詳細的論述。第一實施例-打印模式現(xiàn)在將描述根據(jù)圖1的實施例在正常打印模式下的操作。墨水 流過打印頭10通過在供給子儲池20中的壓力P2和回收子儲池30 中的壓力P3之間建立壓力差來實現(xiàn)。這些壓力分別通過供給子儲池 20上的壓力連接器23和回收子儲池30上的壓力連接器33來施加。 為了產(chǎn)生從供給子儲池20通過打印頭10并流入回收子儲池30中的 正向流動，將供給子儲池20中的壓力控制在比回收子儲池30中的 壓力略高的值下。墨水流過打印頭的速率可通過壓力差P3-P2來控 制，但還依賴于打印頭至流體導管的液壓阻力，以及墨水穿過這些 導管的流率，和打印頭內(nèi)部的液壓阻力。在實踐中，2.5毫巴的壓力 差可提供流過打印頭10的超過300ml/h的流率。在圖5中，圖表顯 示了流過打印頭10的流量隨著壓力差P3-P2的增加而增加的圖示。 圖5只是說明性的，這是因為精確的圖表依賴于墨水粘度、液壓阻 力等等。通過使用相同壓力值P2和P3來建立通過打印頭10的墨水流， 而控制打印頭噴嘴處的背壓力。在優(yōu)選的支架墨水系統(tǒng)3的液壓對 稱構(gòu)造中，即在打印頭噴嘴前后的液壓阻力平衡的條件下，噴嘴處 的背壓力等于((P2+P3)/2)+(pgh)，其中pgh是在子儲池中的自由墨水 液面和噴嘴中的彎月面之間的墨水柱的流體靜壓力。在子儲池和打印頭安裝在單個支架上的實施例中，h值通常在20 cm和50 cm之間 的范圍內(nèi)。這個優(yōu)選的支架墨水系統(tǒng)3的對稱構(gòu)造的任何偏差導致 了供給路徑對返回路徑的失衡的動態(tài)壓力降和失衡的流體靜壓力。 這種不平衡可預先計算或預先校準，從而可利用供給子儲池20和回 收子儲池30中的壓力而完美地控制最后噴嘴處的背壓力。有利的是， 墨水流率和背壓力可利用僅僅兩個壓力值，即供給子儲池20中的壓 力和回收子儲池30中的壓力來控制。在子儲池和打印頭安裝在單個 支架上的實施例中，壓力值P2和P3選擇成可較大程度地補償在子 儲池中的自由墨水液面和噴嘴中的彎月面之間的墨水柱的流體靜壓 力，并在噴嘴中產(chǎn)生較小的背壓力。在用于校驗本發(fā)明的特定實施 例中，正常打印模式中的壓力值是-30毫巴(對于P2)和-33毫巴(對于 P3)。這些壓力值以及在子儲池中的自由墨水液面與噴嘴之間為大約 30 cm的高度差導致了噴嘴中大約-1.5毫巴的背壓力，以及300 ml/h 以上的墨水流率。為了維持連續(xù)的通過打印頭10的墨水流，供給子儲池20需要 連續(xù)地補充墨水，并且回收子儲池30需要連續(xù)地排泄墨水，從而將 子儲池中的墨水液面保持恒定。歸根到底，噴嘴中的背壓力在一定 程度上依賴于打印頭的供給側(cè)和返回側(cè)的墨水柱的流體靜壓力。雖 然當確定P2和P3的設(shè)定值時可預先校準流體靜壓力，并且考慮進 去，但是它們在操作期間將保持恒定。幸運的是，打印頭具有背壓 力操作窗口，噴射過程可在該窗口中操作。背壓力操作窗口被表示為流體靜壓力范圍，并且可高達使打印頭在帶有恒定的打印過程參 數(shù)的固定系統(tǒng)中進行操作的工作點附近士10cm的液位標準。^旦打印 過程參數(shù)很少是恒定的，并且還在公差窗口中圍繞其工作點，例如 打印頭制造公差而變化，或者改變墨水管中的動態(tài)壓力降。這些公 差窗口消耗了可獲得的用于打印頭背壓力的操作窗口的 一 部分。在 實踐中，子儲池中的自由墨水液面變化優(yōu)選限制在士lcm，更優(yōu)選
士0.5cm,最優(yōu)選士0.1cm。這個操作窗口因而提供了用于間歇啟動/停 止供給子儲池20中的墨水補充和回收子儲池30中的墨水排泄的空 間。間歇補充的構(gòu)思可利用切換速率在1至10Hz范圍內(nèi)，并具有小 隔膜的快速開關(guān)閥來實現(xiàn)。切換可通過單個操作電平開關(guān)來觸發(fā)， 其具有限定目標操作窗口的細微遲滯現(xiàn)象。低流率下的快速切換接 近于連續(xù)補充的構(gòu)思，非常類似于脈寬調(diào)制的電力傳動接近于模擬 的電力傳動，但更為便宜而且更易于控制。在圖1的實施例中，補 充閥24在一個或多個供給子儲池20的液面檢測傳感器25,26或27 的控制下打開和關(guān)閉。根據(jù)背壓力操作窗口，供給子儲池20中的墨 水液面檢測傳感器可配置成允許士lcm的最小與最大高度之間的高度 差，更優(yōu)選土0.5cm，最優(yōu)選士0.1cm。 一個用于控制連續(xù)通過打印頭10 的墨水流的備選實施例是將分別作用于供給子儲池20和回收子儲池 30上的壓力值P2和P3保持相等的，并使用相應(yīng)的子儲池的自由墨 水液面的流體靜壓力控制來產(chǎn)生供給子儲池20中的自由墨水液面對 回收子儲池30之間的流體靜壓力差。流體靜壓力差替代了主動的壓 力差P3-P2。流體靜壓力差可通過墨水液面?zhèn)鞲衅髟谙鄳?yīng)子儲池中的 不同位置來實現(xiàn)，因為連續(xù)的墨水流將控制子儲池中的墨水液面朝 著該子儲池中的墨水液面?zhèn)鞲衅鞯奈恢靡苿?，或者可通過子儲池彼 此相對的高度差來實現(xiàn)。這個實施例在細微的壓力差已經(jīng)產(chǎn)生了所 需的通過打印頭的墨水流率時是有利的，在這種情況下，流體靜力差異易于在沒有對實施例的實現(xiàn)形式造成嚴重的機械后果的條件下 實現(xiàn)，并且是有利的，因為對于支架墨水系統(tǒng)只有一個壓力值P2-P3可用得到。支架墨水系統(tǒng)上的供給子儲池20中的墨水從離軸定位的供給器 皿40中，并穿過通流脫氣單元而獲得補充。壓力P4可通過壓力連 接器43而施加于供給器皿40。供給器皿40中的壓力P4設(shè)定為高于 供給子儲池20中的壓力P2，從而迫使墨水在補充閥24打開時供給 器皿40流向供給子儲池20。根據(jù)所需的流率，在補充期間可允許的
對供給子儲池20中的自由墨水液面的擾動，已知的從供給器皿40 至供給子儲池20的墨水路徑中的流動阻力，脫氣單元60中的壓力 降，以及在供給器皿40和供給子儲池20之間的流體靜力高度差， 來選擇供給器皿40和供給子儲池20之間的壓力差P4-P2。壓力P4 可在200毫巴至1000毫巴的范圍進行選擇。壓力值P4結(jié)合等于-30 毫巴的P2的一個實際示例可以是+400毫巴。壓力差P4-P2優(yōu)選可在 供給器皿40和供給子儲池20之間產(chǎn)生至少1000ml/h的墨水流率。 這個優(yōu)選的最小墨水流率與主動性脫氣單元60相關(guān)，如以下將進一 步所述，其需要最小的通流正確地起作用。在墨水系統(tǒng)1的返回側(cè)，/人打印頭10返回的墨水進入墨水液面 升高的回收子儲池30中?；厥兆觾Τ?0中的墨水液面有助于噴嘴 處的背壓力調(diào)節(jié)，并因此需要，按照與供給子儲池20中的墨水液面 需要保持適度相似的方式，將回收子儲池30中的墨水液面保持適度。 支架墨水系統(tǒng)3上的回收子儲池30中的墨水朝著離軸定位的回收器 皿50排泄。壓力P5可通過壓力連接器53而施加于回收器皿50。回 收器皿50中的壓力P5 4皮^L定成低于回收子儲池30中的壓力P3,從 而迫4吏墨水在補充閥34打開時乂人回收子儲池40流向回收器皿50。 排泄閥34在一個或多個回收子儲池30的液面檢測傳感器35,36或37 的控制下打開和關(guān)閉。依賴于打印頭10的背壓力操作窗口，回收子 儲池30中的墨水液面檢測傳感器可配置成允許士5cm的最小至最大 高度之間的高度差，其更優(yōu)選是士lcm，最優(yōu)選是士0.5cm。根據(jù)所需 流率，在排泄期間可允許的回收子儲池30中的自由墨水液面的擾動， 已知的從回收子儲池30至回收器皿50的墨水路徑中的流動阻力， 以及在回收器皿50和回收子儲池30之間的流體靜力高度差，來選 擇回收器皿50和回收子儲池30之間的壓力差P5-P3。壓力P5可在-100毫巴至-950毫巴的范圍進行選擇。壓力值P5結(jié)合等于-40毫巴 的P3的一個實際示例可以是-300毫巴。壓力差P5-P3優(yōu)選可在回收 子儲池30和回收器皿50之間產(chǎn)生至少1000ml/h的墨水流率。現(xiàn)在 將描述返回到回收器皿50中的墨水用于補充供給器皿40。為了保證恒定的至支架墨水系統(tǒng)3的墨水供給，以及從支架墨水系統(tǒng)3的墨水排泄，離軸的墨水系統(tǒng)2的供給器皿40需要連續(xù)地 具有可用墨水，而離軸的墨水系統(tǒng)2的回收器皿50需要連續(xù)地具有 可用的排泄容量。這通過分別用于供給器皿40和回收器皿50的填 充和排泄操作來獲得。這些操作相對于維持器皿40和50中的精確 的墨水液面不是至關(guān)重要的。供給器皿40可通過墨水入口 41和48 從兩個墨水源中獲得補充通過墨水出口 52而與回收器皿50的液 壓連接器將來自打印頭的返回墨水補充給供給器亞40，并且與主墨 水儲池70相連的液壓連接器將用新鮮墨水補充給供給器皿40，以補 償從打印頭噴射出的墨水。其中 一個可能的過程是通過墨水液面?zhèn)?感器46觸發(fā)供給器皿40的補充，并且缺省和如果可能的話，以來 自回收器皿50中的墨水開始。如果在這個補充過程中，回收器皿50 中的墨水液面變得不足以進一步支撐補充過程，即發(fā)生下溢狀況， 那么通過回收器皿50的補充將3皮中斷，并且由主墨水儲池70接管 補充，直到返回到器皿50中的墨水量再次足以進一步支撐通過回收 器皿50的補充過程時為止。在回收器皿50中發(fā)生下溢狀況的原因 是打印頭10的墨水消耗。隨著墨水被消耗，即打印，在墨水系統(tǒng)1 中循環(huán)的墨水總量逐漸地減少，并且墨水循環(huán)系統(tǒng)的其中 一個中間 墨水存儲元件，即其中一個子^f諸池或其中一個器皿中的墨水將發(fā)生 下溢情況，即低于其正常操作的墨水液面。優(yōu)選的是允許這種下溢 情況只發(fā)生在回收容器50中，因為回收容器50中的墨水液面是對 整個循環(huán)系統(tǒng)的操作最不緊要的。在回收器皿50中發(fā)生下溢情況或 不發(fā)生下溢情況之間的界線是有些任意的，但例如可選擇成可在主 儲池更換操作的時間范圍內(nèi)，即在供給器皿40不能通過主儲池70 補充的時間期間，保證對供給器亞40的墨水補充?；厥掌髅?0中 的下溢情況可通過墨水液面?zhèn)鞲衅?6來檢測。通過泵73補充新鮮墨水的過程，可在檢測回收器皿50中發(fā)生 下溢狀況的控制下，在跟蹤打印頭打印所消耗的墨水量的打印機控 制器的控制下進行操作，或者在用新的主儲池替代它之前在騰空主 儲池的情況下通過操作員手動地操作。當墨水被打印頭消耗和打印時，從主墨水儲池70漸進補充供給器皿40的一種備選方案是主墨水儲池的完全容量的一次性補充。圖 8中顯示了這種備選方案的一個可能的實施例。在圖8中，回收器皿 50還用作緩沖器皿。倘若回收器皿50可存儲墨盒80中的墨水體積， 那么當墨盒80液壓聯(lián)接在回收器皿50上時，處于負壓P5下的回收 器皿50可從滿墨盒80中吸出墨水。這個實施例的優(yōu)點是，在循環(huán) 系統(tǒng)1中上載一定量的新鮮墨水是操作員的一次性動作，之后操作 員具有充足的時間用新的墨盒更換空的墨盒80。在墨盒80和回收器 皿50之間優(yōu)選設(shè)置閥84來控制上載過程的起動和停止。在上載過 程中，沒有涉及到泵，這也是一個優(yōu)點；回收器皿50中的負壓P5 確立了抽吸作用。根據(jù)墨水系統(tǒng)中的墨水消耗，即打印頭所打印的 墨水量，當墨水消耗較高時，可有利地用扁平罐來替換墨盒80。墨 盒通常提供高達大約1或2升的墨水量。另一方面，扁平罐可輕易 地提供2升以上的墨水量。 第一實施例-非打印模式供給子儲池20中的壓力P2可從至少三個預設(shè)值P21, P22和P23 中選擇，其對應(yīng)于不同的打印頭10的操作狀態(tài)。這些用于供給子儲 池20的預設(shè)的壓力值與并列的一組用于回收子儲池30中的壓力P3 的預設(shè)值P31, P32， P33協(xié)同。打印頭的第一操作狀態(tài)與之前所述 的正常打印狀態(tài)相對應(yīng)。為此目的，可操作一組閥(見圖l)使預設(shè)值 P21和P31與其相應(yīng)的子儲池^:接起來。打印頭的第二操作狀態(tài)可以 是沖洗操作，其中應(yīng)用到噴嘴上的壓力使得墨水流出噴嘴，而沒有 促動噴嘴。對于沖洗操作，相等的正壓力施加于供給子儲池20和回 收子儲池30。在這種情況下，打印頭10中是不流通的，并且供給子 儲池20和回收子儲池30中可用的所有墨水都沖洗通過打印頭噴嘴。
應(yīng)該明白，沖洗狀態(tài)還可通過兩個不相等的正壓力來產(chǎn)生，在這種 情況下，將在打印頭10中產(chǎn)生通流。在圖1的實施例中，可選擇相等或不同的預設(shè)壓力P22和P32來創(chuàng)造沖洗狀態(tài)。噴墨打印頭的沖 洗可在50毫巴和500毫巴之間的壓力下完成。用于圖1實施例的一 個實際示例可以是設(shè)置P22和P32等于150毫巴。打印頭10的第三操作狀態(tài)用于在打印頭維護期間，在擦拭噴嘴 板之前使噴嘴板產(chǎn)生潤濕(sweating)。噴嘴板潤濕可有助于在利用刮 水片擦拭噴嘴板之前浸濕或分開噴嘴板上的任何灰塵。使噴嘴開始潤濕所需要的壓力通常是比操作背壓力稍大一些的負壓力，即剛好 在正壓力方向上的背壓力操作窗口之外。噴嘴板的潤濕可利用彎月 面處的0毫巴和50毫巴之間的略正的壓力來實現(xiàn)，而用于正常打印 的噴嘴背壓力是略負的。至于沖洗操作，噴嘴板的潤濕可利用分別 在供給子儲池20和回收子儲池30中相等的壓力值P23和P33來實 現(xiàn)，在這種情況下，沒有通過打印頭10的流動，這不是這種操作模 式的必需條件。對于圖1中的實施例的一個實際示例，并且在子儲 池的自由墨水液面墨水和噴嘴纟反之間的高度差h為大約30cm的條件 下，P32和P33可等于-26毫巴，從而在噴嘴處產(chǎn)生略正的壓力。如圖1中所示，用于供給和回收子儲池中的壓力的不同預設(shè)值 可由非常概略地顯示為幾個壓力調(diào)節(jié)器圖和一組閥的壓力發(fā)生子系 統(tǒng)來提供。這些閥可以是其所屬的子儲池組件的一部分，并且同樣 是支架墨水系統(tǒng)3的一部分。在這種情況下，各個子儲池組件連接 在多個來自可離軸定位的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力管道上。或者，這些 閥可以是離軸定位的，在這種情況下，支架上的各個子儲池組件只 具有一個至離軸閥構(gòu)造的壓力管道連接器。其極大程度地依賴于打 印機配置，以確定壓力分布的哪種設(shè)置是優(yōu)選的。如果使用多個打 印頭，各個打印頭帶有其單獨的供給和回收子儲池，那么可使用單 獨的壓力棒將各個預設(shè)的壓力值分布到多個打印頭子儲池上的所有 作用點上。如果打印頭構(gòu)造中的所有打印頭始終在相同的模式下操
作，即它們同時打印，同時沖洗或同時擦拭，那么進一步的優(yōu)化是 可行的。在這種情況下，壓力切換可離軸進行，并且只需要一個壓 力棒將所選擇的預設(shè)壓力分布到所有施加點上。 主動性脫氣從現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道，通過將脫氣墨水提供給打印頭可顯著 地增加打印頭的噴射可靠性。在噴墨打印領(lǐng)域，脫氣也被稱為如氣 體除去或去充氣。它是減少氣體，例如溶解在墨水中的氧氣或氮氣 或其它氣體量的工藝。圖1中所示的本發(fā)明的實施例包括控制墨水中氣體量的主動性脫氣單元60。用語"主動性"指能夠控制墨水的溶 解氣體除去水平朝向目標值(常被稱為控制設(shè)定值)靠攏的性能。 可用于控制溶解氣體除去水平的過程參數(shù)，其可以是供脫氣單元使 用的真空壓力，穿過脫氣單元的墨水流率，用于脫氣單元的半透膜 類型等等。溶解氣體除去水平的主動控制具有以下優(yōu)點。 一方面， 可控制溶解在墨水中的空氣量盡可能低，以便在打印頭墨水室中發(fā) 生快速壓力變化，例如對于壓電噴墨打印頭的兆赫范圍變化期間防 止墨水空穴形成的現(xiàn)象。另一方面，可控制溶解在墨水中的空氣量 不至于太低，因為墨水的化學穩(wěn)定性可能成為一個問題。例如當墨 水中的氧氣量太低時，UV可固化的墨水可開始自動(熱)固化。利用 主動性脫氣，可將墨水的溶解氣體除去水平控制在最小和最大水平 內(nèi)。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，墨水的溶解氣體水平在其夾帶在墨水系統(tǒng)期間是 易于變化的。例如墨水系統(tǒng)的墨水供給側(cè)可包括幾個'氣密性'構(gòu)件， 并因此允許氣體在墨水和其環(huán)境之間進行交換。這當然是相對較緩 慢的過程，但當墨水在墨水系統(tǒng)中滯留幾個小時、幾天或幾個星期 墨水而不使用時，這個充氣過程就變得有關(guān)了。根據(jù)本發(fā)明的墨水 系統(tǒng)因此包括主動性通流脫氣單元60,其控制連續(xù)循環(huán)的墨水朝著 目標溶解氣體水平進行脫氣。適合于噴墨墨水的通流脫氣單元的示 例是小型模件的空心纖維隔膜類型的脫氣單元，其可從Membrana GmbH得到。Celgard⑧空心纖維是疏水性的，并且提供了在液體不滲
透氣孔的條件下，使液相和氣相彼此直接接觸的表面區(qū)域。這些空 心纖維不會受到淤塞的困擾，其是多孔隔膜類型的脫氣單元可能具 有的問題?？偟卣f來，在通流脫氣單元中，溶解氣體的除去相關(guān)于 墨水流率、墨水類型、所施加的真空壓力P6以及脫氣單元本身結(jié)構(gòu)。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，墨水的溶解氣體除去水平在墨水兩次或三次穿過脫氣單 元之后達到漸近值。作為墨水循環(huán)系統(tǒng)一部分的通流主動性脫氣單 元允許墨水系統(tǒng)幾乎可瞬間地和連續(xù)地為打印頭提供高品質(zhì)的脫氣 墨水。脫氣墨水的輸送與打印吞吐量(墨水消耗率)，維護或清除操作， 打印機為介質(zhì)切換而重啟、停止等等無關(guān)。打印機將能夠可靠地從 打印介質(zhì)上面第一厘米處進行打印。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，溶解氣體除去過 程只是在最小的墨水通流流量下有效地起作用。圖6中已經(jīng)顯示了 作為穿過脫氣單元的通流流量的函數(shù)的溶解氣體除去測量值。圖中顯示了脫氣單元的最有效的操作窗口是1000ml/h的通流流量以上。使循環(huán)墨水的溶解氣體除去水平達到目標極限值的一種備選方 案是，使用與脫氣單元結(jié)合的充氣模塊。充氣模塊可插入到脫氣模 塊之前的墨水循環(huán)回路中，并且使墨水中的溶解氣體水平回到平衡 水平或飽和水平。這種充氣;f莫塊可包括例如減壓閥，將可用的壓縮 空氣連接器的壓力減少到合適的壓力值，以便將空氣注入到墨水系 統(tǒng)中已經(jīng)加壓的構(gòu)件中。例如，如果充氣模塊連接在加壓至壓力P4 的墨水供給器皿40上，那么應(yīng)該在P4以上的壓力下注入空氣。定 位在減壓閥和供給器皿40之間的控制閥可控制空氣噴射過程，例如 打開/關(guān)閉。除了減壓閥和控制閥以外，可以有攪動裝置來加速氣體 在墨水中的溶解過程。位于充氣模塊下游的脫氣單元始終接收帶有 平衡的溶解氣體量的墨水，并且始終輸出帶有可重復的溶解氣體除 去水平的墨水，該水平依賴于脫氣單元的制造設(shè)置或操作設(shè)置。充 氣模塊可在回收子儲池30之后和脫氣單元60之前的某個位置插入 墨水循環(huán)系統(tǒng)1中，并且優(yōu)選在回收器皿50附近插入。在圖1中所示的本發(fā)明的實施例中，通流脫氣單元60是墨水循
環(huán)系統(tǒng)1中的單獨才莫塊。這種配置有幾個相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點。首先，存 在通過在墨水系統(tǒng)1中提供脫氣單元60作為可置換的模塊的維護優(yōu) 點，這與例如集成在打印頭中的脫氣單元形成對比。這個優(yōu)點是很 重要的，因為脫氣單元60可能具有比打印機中的打印頭更短的壽命， 并且可能需要定期維護例如清洗、逆流沖洗等等。其次，存在適合 使用的優(yōu)點，即脫氣單元的特征可根據(jù)墨水類型、預期的通流流率 或其它打印機參數(shù)的函數(shù)進行選擇。所有這些因素使得單獨的脫氣 單元較為有利。在圖7中，顯示了一個用于主動性脫氣模塊的備選實施例。這 個備選實施例包括真空破壞閥64和過濾器65。在墨水循環(huán)出于某種 理由、例如機器停止的情況下而停止時，或者當穿過脫氣單元60的 墨水流量低于最小值時，真空破壞閥64打破施加于脫氣單元60上 的真空。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當保留在操作的脫氣單元中太長時間時，某些 墨水類型會劣化。例如當在真空壓力下保留在脫氣單元中太長時間 時，UV可固化的墨水開始固化。在墨水中開始形成凝膠，其可能顯 著地干擾打印頭的噴射性能。因此采取了第二預防措施來減少凝膠 進入打印頭中的風險，即將額外的過濾器65放置在脫氣單元60和 供給子儲池20之間，物理地定位在盡可能靠近供給子儲池20的位 置。過濾器65從墨水中過濾出凝膠。圖11顯示了一個甚至更優(yōu)選的脫氣單元60的實施例，其中脫 氣單元60的真空連接器63連4妾在控制閥66上，以允許將應(yīng)用到脫 氣單元60上的真空控制在目標真空壓力值下。控制閥66通過在固 定真空P6和大氣壓力P自之間的切換來控制真空壓力。適合這類控 制的閥可以是可從Bi)rkert Flduid控制系統(tǒng)公司(UK)得到的3/2路擺 動閥?？刂剖┘佑诿摎鈫卧?0上的真空的優(yōu)點是，真空壓力可根據(jù) 墨水循環(huán)系統(tǒng)的許多操作參數(shù)的函數(shù)進行調(diào)整，例如穿過脫氣單元60的墨水流率、所使用的墨水類型、墨水溫度、通過循環(huán)系統(tǒng)的墨水 平均量等等。圖11的實施例還可在接通/關(guān)閉切換模式下使用，以便 將固定的真空P6或大氣壓力P咖施加于脫氣單元60。例如在循環(huán)停 止期間，在非打印周期期間等等，可通過操作事項來控制打開/關(guān)閉3/2路閥的使用。備選的子儲池實施例在第一實施例中，供給子儲池20和回收子儲池30是帶相似的 操作方式的分開的模塊。圖3中顯示了一個備選設(shè)計。在可能的情 況下，再次使用圖1中的標號來表示帶相似功能的特征。打印頭子 儲池90設(shè)有通過壁91分開的第一隔室I和第二隔室II,壁91固定 在打印頭子儲池90的底部，并且用作隔室I至隔室II的溢流壁。墨 水通過溢流壁91連續(xù)地從隔室I溢流到隔室II中。所以隔室I中的 墨水液面是恒定的，且是不測量的，而隔室II中的墨水液面不是恒 定的，并因此利用墨水液面?zhèn)鞲衅?5,36或37進行測量，這些傳感 器具有與第一實施例的回收子儲池30 —起所描述的傳感器相似的功 能。隔室II中的墨水液面測量值可控制補充閥24和/或排泄閥34, 以便將打印頭子儲池90的隔室II中的墨水液面保持在可允許的操作 窗口內(nèi)(見之前論述)。補充閥24和排泄閥34可選擇為減壓閥，其減 少例如分別為+400毫巴和-300毫巴的最大墨水供給壓力和排泄壓 力，從而可建立通過打印頭子^^者池90的連續(xù)且穩(wěn)定的墨水流。這不 同于結(jié)合圖1所述的第一實施例，其中補充閥和排泄閥是開關(guān)閥， 并且是基于高頻打開/關(guān)閉基礎(chǔ)上進行操作的。打印頭子儲池90具有聯(lián)4妄在打印頭的墨水入口 11上以用于將 墨水從隔室I提供給打印頭的墨水出口 22，以及聯(lián)"接在打印頭的墨 水出口 12上以用于使墨水從打印頭返回到打印頭子儲池90的隔室II 中的墨水入口 31。在打印頭子儲池90的隔室I和隔室II的墨水液面 之間的高度差產(chǎn)生了在墨水出口 22和墨水入口 31之間的流體靜壓 力差AP,從而自然地建立起從墨水出口 22通過打印頭10并返回到 墨水入口 31的墨水流。AP在功能上可與本發(fā)明第一實施例中的壓力 差P3-P2相當。壓力連接器93可用于將壓力疊加到經(jīng)由岡24和34
建立的墨水壓力上，用于非打印操作或用于調(diào)整打印狀態(tài)，例如沖 洗操作或噴嘴板的被迫潤濕。圖3中所顯示的溢流壁91的一種變型 可以是從子儲池的底部一直延伸到子儲池頂部的壁，并且只具有一個開口用作溢流開口。在靜態(tài)方面而言，這個變型與圖3中的壁91 相等效，但在動態(tài)方面，它防止了當打印頭支架上的子儲池加速和 減速時，大量墨水從隔室I溢流到隔室II中，從而使流體靜壓力平 衡破壞。當子儲池90在支架上往復運動時，在隔室II中用作擋水板的額 外的分隔物的使用將進一步使隔室II中的自由墨水液面穩(wěn)定。當其 主要用于保持從隔室I至隔室II的連續(xù)溢流狀態(tài)時，閥24可由連續(xù) 運轉(zhuǎn)的泵替代。墨水隔室II中的墨水液面的控制可以只用閥34來實 現(xiàn)。用于特定打印機配置的實施例固定的打印頭在固定的噴墨打印頭配置中，將墨水系統(tǒng)劃分成離軸的墨水系 統(tǒng)和支架墨水系統(tǒng)可能有些人為化，因為沒有掃描構(gòu)件。然而，有 利的是，將與打印頭非常接近操作的構(gòu)件，如供給子儲池和回收子 儲池，物理地和'支架'子組件中的打印頭組合在一起。其中一個明顯 的優(yōu)點是在子儲池和打印頭之間存在較少的靜態(tài)或動態(tài)壓力降。用于特定打印^u配置的實施例多個打印頭雖然圖1顯示了墨水系統(tǒng)只包括一個打印頭，但是本領(lǐng)域中的 技術(shù)人員應(yīng)該明白，也可包含多個打印頭。不同的墨水系統(tǒng)配置是 可行的。離軸的墨水系統(tǒng)對于所有打印頭可以是共用的，而圖1的支架 墨水系統(tǒng)根據(jù)該配置中的打印頭的數(shù)量復制多個。有利的是使單獨 的供給子儲池和回收子儲池專用于各個打印頭，因為這將允許實現(xiàn) 單獨的打印頭維護，單獨的背壓力控制和通流控制，以及對作用在 墨水上的加速或減速慣性力的單獨的緩沖。由于為各個打印頭使用 單獨的供給和回收子儲池所導致的附加的墨水管道系統(tǒng)，可通過將 子儲池和打印頭機械地集成到單個功能性的且緊湊的子組件而減 少。在固定的打印頭應(yīng)用或不太重要的往復運動打印頭的應(yīng)用中， 可將支架墨水系統(tǒng)中的許多構(gòu)件組合在一起。這個優(yōu)點是帶有總體 上較少構(gòu)件的更為簡單的墨水系統(tǒng)。作為多個交錯的打印頭的回收 子儲池的一個示例，被認作單個頁寬的打印頭，可組合到為該頁寬 打印頭組件的所有打印頭服務(wù)的單個回收子儲池中。這種設(shè)置允許 通過單獨的供給子儲池中的壓力進行單獨的背壓力控制，這些單獨 的供給子儲池仍分配給各個單獨的打印頭，但同時將對頁寬打印頭 組件中的所有打印頭進行的沖洗組織起來。根據(jù)本領(lǐng)域中的技術(shù)人 員集成到墨水系統(tǒng)和其操作中的功能規(guī)格，許多其它的組合也是可 行的。在往復運動的打印頭配置中，支架墨水系統(tǒng)的機械簡化也是可 行的。多個供給子儲池可組合到為所有打印頭服務(wù)的單獨的供給子 儲池中，各個打印頭各用一個供給子儲池。單獨的供給子儲池仍可 以是支架墨水系統(tǒng)的一部分，并且與打印頭一起安裝在用于來回運 動的支架上。這個實施例的優(yōu)點在于限制支架上的子儲池的數(shù)量， 并且還可防止支架墨水系統(tǒng)和離軸的墨水系統(tǒng)之間的墨水管道中的 壓力波進入打印頭的優(yōu)點。在單個供給子儲池和多個打印頭之間， 可單獨地使用多個閥來切斷打印頭和墨水供給。在正常打印模式下， 各個閥將打開，以允許墨水從單個子儲池供給至打印頭。閥的關(guān)閉 在非打印模式下是有利的。例如，如果在維護期間，來自支架上的多個打印頭的一個打印頭需要沖洗，單個供給子儲池中的壓力，以 及噴嘴中的背壓力升高，并將墨水推出打印頭噴嘴。如果與不需要 沖洗操作的打印頭相對應(yīng)的閥關(guān)閉，那么切斷這些打印頭與單個供 給子儲池中的升高出的墨水壓力的聯(lián)系，從而排除它們進行沖洗操 作，并節(jié)省極大的墨水量。總地說來，當使用多個打印頭打印相同 的墨水時，單個離軸的墨水系統(tǒng)將墨水供給和分布到支架墨水系統(tǒng)
中的多個打印頭上。如果涉及n個打印頭，其中各個打印頭要求最 小的墨水通流流量，以便打印頭正確操作，那么離軸的墨水系統(tǒng)需要設(shè)計成可將n倍的最小墨水流量供給支架墨水系統(tǒng)，該墨水流量將在此處進行分布。備選實施例"COMMON RAIL"(公共軌道)參見圖9，現(xiàn)在將描述用于墨水循環(huán)系統(tǒng)、尤其適合于多個打印 頭配置，并且體現(xiàn)了上面提到的許多設(shè)計備選方案的 一個實施例。 這個備選實施例包括墨水供給子儲池20和墨水回收子儲池30，其具 有與之前所述相似的功能。供給子儲池20和回收子儲池30分別裝 備有墨水液面?zhèn)鞲衅?6和墨水液面?zhèn)鞲衅?6。液面?zhèn)鞲衅?6和36 的優(yōu)選實施例可包括可從Hans Turck GmbH & Co (DE)得到的帶有開 關(guān)輸出或模擬輸出的超聲波液面?zhèn)鞲衅骰蛟O(shè)置在子儲池中的具有磁 鐵的浮動部件，以及與之相關(guān)的沿著垂直壁而設(shè)置在子儲池外部的 一組霍爾傳感器。該組中霍爾傳感器的數(shù)量確定了 二元的連續(xù)測量。 液面?zhèn)鞲衅骺捎糜诒３衷诠┙o子儲池20中的自由墨水液面和回收子 儲池30中的自由墨水液面之間的高度差。這個高度差產(chǎn)生了流體靜 壓力差AP，其是使墨水流過打印頭的驅(qū)動力，現(xiàn)在將對此進行解釋。 供給子儲池20將墨水提供給供給收集棒28,其可以是例如由墨水防 腐劑材料(例如不銹鋼)擠壓而成的剖面。供給收集棒28具有與多個 打印頭10的墨水入口相連的多個連接器。多個打印頭10的墨水出 口連接在回收收集棒38上，其則連接在回收子儲池30上。供給收 集棒28和回收收集棒38替代了子儲池和打印頭之間極大量的墨水 管道，并因此提供極大的優(yōu)點。此外，可設(shè)置收集棒的尺寸，以便 將從供給子儲池20通過打印頭10和返回回收子儲池30的墨水路徑 的流動阻力減小至幾乎為零。打印頭10通過促動的閥而連接在收集 棒28和38上，該閥可切斷各個單獨的打印頭IO與墨水系統(tǒng)的聯(lián)系， 如圖9中所示。該閥具有兩個主要的優(yōu)點(l)在打印機的非操作模 式下，可切斷打印頭與墨水系統(tǒng)的聯(lián)系，從而減少墨水通過打印頭
噴嘴，由于例如噴嘴處的背壓力損失而從墨水系統(tǒng)中泄漏出來的風 險，以及(2)在維護操作中，不需要沖洗的那些打印頭可通過在將提 高的沖洗壓力施加于墨水系統(tǒng)上之前切斷其與墨水系統(tǒng)的聯(lián)系而被 排除在外，從而減少了沖洗所浪費的墨水量。在多個打印頭的噴嘴處的背壓力通過施加于供給子儲池20和回收子儲池30的自由墨水 液面上的壓力P0而主動地進行控制。墨水系統(tǒng)通過從回收子儲池30 經(jīng)由泵76，脫氣單元60和過濾器65而返回至供給子儲池20的墨水 路徑而關(guān)閉。在之前章節(jié)中已經(jīng)描述了泵，脫氣單元和過濾器的優(yōu) 選實施例。泵76在回收子儲池30的液面?zhèn)鞲衅?6的控制下進行操 作，與之前論述的實施例中的排泄閥34的操作相似。如迄今為止所 述，圖9的墨水循環(huán)系統(tǒng)可定位在噴墨打印設(shè)備的支架上。該實施 例特別適合于工業(yè)類型的噴墨打印設(shè)備，在這類打印設(shè)備中，使堅 固可靠的往復運動的支架支撐墨水循環(huán)系統(tǒng)不是問題。其中存在離 軸定位的供給器皿40和泵73，以便當打印頭10消耗的墨水為0時， 為供給子儲池20補充新鮮墨水。泵73在供給子儲池20的液面?zhèn)鞲?器26的控制下進行操作。如之前實施例使用泵替代補充閥，因為供 給器皿40中的墨水保持在環(huán)境壓力下。供給器皿40包括用于例如 扁平罐類型的主墨水儲池的入雞部位，主墨水儲池在入塢時會自動 地清空。 一個實施例例如可在入塢部位提供刀具，當扁平罐入塢時， 刀具會自動地打破扁平罐的密封；扁平罐可通過重力而騰空。如圖9中所顯示的實施例具有多個優(yōu)點減少流體連4妄和管道 的數(shù)量，局部的(支架上的)墨水循環(huán)和脫氣，帶較少構(gòu)件的墨水循環(huán) 系統(tǒng)，在有問題的情況下更為安全的泵吸的墨水循環(huán)替代加壓的墨 水循環(huán)，在支架上的墨水供給元件和離軸的墨水供給元件之間的最 小的相互作用，用于該配置中的多個打印頭的僅僅一個供給子儲池 和回收子儲池等等。明顯的是，收集棒的構(gòu)思并不局限于所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)，而 是，該構(gòu)思可應(yīng)用于其中需要將多個噴墨打印頭連接在公共的墨水
供給或回收上的其它配置中。備選實施例"OPTIGASS"參見圖10，其描述了一個用于墨水循環(huán)系統(tǒng)、尤其是適合改進 的脫氣單元操作的備選實施例。前面已經(jīng)陳述了為了主動性通流脫 氣單元的最佳操作，需要最少量的墨水流過脫氣單元。根據(jù)圖6，這 個最小的墨水流量大約為1000ml/hr。在之前的墨水循環(huán)系統(tǒng)的實施 例中，穿過脫氣單元的墨水流量也是通過打印頭的墨水流量。在許 多應(yīng)用中，穿過脫氣單元的最佳墨水流量可能不是通過打印頭的最 佳墨水流量。圖10中所示的墨水循環(huán)系統(tǒng)，提供了對這個問題的解 決方法，這在于其允許穿過脫氣單元的流量比通過打印頭的流量更 高。圖10中的實施例包括墨水供給子儲池20和墨水回收子儲池30， 其具有與之前所述相似的功能。供給子儲池20和回收子儲池30分 別裝備有墨水液面?zhèn)鞲衅?6和墨水液面?zhèn)鞲衅?6。液面?zhèn)鞲衅?6 和36的優(yōu)選實施例可包括可從Hans Turck GmbH & Co (DE)得到的 帶有開關(guān)輸出或模擬輸出的超聲波液面?zhèn)鞲衅骰蛟O(shè)置在子儲池中的 具有磁鐵的浮動部件，以及與之相關(guān)的沿著垂直壁而設(shè)置在子儲池 外部的一組霍爾傳感器。該組中霍爾傳感器的數(shù)量確定了二元的連 續(xù)測量。液面?zhèn)鞲衅骺稍趫D1中使用，即液面?zhèn)鞲衅?8用于控制補 充閥24，并且液面?zhèn)鞲衅?8用于控制排泄閥34。液面?zhèn)鞲衅鬟€可 用于保持在供給子儲池20中的自由墨水液面和回收子儲池30中的 自由墨水液面之間的高度差。這個高度差產(chǎn)生了流體靜壓力差AP， 其是使墨水流過打印頭10的驅(qū)動力。壓力差AP控制墨水通過打印 頭10的流率。在打印頭10的噴嘴處的背壓力通過施加于供給子儲 池20和回收子儲池30的自由墨水液面上的壓力P0而主動i也進行控 制。墨水循環(huán)系統(tǒng)還包括當排泄閥34由于負壓力差P5-P0驅(qū)動而打 開時，用于排泄回收子儲池30的回收器皿50?；厥掌髅?0可通過 回收器皿50中的負壓P5的驅(qū)動而從墨盒80中上載許多新鮮的墨水。 新鮮墨水的量將替代打印頭10所打印的墨水量。因此可利用液面?zhèn)?br> 感器56來測量回收器皿50中的墨水液面。液面?zhèn)鞲衅?6的優(yōu)選實 施例可以是可從Fozmula (UK)得到的T/LL55液面?zhèn)鞲衅骰蚺c用于子 儲池相似的超聲波類型的液面?zhèn)鞲衅?參見上述)。由至目前為止參見 圖10所論述的構(gòu)件、即從補充閥24直至回收器皿50所提供的墨水 路徑，還^f皮稱為主要路徑。墨水系統(tǒng)通過從回收器皿50返回補充閥 24的調(diào)節(jié)路徑而關(guān)閉，調(diào)節(jié)路徑包括循環(huán)泵76，脫氣單元60和過 濾器65。在之前章節(jié)中已經(jīng)描述了泵、脫氣單元和過濾器的優(yōu)選實 施例。提供了平行于調(diào)節(jié)路徑的旁路路徑，其包括允許墨水從過濾 器65輸出流回到循環(huán)泵76的輸入中的節(jié)流器78，從而提供通過打 印頭10的主路徑的旁路。節(jié)流器78的實施例可包括節(jié)流閥，減壓 閥，彈簧加栽止回閥或簡單的墨水管道中的縮窄部分?，F(xiàn)在解釋旁 路路徑的操作。循環(huán)泵76連續(xù)地操作，并且在給定的流率下抽吸墨 水，使其穿過脫氣單元60和過濾器65，從而為主路徑的分支和旁路 路徑提供墨水。兩種情形可能發(fā)生。在第一種情形下，補充閥24關(guān) 閉，并且所有來自調(diào)節(jié)路徑的墨水流入到旁路路徑中，穿過節(jié)流器 78，并且克服由節(jié)流器78提供的流動阻力。循環(huán)泵76的操作將主 路徑的分支和旁路路徑處的墨水壓力提高到克服節(jié)流器78的壓力阻 力的值。循環(huán)泵76連續(xù)地使墨水在帶有過濾器65和脫氣單元60的 閉合環(huán)路中循環(huán)。這個閉合環(huán)^各循環(huán)因此被稱為調(diào)節(jié)循環(huán)。在第二 種情形下，補充閥24打開，并且來自來過濾器65的墨水流入供給 子儲池20，克服供給子儲池20中的背壓力PO,其通常低于節(jié)流器78 所設(shè)定的背壓力。循環(huán)泵76現(xiàn)在將墨水供給主路徑。墨水穿過主路 徑的流率由在子儲池20和30中的自由墨水液面之間的壓力差來確 定，并且還可由子儲池20和30中的絕對壓力PO來確定。這種墨水 循環(huán)被稱為打印循環(huán)。根據(jù)用于實現(xiàn)節(jié)流器78的特定實施例，在打 印循環(huán)期間，穿過節(jié)流器78的墨水流量是可忽略不計的或完全地切 斷的。在操作過程中，補充閥24高頻地間歇地操作，從而在打印期 間產(chǎn)生可控制的穿過主路徑的偽連續(xù)的墨水流。也就是說，在操作
過程中，補充閥24在功能上可與可控制的節(jié)流器相當。補充閥24 和節(jié)流器78因此允許兩個平行的墨水流，即通過主路徑(包括打印頭) 的打印流和通過旁路路徑的調(diào)節(jié)流。從這兩個墨水流中，打印流是 可控制的，并且調(diào)節(jié)流從來自循環(huán)泵的墨水中獲得過剩墨水。因此 這個備選實施例的主要優(yōu)點是，穿過脫氣單元的墨水流可以與通過 打印頭的墨水流獨立地進行調(diào)節(jié)，因此，無論適用于通過打印頭的 流率的流動約束如何，都可在最佳速率下操作脫氣單元。在一個用 于相同目的的備選實施例中，即最佳的脫氣狀態(tài)下，旁路路徑設(shè)置 在脫氣單元60的出口和回收器皿50的墨水入口之間，即在補充閥24 之前并且處在排泄閥34之后?；厥掌髅?0的墨水容量現(xiàn)在還包含 在調(diào)節(jié)流墨水中。用于特定打印機配置的實施例多種色彩在彩色噴墨打印機中，各種色彩通過不同的打印頭或一組打印 頭來打印。各種色彩具有其自身的帶離軸部分和支架部分的墨水系 統(tǒng)。各個墨水系統(tǒng)可支撐一個或多個打印相同色彩的打印頭。該多 個打印相同色彩的打印頭可裝配在一個在比單個打印頭寬度更寬的 打印介質(zhì)和打印刈幅上往復運動的模塊中，或者可交錯設(shè)置在整個 頁寬的打印頭組件中。用于特定打印機配置的實施例端射器類型的打印頭 到現(xiàn)在為止，已經(jīng)利用通流類型打印頭描述了本發(fā)明。在連續(xù) 主動脫氣下的連續(xù)的墨水循環(huán)通過使用供通流類型的打印頭而具有 較大優(yōu)點，因為打印頭中的墨水連續(xù)地被新鮮且調(diào)節(jié)的墨水復原。 現(xiàn)有技術(shù)用于端射器類型打印頭的只有 一 個墨水入口的墨水系統(tǒng)通 常具有從主墨水儲池或墨盒至打印頭的單向墨水供給鏈。這些墨水 系統(tǒng)并不具有墨水循環(huán)，因此打印頭、管道以及其它構(gòu)件中的墨水 不能被連續(xù)地復原。本發(fā)明用于端射器打印頭的一個實施例非常類 似于圖1中所示的實施例，不同之處在于，打印頭不是串聯(lián)地連接 在供給子儲池和回收子儲池之間，但與在供給儲池和回收儲池之間
的捷徑平行。圖4顯示了本發(fā)明一個用于端射器類型的打印頭的實 施例的支架墨水系統(tǒng)。對于端射器墨水供給系統(tǒng)，本發(fā)明可具有以 下優(yōu)點。首先，保持在墨水系統(tǒng)中的不通過循環(huán)復原的墨水量在端 射器打印頭中是有限的。因此，在噴嘴故障或維護的情況下，需要 在噴嘴可得到新鮮的墨水之前沖洗通過打印頭的'浪費'墨水的量也減 少了。而且，因為墨水的脫氣性能在滯留在墨水系統(tǒng)的供給管道和 中間儲槽中過長時間時會劣化，所以墨水的復原和循環(huán)限制了 '啟動 墨水浪費'的量，例如在周末生產(chǎn)停止之后，不能復原，并因此需要 通過打印頭進行沖洗。第二個優(yōu)點是對于傾斜的流通脫氣單元，可 提供恒定且最佳的操作點，導致對墨水的溶解氣體除去水平進行更 好的控制。因為其陡峭的脫氣特性曲線，所以，許多脫氣單元不適 合于在低流率下操作，這對用于端射器打印頭的單向墨水供給系統(tǒng) 是固有的。上面已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，現(xiàn)在本領(lǐng)域中的技 術(shù)人員應(yīng)該明白在沒有脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍 內(nèi)，可以作出許多修改。標號的簡要描述1墨水系統(tǒng)2離軸的墨水系統(tǒng)3支架墨水系統(tǒng)IO打印頭10a,10b噴嘴陣列11墨水入口12墨水出口13,14電或流體連接器15調(diào)節(jié)裝置19調(diào)節(jié)回路
20供給子儲池 30回收子儲池40供給器皿50回收器皿21,31，41，51,61墨水入口22,32,42,52,62墨水出口23,33,43,53,63,93壓力連接器24補充閥34排泄閥84墨水上載閥25,35最低液面?zhèn)鞲衅?6,36,46,56操作液面?zhèn)鞲衅?7，37最大液面?zhèn)鞲衅?8自由墨水液面29,39,49,59封閉容器48,58新鮮的墨水入口70主墨水儲池71,74止回閥72,75,65過濾器73,76泵78節(jié)流器60主動性通流脫氣單元 64真空破壞閥 66真空控制閥 80墨盒90打印頭子儲池 91溢流壁
權(quán)利要求
1. 一種供噴墨打印設(shè)備使用的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l)，包括 -噴墨打印頭(10);-用于包含供給至所述噴墨打印頭(10)的墨水源的供給子儲池(20);-用于包含未被所述噴墨打印頭(10)使用的過剩墨水的回收子儲 池(30);-第一流體路徑，其將所述供給子儲池(20)與所述噴墨打印頭(10) 和所述回收子儲池(30)聯(lián)接起來，以便提供從所述供給子儲池(20)至 所述噴墨打印頭(10)以及至所述回收子儲池(30)的墨水流；-第二流體路徑，其將所述回收子儲池(30)與所述供給子儲池(20) 聯(lián)接起來，以便將墨水從所述回收子儲池(30)供給回所述供給子儲池 (20);其特征在于，所述供給子^f諸池(20)、所述噴墨打印頭(IO)、所述 回收子儲池(30)以及所述第一流體路徑都被支撐于在打印介質(zhì)上往復 運動的支架上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述 第二流體路徑被支撐于在所述打印介質(zhì)上往復運動的所述支架上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l)，其特征在于， 還包括裝置(70,73),所述裝置(70,73)用于為所述供給子儲池(20)補充 一定量的墨水，以補償由所述噴墨打印頭(lO)打印所用去的墨水。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求的其中任一權(quán)項所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l), 其特征在于，所述供給子儲池(20)和所述回收子儲池(30)定位在所述 噴墨打印頭(10)的上面。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求的其中任一權(quán)項所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l), 其特征在于，還包括用于控制,人所述供給子儲池(20)至所述噴墨打印 頭(10)以及至所述回收子儲池(30)的墨水流量的控制裝置(P1,P2,AP)，其中，所述控制裝置被支撐在所述支架上。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求的其中任一權(quán)項所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l), 其特征在于，還包括用于控制所述打印頭(l O)處的背壓力的主動性壓力控制裝置(P1,P2),其中，所述主動性壓力控制裝置(P1,P2)被支撐在所述支架上。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求的其中任一權(quán)項所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l)， 其特征在于，所述供給子儲池(20)和所述回收子儲池(30)集成為打印 頭子儲池(90)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7的其中任一權(quán)項所述的墨水循環(huán)—系統(tǒng)(l), 其特征在于，還包括多個噴墨打印頭(IO)，其中，所述第一流體路徑 包括用于將所述供給子儲池(20)與所述多個噴墨打印頭(10)聯(lián)接起來 的供給收集棒(28),以及用于將所述多個噴墨打印頭(10)與所述回收 子儲池(30)聯(lián)接起來的回收收集棒(38)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7的其中任一權(quán)項所述的墨水循環(huán)系統(tǒng)(l), 其特征在于，還包括多個打印頭(IO)，各個打印頭(10)具有相應(yīng)的供 給子儲池(20)、相應(yīng)的回收子儲池(30)以及相應(yīng)的第一流體路徑，并 且所述第二流體路徑是將所述多個回收子儲池(30)與所述多個供給子 儲池(20)聯(lián)接起來以便將墨水從所述多個回收子儲池(30)供給至所述 多個供給子儲池(20)中的公共流體路徑。
10. —種利用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)項所限定的墨水循 環(huán)系統(tǒng)而為噴墨打印頭(10)提供墨水流的方法。
11. 一種噴墨打印系統(tǒng)，其包括根椐權(quán)利要求1至9中任一權(quán) 項所限定的墨水循環(huán)系統(tǒng)(1)。
全文摘要
一種用于噴墨打印設(shè)備的墨水系統(tǒng)(1)，包括噴墨打印頭(10)，用于包含供給至噴墨打印頭(10)的墨水源的供給子儲池(20)，以及用于包含不被噴墨打印頭(10)使用的過剩墨水的回收子儲池(30)。第一流體路徑將所述供給子儲池(20)與所述噴墨打印頭(10)和所述回收子儲池(30)聯(lián)接起來，并提供從所述供給子儲池(20)至所述噴墨打印頭(10)以及至所述回收子儲池(30)的墨水流。第二流體路徑將回收子儲池(30)與供給子儲池(20)聯(lián)接起來，并將墨水從回收子儲池(30)供回至供給子儲池(20)。這種墨水系統(tǒng)的特征在于，供給子儲池(20)、回收子儲池(30)和第一流體路徑被支撐在支架上，以便與噴墨打印頭(10)一起在打印介質(zhì)上進行往復運動。
文檔編號B41J2/18GK101124094SQ200580048452
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者B·夫霍斯特, E·肯佩尼爾斯, P·沃特斯, R·詹森斯, W·范德懷恩克爾 申請人:愛克發(fā)印藝公司