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连续喷墨打印机

文献发布时间:2024-04-18 19:59:31


连续喷墨打印机

技术领域

本发明涉及喷墨打印,并且更具体而言涉及连续喷墨打印机以及操作该打印机的方法。更具体而言但非排他地,本发明涉及一种用在连续喷墨打印机中的回收槽流率控制系统。

背景技术

在喷墨打印系统中,打印物由在喷嘴处产生并被推向基材的各个墨滴构成。存在两种主要的喷墨打印系统:按需滴落,其中,当需要时产生用于打印的墨滴;以及连续喷墨打印,其中,连续地产生液滴,并且只有选定的液滴被引导向基板,其他液滴则被再循环到墨供应装置。

连续喷墨打印机,例如静电偏转连续喷墨打印机,是通常用于将标记施加到沿生产线通过的产品的工业打印机的一种形式。例如,包装产品可标记有批次代码或指示制造日期或失效日期的日期。此类打印机可操作用于批量生产或在连续操作环境中操作,在该连续操作环境中生产始终持续。此类打印机可能需要长时间运行,而最少地中断打印。

连续喷墨打印机向打印头液滴发生器(或墨枪)供应加压墨,在那里从喷嘴发出的连续墨流被例如振荡压电元件分解成分立的规则液滴。液滴被引导经过充电电极,其中,在通过在一对偏转板之间设置的横向电场之前,它们被选择性地且单独地赋予预定电荷。每个带电液滴在撞击到基材上之前以取决于其电荷量的量被所述场偏转,而不带电的液滴在不偏转的情况下继续前进,并且在回收槽(gutter)处被收集,它们从那里被再循环到墨供应装置以便重新使用。带电的液滴绕过回收槽,并在由液滴上的电荷和基材相对于打印头的位置所确定的位置处撞击基材。通常,基材沿一个方向相对于打印头移动,并且液滴沿大致与其垂直的方向偏转,但是偏转板可相对垂线成一定的倾角定向,以补偿基材的速度(在液滴到达之间基材相对于打印头移动意味着否则液滴的线将不完全垂直于基材的移动方向延伸)。

在连续喷墨打印中,字符通常是从包括潜在液滴位置的规则阵列的矩阵打印。每个矩阵包括多个列(笔划(stroke)),所述多个列各自通过线来限定,所述线包括通过施加于液滴的电荷确定的多个潜在液滴位置(例如,七个)。因此,每个可用的液滴根据其在笔划中的预期位置而被充电。如果将不使用特定的液滴,则该液滴不被充电,并且它在回收槽处被捕获以便再循环。该循环针对矩阵中的所有笔划重复,并且随后,针对下一字符矩阵再次开始。

墨通过墨供应系统在压力下输送到打印头,该墨供应系统通常收容在机柜的密封隔室内,该机柜包括用于控制电路和用户接口面板的单独隔室。该系统包括主泵,其通过过滤器从墨供应系统的罐吸取墨,并在压力下将其输送到打印头。当墨被消耗时,根据需要从可更换墨盒重新填充该罐,该墨盒通过供应导管可释放地连接到该罐。墨从该罐经由柔性输送导管供给到打印头。被回收槽捕获的未使用的墨滴通过泵经由返回导管再循环到该罐。每个导管中的墨流通常由电磁阀和/或其他类似部件来控制。

当墨循环通过系统时,由于溶剂蒸发,特别是对于在其于喷嘴和回收槽之间通过时已暴露于空气的再循环墨,以及从墨系统排出以保持平衡压力的空气,该墨有变稠的趋势。为了补偿这一点,根据需要从可更换溶剂盒将“补充”溶剂添加到墨,以便将墨粘度维持在期望的限度内。

在某些情况下,墨供应系统的溶剂损失及其随后的更换可能代表巨大的成本和环境污染的来源。也就是说,将溶剂蒸气排放到生产环境中可能是不期望的,并且可能对环境施加显著的环境健康限制。例如,可能需要附加的通风和/或环境监测,以便减轻与排放溶剂相关联的风险。

该溶剂还可用于在清洁循环中冲洗打印头的部件,例如喷嘴和回收槽。因此,典型的连续喷墨打印机具有可更换墨盒和可更换溶剂盒两者。

连续喷墨打印机内可使用各种类型的墨。所述墨可包括各种有机溶剂或溶剂混合物。墨可含有不同类型的着色剂。墨组分可根据各种特性而变化,例如所需的颜色、要对其上执行打印的表面、适合于特定应用环境的溶剂以及许多其他因素。

发明内容

除其他之外,本发明的一个目的在于提供一种连续喷墨打印机,其消除或减轻与已知的连续喷墨打印机相关联的一个或多个问题,无论是在本文中描述还是其他问题。

根据本公开的第一方面,提供了一种连续喷墨打印机,其包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力;以及回收槽流率控制系统,其配置成基于温度来控制沿所述回收槽管线的流体的流率。

通过基于温度控制沿回收槽管线的流体的流率,可调节流率以便补偿由于温度变化而可能发生的流率变化。以此方式,可降低不必要的高流率,以减少较低的操作温度下的溶剂损失,同时允许在较高温度下维持足够的流,以确保墨被可靠地吸入到回收槽中。流体(例如,吸入到回收槽开口中的新鲜空气)的流率可大体上维持在固定水平,而与温度无关。可控制流体的流率以便对温度(相对)不敏感。

可调节沿回收槽流动管线的一部分流动的流体的流率。可控制沿回收槽管线的流体的流率,以补偿在文丘里管内流动的流体的温度变化的影响。

回收槽流率控制系统可被配置成使得抽吸系统在第一(例如,高)温度下以第一抽吸配置(例如,高功率配置)操作,并且以在第二(例如,低)温度下以第二抽吸配置(例如,降低功率配置)操作,该第一温度高于第二温度。

所述第一抽吸配置和所述第二抽吸配置可被配置成使得如果使所述抽吸系统在所述第二温度下以所述第一抽吸配置操作,则沿所述回收槽的流体的流率将大于当使所述抽吸系统在所述第二温度下以所述第二抽吸配置操作时沿所述回收槽的流体的流率。

将理解的是,对于给定的抽吸配置,沿回收槽的流体的流率可基于许多因素而变化,例如温度、打印速率、墨类型、打印头定向等。第一抽吸配置和第二抽吸配置之间的比较旨在表明两种在其他方面等同的情况之间的回收槽流率的差异。也就是说,如果所有其他条件都相同,则在给定温度(例如,第二温度)下,第一抽吸配置将导致比第二抽吸配置大的回收槽流率。此外,虽然提供了关于第一配置和第二配置之间的差异的比较,但是当在第二温度下操作时,应当理解的是,在操作状况下,通常将使抽吸系统以第二抽吸配置操作。也就是说,提供使抽吸系统在第二温度下以第一抽吸配置操作的假设情况纯粹是为了提供比较示例。通过提供旨在在不同温度下使用的多种配置,可以“调低”回收槽抽吸速率,以避免或减少过量抽吸(以及随之而来的过量溶剂损失)。

换言之,当在打印机的正常操作范围内的给定温度下操作时,第一抽吸配置可被配置成使沿回收槽的流体的流率大于由以第二抽吸配置操作的抽吸系统引起的沿回收槽的流体的流率。因此,回收槽流率控制系统可被配置成使得抽吸系统在第一温度下以第一抽吸配置操作,并且在第二温度下以第二抽吸配置操作,该第二温度低于第一温度。

对于每个抽吸配置(例如,第一抽吸配置、第二抽吸配置等)都存在与温度和回收槽流率相关的特性。在每种情况下,该特性都呈现出回收槽流率随着温度升高而降低的趋势(在其他变量保持不变的情况下)。

第一温度和第二温度可以是指示在文丘里管内流动的墨的温度的温度。例如,可获得指示在文丘里管内流动的墨的温度的温度数据,然后所获得的温度数据被用于选择抽吸系统的适当配置。也就是说,回收槽流率控制系统可被配置成基于温度数据控制抽吸系统在第一抽吸配置和第二抽吸配置之间选择。可提供第三(或另一)抽吸配置,以用于在另外的温度下使用。对于每种配置可存在优选的操作温度范围。

尽管先前已理解,在较低温度下需要增加回收槽抽吸,以克服增加的墨粘度,但是已经认识到,实际上,可能优选在较低温度下减少抽吸(与温度之间没有进行配置变化的情况相比),从而避免过量抽吸和相关联的过量溶剂损失。

回收槽流率控制系统可包括具有多个流体路径配置的可控流体路径。

该多个流体路径配置中的每一个可被称为抽吸系统抽吸配置。

通过提供可控流体路径,可调整回收槽处的抽吸水平,从而调整回收槽流率。每种不同的配置可对应于不同的设置(例如,温度),并且可导致不同的回收槽流率降低。

不同的配置可包括单个路径内的不同限制水平和/或不同的路径配置。

所述多个流体路径配置中的每一个可对应于不同的回收槽流率降低。

回收槽流率控制系统可被配置成基于温度来选择该多个抽吸配置中的一个。可进行这样的选择以便减少过大的回收槽流率。也就是说,可进行选择以便选择提供足够但不过大的回收槽流率的配置。

可进行选择以便使得回收槽流率在正常打印操作期间落入可接受的回收槽流率范围内。也就是说,当打印机处于正常操作条件下时(例如,其中墨喷射由液滴发生器发射用于打印,并且大部分喷射被回收槽接收),回收槽流率控制系统可被配置成控制抽吸系统,以将回收槽流率维持在最低可接受水平以上,并且将过大的回收槽流率降低到该最低水平以上。

回收槽流率控制系统可被配置成控制抽吸系统以使回收槽流率具有在目标回收槽流率范围内的回收槽流率。该目标回收槽流率范围可包括最小回收槽流率。回收槽流率控制系统可被配置成控制抽吸系统以使回收槽流率不降至最小回收槽流率以下,并且最小化高于最小回收槽流率的过大回收槽流率。该最小回收槽流率可取决于各种系统参数,例如打印头定向、墨类型、湿度水平等。

对于给定温度,所述多个流体路径配置中的每一个可对应于沿回收槽管线的流体的不同流率。也就是说,与对于给定温度的正常或默认回收槽流率相比,对于每个配置的不同回收槽流率降低可提供不同的降低。在使用中,不同的流体路径配置中的每一个都可导致(或者可旨在导致)相似的回收槽流率。

可控流体路径可被配置成允许流体流动到文丘里管的抽吸端口。流体可被配置成直接流动到该抽吸端口,或者进入到连接到该抽吸端口的另一管线(例如,回收槽管线)。

以这种方式,附加流体可被提供给抽吸端口,这具有如下效果:限制在回收槽开口处感受到的真空力的强度,并且因此限制吸入到回收槽开口中的流体的速率。

文丘里管可包括多个抽吸端口。该多个抽吸端口中的第一个可连接到回收槽管线。该多个抽吸端口中的第二个可连接到可控流体路径。

抽吸端口可以是与连接到回收槽管线的抽吸端口相同或不同的抽吸端口。

可替代地,可使用回收槽管线中的限制装置来降低回收槽流率。也就是说,可控流体路径可包括回收槽管线中的可控限制装置。

根据本公开的第二方面,提供了一种连续喷墨打印机,其包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力;以及回收槽流率控制系统,其配置成控制沿所述回收槽管线的流体的流率。回收槽流率控制系统包括可控流体路径,其配置成允许墨流动到与文丘里管的抽吸端口流体连通的位置。

回收槽流率控制系统可被配置成基于温度来控制沿回收槽管线的流体的流率。

可控流体路径可具有多个流体路径配置。每种不同的配置可对应于不同的设置(例如,温度),并且可导致不同的回收槽流率降低。不同的配置可包括单个路径内的不同限制水平和/或不同的路径配置。

所述多个流体路径配置中的每一个可对应于不同的回收槽流率降低。

流体可被配置成直接流动到该抽吸端口,或者进入到连接到该抽吸端口的另一管线(例如,回收槽管线)。以这种方式,附加流体可被提供给抽吸端口,这具有如下效果:限制在回收槽开口处感受到的真空的强度,并且因此限制吸入到回收槽开口中的流体的速率。

文丘里管可包括多个抽吸端口。该多个抽吸端口中的第一个可连接到回收槽管线。该多个抽吸端口中的第二个可连接到可控流体路径。

抽吸端口可以是与连接到回收槽管线的抽吸端口相同或不同的抽吸端口。

这样的回收槽流率控制系统可被称为墨反馈系统。

可控流体路径可以是除了回收槽管线之外的。也就是说,到与文丘里管的抽吸端口流体连通的位置的墨流可以是除了由回收槽接收的任何墨之外的,并且与由回收槽接收的任何墨分开。可控流体路径和回收槽管线可在文丘里管的公共抽吸端口处或之前接合,或者可各自连接到文丘里管的分开的抽吸端口。以此方式,虽然文丘里管可根据端口配置接收一个或两个不同的流体流,但在每种情况下,提供了两个不同的流体路径。可控流体路径本身可包括多个流体路径。如此,可向文丘里管的抽吸端口(或多个抽吸端口)提供多于两个流体路径。

在本公开的第一方面或第二方面中的任一个的上下文中,可用上面描述的打印机来提供(单独地或以任何组合)以下特征。

可控流体路径可被配置成允许流体从打印机内的第一位置流动到与文丘里管的抽吸端口流体连通的第二位置。

该第一位置可以是打印机内的墨再循环路径内的位置。也就是说,第一位置可以是墨沿墨再循环路径连续地(或者至少在正常操作期间连续地)流动的位置。

该流体可包括墨。这样的回收槽流率控制系统可被称为墨反馈系统。

该流体可包括气体,例如空气和/或溶剂蒸气。该流体可包括墨和空气的混合物。

第一位置可以是墨供应系统内的位置。

第一位置可以是墨供应系统内的基本上处于大气压力的位置。

第一位置可以是墨供应系统内的墨再循环路径内的位置。例如,第一位置可以是除墨盒(或直接连接到墨盒的供应管线)之外的位置,因为这样的位置将包含有限的墨供应,并且有时可能是空的。另一方面,墨供应系统内的许多位置包含由于墨再循环(例如,经由回收槽管线和/或文丘里管)而持续补充的墨。

第一位置可选自以下中的一个:文丘里管到抽吸端口的输出部;打印机的墨供应罐;墨供应管线,其配置成将墨从墨供应罐输送到液滴发生器;以及液滴发生器组件。

第二位置可选自文丘里管的抽吸端口以及回收槽与抽吸端口之间的回收槽返回管线。

可控流体路径可配置成允许流体进入回收槽与抽吸端口之间的回收槽返回管线。

可控流体路径可被配置成允许流体在打印机壳体内的位置处进入回收槽和抽吸端口之间的回收槽返回管线。

可控流体路径可配置成允许流体从文丘里管的输出部流动到抽吸端口。

通过允许流体从文丘里管的输出部流动,不一定需要流体直接从文丘里管的输出部流动。相反,流体可从文丘里管的输出部经由出口管流动(例如,朝向墨供应系统内的墨供应罐),而设置另一管,以允许一些流体被转移到抽吸端口。文丘里管的输出部可被称为墨供应系统内的第一位置。抽吸端口可被称为第二位置。

打印机可包括墨供应罐。可控流体路径可被配置成允许流体从墨供应罐流动到抽吸端口。

墨供应罐可包含在打印机的壳体内,并且可被配置成接收文丘里管的输出(其包括墨、通过回收槽引入的夹带空气以及溶剂)。

允许从墨供应罐流动的流体可包括墨和/或空气。该空气可包括溶剂蒸气。

打印机可包括墨供应罐和墨供应管线,该墨供应管线配置成将墨从墨供应罐输送到液滴发生器。可控流体路径可配置成允许流体从墨供应管线流动到抽吸端口。

墨供应管线可从墨供应罐延伸至墨泵,该墨泵配置成将墨供应到液滴发生器。可控流体路径可被配置成允许流体从墨供应管线流动,该墨供应管线将墨从墨供应罐供应至墨泵至所述抽吸端口。

可控流体路径可被配置成允许流体在墨泵的输出之后从墨供应管线流动到抽吸端口。

墨泵可被配置成将墨供应到液滴发生器。已被墨泵泵送的一些(例如,一小部分)墨可被提供至抽吸端口,在那里其将具有如下效果:限制在回收槽处感受到的抽吸压力,从而降低回收槽流率。

可控流体路径可被配置成允许流体从液滴发生器或液滴发生器组件流动到抽吸端口。

可控流体路径可被配置成允许流体从清除管线流动,该清除管线配置成将墨从液滴发生器的清除端口输送到墨供应罐。可在清除管线内设置可控阀。

可控流体路径可被配置成允许流体从包括液滴发生器的组件流动到抽吸端口。该组件(即,液滴发生器组件)可包括液滴发生器(其包括具有已知声学特性的主体和喷嘴)、压电振荡器和清除端口。清除端口可由主体提供。

可控流体路径可被配置成允许空气从墨系统内的位置流动到抽吸端口。

空气可从墨供给罐内的位置或墨供给罐的通气口提供(即,反馈)。这样的空气将包含很大一部分溶剂蒸汽,因此将不会将附加的“新鲜”空气引入到墨系统,但仍然可允许在需要时降低回收槽流率。这样的回收槽流率控制系统可被称为空气反馈系统。

该空气可被允许流动到抽吸端口与脐带缆之间的回收槽管线内的位置。也就是说,空气再循环管线和回收槽管线之间的接合处可设置在打印机壳体内,而不是设置在打印头内。

回收槽流率控制系统可包括可控流限制器,其配置成改变回收槽与文丘里管的抽吸端口之间的回收槽管线中的限制。

也就是说,不是(或者甚至除了)引入附加的可控流体路径,而是可以限制回收槽管线,以可控地降低沿回收槽管线的流率。以此方式,可控制现有的回收槽流动路径,以形成可控流体路径。

这样的回收槽流率控制系统可被称为回收槽限制控制系统。

回收槽流率控制系统可被配置成控制由抽吸系统产生的吸力,以控制沿回收槽管线的流体的流率。

也就是说,吸力本身的水平可在源处改变(例如,通过改变抽吸系统内的一个或多个文丘里管的操作),而不是(或并且)改变暴露于回收槽管线的产生的吸力的量。

回收槽流率控制系统可被配置成控制由抽吸系统产生的吸力,以基于温度来控制沿回收槽管线的流体的流率。

根据本公开的第三方面,提供了一种连续喷墨打印机,其包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力;以及回收槽流率控制系统。回收槽流率控制系统被配置成控制由抽吸系统产生的吸力,以控制沿回收槽管线的流体的流率。

这样的回收槽流率控制系统可被称为文丘里管调整系统。

以下特征可与上面参考第一、第二和第三方面描述的连续喷墨打印机中的任一个组合(特别地,打印机包括基于温度控制的回收槽流率控制系统、其中向文丘里管的抽吸端口提供墨的回收槽流率控制系统或者其中控制由抽吸系统产生的吸力的回收槽流率控制系统)。

文丘里管可限定从文丘里管入口到文丘里管出口的主墨流动路径。在抽吸端口处产生的吸力可与沿主墨流动路径的墨流率具有预定关系。回收槽流率控制系统可被配置成控制沿主墨流动路径的墨流率。

回收槽流率控制系统可包括设置在文丘里管入口的上游的可控流限制装置。

可控流限制器可包括可变流限制装置(例如,连续可变流限制装置,诸如针阀),或多个离散的流率限制装置。可控流限制装置可被称为可控流体路径。

可控流限制装置可包括多个流体路径配置,每个配置提供不同的主墨流动路径限制。

抽吸系统可包括第二文丘里管,其配置成向回收槽管线施加第二吸力;其中,回收槽流率控制系统被配置成控制由文丘里管和第二文丘里管中的至少一个施加到回收槽管线的吸力。

两个(或更多个)文丘里管可彼此独立地控制,以可控地对回收槽管线施加吸力。以这种方式,吸力的水平可在源处改变(例如,文丘里管中的哪个文丘里管有助于施加在回收槽管线上的吸力。)

回收槽流率控制系统可包括第一配置和第二配置,在该第一配置中,文丘里管的抽吸端口耦接到回收槽管线,并且第二文丘里管的第二抽吸端口不耦接到回收槽管线,在该第二配置中,第二文丘里管的第二抽吸端口耦接到回收槽管线,并且文丘里管的抽吸端口不耦接到回收槽管线。

在第一配置和第二配置中的每一个中,抽吸端口中的另一个可与回收槽管线断开。以这种方式,可通过改变回收槽管线配置来施加不同的吸力,但无需调整通过文丘里管的主墨流,从而最小化对供应到喷嘴的墨流的稳定性的可能扰乱。

在第三配置中,两个抽吸端口都可耦接到回收槽管线。

回收槽流率控制系统可被配置成选择性地防止墨流过文丘里管和第二文丘里管中的至少一者。

以此方式,可通过禁用文丘里管中的一个或另一个来降低回收槽抽吸水平。

可控流体路径可包括多个单独可控的子路径。

子路径也可被称为路径段或部件,或者路径部分。可控流体路径可由多个子路径或路径部分构成,这些子路径或路径部分能够以多种方式(或配置)组合以便提供完整路径。

可控流体路径可包括三个单独可控的子路径。

该多个单独可控的子路径中的至少两个可并行配置。

每个单独可控的子路径可被独立地控制(例如,在打开和关闭状态之间切换),从而允许使用子路径的不同组合,由此提供多个不同的流体路径配置。每个单独可控的子路径可包括相应的通断阀。

可控流体路径可包括三个单独可控的并行子路径。

该多个单独可控的子路径中的每一个包括不同的流限制装置。

每个子路径的流限制装置可由孔的直径和/或长度确定,与连接到该孔的管线相比,该孔具有较窄的直径。每个限制装置的直径和/或长度可被选择成提供可控路径的一组预定的可能限制配置。

可控流体路径可包括三个单独可控的并行子路径,它们各自具有不同的流率限制装置。流率限制装置可包括具有精确控制的直径和/或长度的孔。可替代地,流率限制装置可包括一段管。也就是说,流率限制装置可简单地包括与打印机内使用的其他管道具有相同(或相似)直径的(相对长)的一段管,但具有足够的长度以提供可测量的限制水平。

可控流体路径包括至少一个阀,其配置成在可控流体路径具有第一配置的打开状态和可控流体路径具有第二配置的关闭状态之间切换。

这样的阀(即,具有“打开”或“关闭”状态的阀)可被称为两端口阀、2/2阀或“通断”阀。

可控流体路径可包括至少一个多路阀,其配置成使得流体沿可控流体路径具有第三配置的第一流体路径部分或可控流体路径具有第四配置的第二流体路径部分流动。

通过使用多路阀(例如,3/2阀),可以在不同的流体路径配置之间高效地选择。

可基于在文丘里管内流动的流体的温度来控制沿回收槽管线的流体的流率。

可基于在文丘里管内流动的流体的温度和由文丘里管产生的吸力之间的预定关系来控制沿回收槽管线的流体的流动速率。

该预定关系可在校准操作期间或通过建模来确定,并且可存储在打印机中,其中参考所存储的关系基于温度来确定回收槽流率控制系统的适当配置。

可基于温度数据来控制沿回收槽管线的流体的流率。

该温度数据可以是指示在文丘里管内流动的流体的温度的数据。指示在文丘里管内流动的流体的温度的数据可直接确定(例如,通过适当布置的传感器),或者可间接确定(例如,通过从一个或多个替代源获得数据,并且根据已知的关系,基于所获得的数据生成指示温度的所述数据)。

连续喷墨打印机还可包括温度传感器,其配置成生成指示温度的信号,所述温度数据基于所述信号生成。

温度传感器可被配置成生成指示打印机内的墨的温度的信号。温度传感器可被配置成生成指示文丘里管内的墨的温度的信号。

温度传感器可被配置成生成指示液滴发生器处的墨的温度的信号。温度传感器可被配置成生成指示打印机墨系统的部件的温度的信号。温度传感器可被配置成生成指示包含打印机的部件(例如,以下一个或多个:控制电子设备、墨供应系统、墨泵、墨储存罐、墨盒、溶剂盒)的壳体内的温度的信号。

温度传感器可被配置成测量靠近打印机的环境温度。

回收槽流率控制系统可被配置成获得指示第一位置处的温度(例如,环境温度,或打印机壳体内的位置处的温度)的温度数据,并且基于存储的关系来处理所述温度数据,以生成指示墨温度的数据。所存储的关系可包括允许将第一位置处的温度映射到墨温度的偏移和/或校准数据。

回收槽流率控制系统可被配置成当满足预定条件时具有第一配置,并且当不满足预定条件时具有第二配置。

该预定条件可基于一个或多个操作特性(例如,温度、粘度、故障条件等)。该第一配置可以是可禁用回收槽流率降低(使得回收槽流率具有默认高值)。因此,如果满足条件(例如,如果粘度过低,和/或如果温度过低,和/或如果存在故障状况,则可禁用主动流率控制。另一方面,如果不满足预定条件,则可选择第二配置,并且可执行主动流率控制(例如,基于温度)。在第二配置中,可选择几种不同子配置(例如,限制水平或可控流动路径配置)中的一者。

回收槽流率控制系统可被配置成基于墨数据来控制沿回收槽管线的流体的流率。

该墨数据可以是指示墨的类型和/或墨内包含的溶剂的类型的数据。墨的类型可用于确定文丘里管的特性(例如,吸力和墨流率之间的关系)。所确定的特性可用于基于温度(例如,墨温度)来选择适当的控制设置。

回收槽流率控制系统可被配置成基于墨粘度数据来控制沿回收槽管线的流体的流率。

回收槽流率控制系统可被配置成如果墨粘度数据满足预定条件(例如,粘度高于或低于阈值,或者在预定粘度范围之外),则禁用主动流率控制。

回收槽流率控制系统可被配置成基于系统操作压力来控制沿回收槽管线的流体的流率。

该系统操作压力可调节。墨泵可被配置成以预定的系统操作压力向打印头供应墨。系统操作压力可基于打印机配置来确定。

回收槽流率控制系统可被配置成基于打印机配置数据来控制沿回收槽管线的流体的流率。

例如,打印机配置数据可包括以下一项或多项:打印头定向、打印头高度、脐带缆长度。例如,打印机配置数据可包括系统操作压力数据。

回收槽流率控制系统可被配置成基于指示沿回收槽管线的流体的流率的数据来控制可控流体路径的配置。

也就是说,可提供反馈控制,从而允许直接或间接监测流率,并且将监测的数据用于控制可控流体路径的配置。

回收槽流率控制系统可被配置成以切换频率在第一配置和第二配置之间切换可控流体路径的配置,其中,切换占空比被改变以控制沿回收槽管线的流体的流率。

也就是说,可使用基于脉冲宽度调制(PWM)的控制方案来调节回收槽流率。PWM可应用于墨反馈系统、回收槽限制控制系统、空气反馈系统或文丘里管调整系统。

回收槽流率控制系统可包括手动控制接口。

该手动控制接口可允许回收槽流率控制系统配置成特定配置。手动控制接口可允许可控流体路径被配置成具有手动选择的配置(例如,从多个可用的流体路径配置中选择)。

手动控制接口可允许自动控制(例如,基于温度,或者一个或多个其他变量)被禁用或超控。

连续喷墨打印机可包括控制器,其配置成控制回收槽流率控制系统。

连续喷墨打印机还可包括打印头,其可操作以从墨供应系统接收墨以用于打印。打印头可包括所述液滴发生器和所述回收槽。打印头可经由脐带缆连接到墨供应系统。

所述墨喷射可以是配置成形成分立液滴流的调整墨喷射。回收槽可被配置成接收打印不需要的液滴。

连续喷墨打印机可以是静电偏转连续喷墨打印机,其配置成选择性地使墨喷射内的墨滴带电,并且使带电液滴在静电场中偏转。液滴可被选择性地并且在一些情况下可变地带电,其中每个特定液滴的带电基于待打印的图案来确定。

连续喷墨打印机还可包括:至少一个充电电极,其配置成在墨滴上感生出电荷;以及至少一个偏转电极,其配置成产生所述静电场。

打印头可包括所述充电电极。打印头可包括所述至少一个偏转电极。打印头可包括两个偏转电极。

连续喷墨打印机可被配置成使带电液滴偏转一定量,以便在期望的打印位置处撞击基材,以打印待打印的图案。

连续喷墨打印机可被配置成允许不带电的液滴行进至回收槽。

未打印的墨滴可再循环到墨供应系统。

连续喷墨打印机可包括墨供应罐。打印机可包括墨供应管线,其配置成将墨从墨供应罐输送到液滴发生器。

连续喷墨打印机可包括墨泵,其配置成将墨从墨罐供应到液滴发生器。墨泵还可被配置成将墨从墨罐供应到文丘里管。以此方式,可通过文丘里管产生回收槽真空,其中(主)墨泵被操作以产生墨供应(以正压)和回收槽真空(以负压)两者的驱动。

根据本公开的另一方面,提供了一种操作上述任何连续喷墨打印机的方法。

根据本公开的另一方面,提供了一种操作连续喷墨打印机的方法,所述打印机包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;以及抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力。

根据本公开的另一方面,提供了一种操作连续喷墨打印机的方法。该方法包括:通过墨供应系统将墨供应至液滴发生器;通过液滴发生器接收来自墨供应系统的墨;以及通过液滴发生器产生用于打印的墨喷射。该方法还包括通过回收槽接收该喷射的打印不需要的部分。该方法还包括通过连接到回收槽的回收槽管线将未打印的墨返回到墨供应系统。该方法还包括通过包括文丘里管的抽吸系统的抽吸端口对回收槽管线施加吸力。该方法还包括基于温度来控制沿回收槽管线的流体的流率。

以下特征可与任何上述方法组合。

该方法可包括基于温度来控制沿回收槽管线的流体的流率。

抽吸系统可具有第一抽吸配置和第二抽吸配置。

基于温度来控制沿回收槽管线的流体的流率可包括使得抽吸系统在第一温度下以第一抽吸配置操作,并且在第二温度下以第二抽吸配置操作,该第一温度高于第二温度。所述第一抽吸配置和所述第二抽吸配置可被配置成使得如果使所述抽吸系统在所述第二温度下以所述第一抽吸配置操作,则沿所述回收槽的流体的流率将大于当使所述抽吸系统在所述第二温度下以所述第二抽吸配置操作时沿所述回收槽的流体的流率。

操作连续喷墨打印机的方法还可包括获得指示在文丘里管内流动的墨的温度的温度数据。操作连续喷墨打印机的方法还可包括基于所述温度数据来控制沿回收槽管线的流体的流率。

该温度数据可直接指示在文丘里管内流动的墨的温度(例如,来自设置在文丘里管内或靠近文丘里管的温度传感器),或者间接指示在文丘里管内流动的墨的温度(例如,来自设置在打印机内其他地方或靠近打印机的温度传感器)。该温度数据可从外部源(例如,工厂温度读数)接收。

操作连续喷墨打印机的方法还可包括获得指示温度数据与回收槽流率控制系统的配置之间的关系的关系数据。操作连续喷墨打印机的方法还可包括基于所述温度数据和所述关系数据来确定回收槽流率控制系统的配置。操作连续喷墨打印机的方法还可包括将回收槽流率控制系统配置成具有所确定的配置。

回收槽流率控制系统的配置可包括可控流体路径配置。

操作连续喷墨打印机的方法还可包括获得指示打印机的特性的数据。操作连续喷墨打印机的方法还可包括基于指示打印机的特性的所述数据来确定(或选择)回收槽流率控制系统的配置。操作连续喷墨打印机的方法还可包括将回收槽流率控制系统配置成具有所确定的配置。

所述确定或选择可包括基于温度来选择多个抽吸配置中的一个。可进行这样的选择以便降低过大的回收槽流率。也就是说,可进行选择以便选择提供足够但不过大的回收槽流率的配置。

可进行选择以便使得回收槽流率在正常打印操作期间落入可接受的回收槽流率范围内。也就是说,当打印机处于正常操作条件下时(例如,其中墨喷射由液滴发生器发射用于打印,并且大部分喷射被回收槽接收),回收槽流率控制系统可被配置成控制抽吸系统,以将回收槽流率维持在最低可接受水平以上,并且将过大的回收槽流率降低到该最低水平以上。

所述确定可基于指示打印机的特性的所述数据和所述关系数据。所述关系数据可基于所述配置数据来获得。例如,可基于打印机的配置(例如,打印头定向或高度,或脐带缆长度)或者另一特性(例如,墨类型和/或粘度)来获得适当的关系数据。

根据本公开的另一方面,提供了一种操作连续喷墨打印机的方法,所述打印机包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力;以及回收槽流率控制系统,其配置成控制沿所述回收槽管线的流体的流率,所述回收槽流率控制系统包括可控流体路径,所述可控流体路径配置成允许墨流动到与所述文丘里管的抽吸端口流体连通的位置。该方法包括确定可控流体路径的配置,以及将可控流体路径配置成具有所确定的配置。

该方法还可包括配置可控流体路径,以使回收槽流率具有处于目标回收槽流率范围内的回收槽流率。目标回收槽流率范围可包括最小回收槽流率。该方法还可包括配置可控流体路径,以使回收槽流率不降至最小回收槽流率以下,并且最小化高于最小回收槽流率的过大回收槽流率。

所述确定可包括获得温度数据,并且基于所述温度数据来确定可控流体路径的所述配置。

所述确定和/或所述配置可由打印机的控制器(例如,基于温度传感器数据或接收到的温度数据)或由打印机的操作者来执行。

根据本公开的又一方面,还提供了一种操作连续喷墨打印机的方法,所述打印机包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力;以及回收槽流率控制系统。该方法包括控制由抽吸系统产生的吸力,以控制沿回收槽管线的流体的流率。

所述控制由抽吸系统产生的吸力可包括确定目标抽吸系统配置,以及将抽吸系统配置成具有所确定的配置。

所述确定可包括获得温度数据,并且基于所述温度数据来确定所述目标可控流体路径配置。

所述确定和/或所述配置可由打印机的控制器(例如,基于温度传感器数据或接收到的温度数据)或由打印机的操作者来执行。

将领会到的是,上面参考各种连续喷墨打印机的方面描述的任何特征都旨在与上面描述的方法组合。

根据本公开的又一方面,提供了一种修改连续喷墨打印机的方法。所述方法包括提供连续喷墨打印机,所述连续喷墨打印机包括:墨供应系统;液滴发生器,其配置成从所述墨供应系统接收墨并且产生用于打印的墨喷射;回收槽,其配置成接收所述喷射的打印不需要的部分;回收槽管线,其连接到所述回收槽,并且配置成将未打印的墨返回到所述墨供应系统;以及抽吸系统,其包括具有抽吸端口的文丘里管,所述抽吸端口配置成对所述回收槽管线施加吸力。该方法还包括将回收槽流率控制系统安装在所述打印机中。该回收槽流率控制系统包括具有多个流体路径配置的可控流体路径。每个配置可使抽吸系统在回收槽管线上施加不同的吸力。

每个配置可使抽吸系统在回收槽管线上施加吸力,该吸力配置成对于给定的温度引起不同的回收槽流率。

回收槽流率控制系统可被配置成基于温度来控制沿回收槽管线的流体的流率。

回收槽流率控制系统可被配置成使得抽吸系统在第一(例如,高)温度下以第一抽吸配置(例如,高功率配置)操作,并且以在第二(例如,低)温度下以第二抽吸配置(例如,降低功率配置)操作,该第一温度高于第二温度。

所述第一抽吸配置和所述第二抽吸配置可被配置成使得如果使所述抽吸系统在所述第二温度下以所述第一抽吸配置操作,则沿所述回收槽的流体的流率将大于当使所述抽吸系统在所述第二温度下以所述第二抽吸配置操作时沿所述回收槽的流体的流率。

安装在连续喷墨打印机中的回收槽流率控制系统和/或可控流体路径可包括上文结合本公开的任何前述方面描述的一个或多个特征。也就是说,通过以所描述的方式修改连续喷墨打印机,可提供根据第一、第二或第三方面(具有或不具有其各种可选特征)中的任一者的连续喷墨打印机。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例,附图中:

图1示意性地图示了连续喷墨打印机;

图2示意性地图示了图1的连续喷墨打印机的流体系统;

图3示意性地图示了图1的连续喷墨打印机的抽吸系统;

图4示意性地图示了图1的连续喷墨打印机的控制系统;

图5示意性地图示了具有不同墨类型的图1的连续喷墨打印机的抽吸系统的特性;

图6示意性地图示了具有不同文丘里管配置的图1的连续喷墨打印机的抽吸系统的特性;

图7示意性地图示了具有不同打印头配置的图1的连续喷墨打印机的抽吸系统的特性;

图8示意性地图示了用于图1的连续喷墨打印机中的回收槽流率控制系统的一部分;

图9示意性地图示了图8的回收槽流率控制系统的特性;

图10示意性地图示了用于图1的连续喷墨打印机中的替代性回收槽流控制系统的一部分;

图11示意性地图示了用于图1的连续喷墨打印机中的替代性回收槽流控制系统的一部分;

图12示意性地图示了操作图1的连续喷墨打印机中的回收槽流率控制系统的方法;以及

图13示意性地图示了在图1的连续喷墨打印机中安装回收槽流率控制系统的方法。

在附图中,相同的部分由相同的附图标记来表示。将领会到的是,附图仅用于说明目的,并且可能未按比例绘制。

具体实施方式

图1示意性地图示了喷墨打印机1。打印机1包括通过脐带电缆7连接到打印头5的打印机主体3。打印机主体3可包括墨供应系统和打印机控制器,并且打印机主体3可具有供操作者使用的显示器9(例如,触摸屏)。打印头5被布置成在基材上打印,例如在沿生产线13移动的物品11的表面上打印。

现在参考图2,示出了图1的喷墨打印机的流体系统的简化示意图。喷墨打印机1包括容纳在打印机主体3内的墨供应系统15。墨供应系统包括墨供给罐17(其也可称为墨供应罐),其配置成沿墨汲取管线19供应墨。墨由泵21从供给罐17抽出,其中墨还通过过滤器23,以去除包含在墨供给罐内的任何颗粒。阻尼器25设置在泵之后,以减少墨供应内的墨压力的波动。阀27设置在阻尼器25之后。墨供应管线28被配置成将墨从墨供应系统15沿脐带缆7运送到打印头5。墨供应管线28经由泵21、阻尼器25和阀27连接到墨汲取管线19。墨供应管线28和墨汲取管线19协作,以将墨从墨供给罐17输送到打印头5,并且可被统称为墨供应管线28。阀27被配置成控制向打印头5的墨供应。压力传感器29连接到墨19,并被配置成监测泵21的出口处的压力。泵21可作为恒压泵操作(即,该泵被控制为维持恒定的输出压力)。

墨供应系统15还包括可连接到相关联的墨盒33的墨盒连接件31以及可连接到相关联的溶剂盒37的溶剂盒连接件35。墨盒33和墨盒连接件31被连接到墨再填充管线41,从而允许借助泵45(例如,输送泵)通过阀43吸取墨,并将墨供给到墨供给罐17。

类似地,溶剂盒37和溶剂盒连接件35被连接到溶剂再填充管线49,从而允许溶剂在泵45的影响下经由阀51供给到墨供给罐17。阀43、51中的每一个可独立地操作,从而允许在泵45的控制下彼此独立地将墨或溶剂供应到墨供给罐。

在一些配置中,可设置墨储存器和/或溶剂储存器(未示出),以在盒33、37与相应的再填充管线41、49之间临时储存墨或溶剂。

如上所述,墨沿墨汲取管线19和墨供应管线28经由脐带缆7被供给到打印头5。在打印头5内,墨被提供给液滴发生器55。墨在压力下(在泵21的影响下)被提供给液滴发生器,并且被促动通过液滴发生器55的喷嘴,从而形成喷墨57。喷墨57开始为恒定的墨流,并且在表面张力和在液滴发生器55中施加的振动(例如,通过压电振荡器)的影响下,逐渐分成一系列墨滴59,所述墨滴59继续沿喷墨57的方向行进。

在一些打印机(例如,图2中所示的打印机)中,清除管线58被连接到液滴发生器。清除管线58可连接到液滴发生器55的清除端口。液滴发生器55可被设置为液滴发生器组件的一部分,该液滴发生器组件包括具有已知声学特性的液滴发生器主体和压电振荡器。清除端口可由该主体提供,或者由连接到该主体的单独部分提供。清除管线58允许墨经由清除孔从液滴发生器中流出,而不通过喷嘴,并且允许清洁液滴发生器。清除管线58从液滴发生器55沿脐带缆7延伸,并且根据操作阶段将墨(或溶剂)返回到墨供给罐17。一个或多个阀(未示出)可被设置在清除管线58内。将理解的是,清除管线不是必需的,并且在一些打印机中可省略。

在从液滴发生器55的喷嘴喷出后不久,喷墨57通过充电电极61。连续喷墨57分成液滴59的点被布置成发生在充电电极61内。所述墨为电子导电液体,并且液滴发生器通常被保持在固定(例如,接地)电势。将可变电压施加到充电电极61,从而使得在从墨滴发生器55朝向充电电极61延伸的连续墨流上感生出电荷。当连续墨流(即,喷墨57)分成墨滴59时,在单独的液滴从主墨流57“脱离”时,在液滴内的墨上感生出的任何电荷被捕获。以此方式,可变电荷可被施加到墨滴流59内的每个墨滴。

然后墨滴流59继续从充电电极61通过偏转电极63、65之间。偏转电极中的第一个偏转电极63保持在第一电压,而偏转电极中的第二个偏转电极65保持在第二电压,其中在偏转电极63、65之间建立大电势差(例如,8-10kV)。在一些系统中,一个电极可被维持在接地电势,而另一个电极被保持在高(正或负)电压(相对于地)。在其他系统中,一个电极被保持在负电压(相对于地),并且另一个电极被保持在正电压(相对于地)。在偏转电极63、65之间建立的场使得任何带电液滴(即,已经通过充电电极61而带电的那些液滴)偏转。以此方式,基于由电极61施加的可变电荷,可选择性地(并且可变地)引导液滴59离开它们从液滴发生器55的喷嘴发射所沿的路径。

通过偏转场而未被偏转的液滴行进至回收槽67。回收槽67包括液滴进入到的孔口。回收槽67连接到回收槽管线69,该回收槽管线69从回收槽延伸回到墨系统15。阀71可选地设置在回收槽管线69内,从而使得管线能够打开和关闭。通过抽吸系统对回收槽管线69施加吸力,以便沿该管线将墨从回收槽朝向墨系统15吸回。

在许多喷墨打印机中,该吸力由包括文丘里管73(其也可称为喷射泵)的抽吸系统提供。文丘里管73设置在墨系统15内,并且被配置成从文丘里管供应管线75接收来自墨泵21的加压墨流,该文丘里管供应管线75在泵21之后(但在阻尼器25之前)从墨供应管线28分支。从文丘里管供应管线75流过文丘里管73的墨在其通过文丘里管73之后经由墨返回管线77返回到墨供给罐17。文丘里管供应管线75可由阀(未示出)控制(例如,限制或选择性地阻断),该阀可放置在点A3处。

墨泵可作为压力控制泵来操作,这意味着通过该泵的墨流率将根据需要调整以维持泵出口处的目标压力(例如,如由压力传感器29监测)。墨泵21可被配置成以预定系统操作压力向打印头供应墨,该预定系统操作压力可基于打印机配置(例如,喷嘴几何形状)来确定。例如,具有75μm的直径的喷嘴可能比具有62μm的直径的喷嘴需要更低的操作压力,以实现类似的喷射性能(例如,墨滴分解位置或到分解的飞行时间)。系统操作压力也可根据其他系统参数(例如,墨类型、粘度)而变化。

如图3中示意性示出的,文丘里管73包括入口73a,墨从文丘里管供应管线75流过该入口73a。墨从入口73a流过流限制装置73b。流限制装置73b包括墨流过的孔,从而形成文丘里管喷墨73c。入口73a可具有大约4mm的孔径,其中流限制装置73b具有大约0.7mm的孔径和大约1至15mm的长度。

与入口区域73a内的墨速度相比,喷墨73c内的墨速度增加。墨速度在出口区域73d中再次减慢,该出口区域73d可具有大约4mm的孔径。出口区域73d连接到墨返回管线77。经由入口73a、流限制装置73b、出口区域73d和墨返回管线77的来自文丘里管供应管线75的墨流可被称为主墨流动路径。

由于伯努利原理,高速喷墨73c内的压力相对于入口73a内的压力减小。由于该低压,在喷墨73c周围形成低压区域73e。低压区域73e具有负表压。

开口73f设置在流限制装置73b下游的文丘里管73的壳体内。开口73f从设置在文丘里管73的主体上的抽吸端口78通至低压区域73e。

在使用中,回收槽管线69经由抽吸端口78和开口73f连接到低压区域73e。以此方式,在文丘里管73内产生的低压区域73e用于对回收槽管线69施加吸力。该吸力与沿主墨流动路径的墨流流率具有预定关系(对于文丘里管的给定设计)。

将使流入到回收槽67中的任何墨沿回收槽管线69流动,并且最终将被吸入到文丘里管73(经由抽吸端口78)中,并将经由出口73d离开文丘里管,并且将在返回到墨供给罐17之前沿返回管线77传递。

通过以这种方式使用文丘里管(即,作为喷射泵),可设计一种系统,其中主系统墨泵21可产生正压(例如,用于向打印头供应墨)和负真空压力(例如,用于提供回收槽抽吸)两者。

将理解的是,术语“负真空压力”和“负压力”意指低于大气压力的压力,其中负压差或表压在所关注区域和周围环境(其处于大气压力下)之间建立。

将理解的是,文丘里管的设计和配置将取决于许多系统参数,并且不需要精确地符合上述配置和尺寸。

除了经由回收槽67再循环的未打印墨滴之外,吸入到回收槽67中的任何空气也将被输送到文丘里管73,在那里其将被墨流夹带,并且随后将传递到墨供给罐17。墨供给罐17通过排气口79排出,从而防止在墨罐17内积聚过大的压力。然而,将理解的是,经由排气口79排出空气可能导致溶剂蒸气被排出到外部环境,这可能是不期望的(例如,因为溶剂将需要更换,并且可能对环境造成损害)。

在一些实施例中,捕获罐80可被连接到排气口79,以从排出的空气捕获溶剂。捕获罐80可包括冷凝器。捕获的溶剂可返回到墨供应系统15内的另一个位置,例如墨供给罐17,并且可被连接到泵45。

如上所述,阀27被配置成防止墨供应管线28持续打开。然而,由于阀27设置在具有文丘里管供应管线75的分支的下游,因此即使当阀27关闭时,在泵21操作时,墨流也将沿文丘里管供应管线75流过文丘里管73,从而导致吸力被施加到回收槽管线69。以此方式,即使当墨未被供应到墨打印头5时,也可施加回收槽管线69的抽吸。当然,也可操作阀57来阻塞回收槽管线,这意味着可独立于文丘里管73来控制回收槽抽吸。

虽然上面描述了泵45被操作以从墨和溶剂盒33、37传递墨或溶剂,但是在替代布置结构中,上述文丘里管73可被操作以用于此目的,其中提供附加的抽吸端口(或回收槽管线69中的分支)以从相应的盒吸取流体并将其输送到墨供给罐17。可替代地,泵45可被实施为完全独立于文丘里管73操作的附加的文丘里管。

除了包括墨供应管线28、清除管线58和回收槽返回管线69的从墨系统到打印头的流体管线之外,还可有收容在将墨供应系统15连接到打印头5的脐带缆7内的附加的流体连接。例如,可设置空气再循环管线,以将溶剂饱和空气提供至靠近回收槽入口的回收槽返回管线69,例如,如GB 2,447,919中所述。

图4示意性地示出了用于打印机1的控制系统。主体3包含上面参考图2描述的墨供应系统15。主体3还收容控制器81,其配置成提供控制信号,以控制墨供应系统15的各种致动器(例如,阀和泵)。控制器81还被配置成控制打印头的电气部件,例如液滴发生器55、充电电极61和偏转电极63、65。用于打印头的电气部件的控制信号通过电线82(其可包括运送不同类型的电信号和/或供应的多个线)运送。电线82沿脐带缆7从控制器81传递达打印头5。

控制器81还可被配置成从打印头5接收一个或多个反馈信号。特别地,控制器可从包含在打印头5内的各种传感器接收传感器信号。这样的传感器可包括一个或多个定相传感器,其被配置成当墨滴从墨滴发生器55沿打印头经过时监测墨滴的相位,从而允许精确地控制施加到充电电极61的信号的定相。还可包括另外的传感器,例如以下一种或多种:墨累积传感器(配置成检测打印机表面上的墨的累积,例如在回收槽67周围)、温度传感器(例如,用于指示墨温度)、电流或电压传感器(例如,用于检测电气短路)以及粘度计(用于感测墨粘度)。

控制器81还被配置成根据需要从接口9接收输入以及向接口9显示信息。当然,控制器还可被配置成与不同的I/O装置相互作用,并且可附加地经由网络接口装置83(例如,调制解调器)连接到网络,从而允许远程访问和/或控制打印机1。网络接口还允许将数据从控制器81提供至外部监测系统。

控制器还可包括回收槽流率控制器84,其在下面更详细地描述。

将领会到的是,控制器81可采用任何适当的形式。特别地,控制器81可包括:一个或多个处理部件,例如微处理器;以及其他相关部件,例如存储器和/或接口模块。此外,打印机1的不同控制功能可由不同的子控制器来执行,这些子控制器可设置在单个控制板上,或者可设置在打印机1内的不同位置。因此,控制器81可包括多个单独的子控制器或处理器。控制器81还可被配置成经由设置在打印机壳体3或打印头5内的电压转换器来控制和/或产生用于偏转电极的高电压信号。这些部件不在本文中详细描述,因为它们是工业喷墨打印机的常见部件。

一个或多个温度传感器85也可设置在打印机1内,并且可被配置成提供温度信号作为输出,该温度信号被传递到控制器81。控制器可被配置成接收该温度信号,并且基于该温度信号生成温度数据。温度数据可以是指示打印机1的特定部件的温度的数据。例如,温度数据可指示收容在控制器81的控制板上的部件的温度,或者可替代地指示在文丘里管73内流动的流体的温度。替代地或附加地,可设置一个或多个另外的温度传感器。温度传感器可生成指示环境温度的数据。可替代地,控制器81可从外部源(例如,工厂控制系统)接收指示环境温度的数据。

如上所述,在正常操作中,从墨滴发生器55的喷嘴发射连续墨滴流59。通常,仅一小部分墨滴用于打印,这意味着大部分(可能非常大数量)的发射墨滴被回收槽67捕获。还如上所述,由文丘里管73施加到回收槽管线69的吸力导致新鲜空气从打印头5周围的区域被吸入到回收槽67中。为了避免墨系统15内的压力显著积聚,过量的空气经由排气口79排出。

已经认识到,由于文丘里管73产生的吸力而被吸入到回收槽中的空气的速率很大程度上取决于温度。更具体而言,要理解的是,由于低压区域73e中的溶剂的蒸气压与温度之间的关系,吸入到回收槽中的空气的速率随着温度升高而降低。沿回收槽的流体流率还是墨类型的函数。更具体而言,墨所基于的溶剂的类型对沿回收槽流动的流体的速率具有显著影响。

当配置上述类型的喷墨打印机时,文丘里管73通常将以如下方式设计,即:使得对于给定墨类型的所有推荐操作温度,沿回收槽管线69的流体流率足以避免墨从回收槽开口67溢出。

此外,打印机通常被设计成在基本上所有配置中可靠地操作。也就是说,打印机将被设计成使得对于批准的墨并且在批准的温度范围内,足够的流体被吸入到回收槽管线69中,以便确保在除了例外情况(例如,在发生诸如堵塞的故障的情况)之外的所有情况下,基本上所有到达回收槽67的墨都被回收槽管线69吸走。

图5示意性地图示了当利用特定的文丘里管几何形状和打印头布置结构操作时,对于各种不同的墨(墨1;墨2;墨3;墨4),相对于环境温度(x轴;摄氏度)绘制的每单位时间吸入是回收槽中的空气体积(y轴;mL/min)。在每种情况下,随着温度升高,气流流率显著下降,尽管变化速率以及起点和终点不同。

还将领会到的是,如果沿回收槽管线69的流体流率降低到临界阈值以下,则进入回收槽67的墨可能不会被移除。在这种情况下,墨将不再被吸离回收槽67,而是可能从回收槽溢出,从而导致墨沉积在回收槽周围并可能从打印头5泄漏。

气流阈值AF在图5的图表中用水平线表示。这表示无论打印头定向、脐带缆长度和打印头高度如何,要确保基本上所有墨都从回收槽移除所需的气流流率。因此,AF可代表设计目标回收槽空气流率,其在大多数温度下仍将足以适用于大多数墨。

可以看到,对于具有高于大约32℃的墨操作温度的所示文丘里管几何形状,不能保证当使用墨2时所有墨都将被回收槽可靠地捕获。如此,墨2可能不推荐在高于此温度的情况下使用。墨2具有丙酮基。另一方面,墨3具有在高达50℃的所有温度下允许可靠的回收槽操作的特性(对于相同的文丘里管几何形状和打印头配置)。墨3具有MEK基。墨1似乎在大约42℃以下允许可靠的回收槽操作,并且具有乙醇/丙酮基。墨4似乎在所有温度下允许可靠的回收槽操作,并且具有DEK/乙醇基。

图6示意性地图示了当利用多种不同的文丘里管几何形状(文丘里管A;文丘里管B,如图5中所示;文丘里管C)操作时,对于给定的墨(来自图5,墨3)相对于温度(x轴;摄氏度)绘制的每单位时间吸入到回收槽中的空气体积(y轴;mL/min)。在每种情况下,随着温度升高,气流流率显著下降,尽管变化速率以及起点和终点不同。再次示出了气流阈值AF。将领会到的是,文丘里管的设计将随一个系统到另一个系统而变化,并且在某些情况下,特定文丘里管可能永远不会提供足够的吸力来可靠地从回收槽移除墨(例如,文丘里管C),而另一个文丘里管(例如,文丘里管A)可在所有温度下提供过量吸力。

图7示意性地图示了当利用特定的文丘里管几何形状但利用不同的打印头配置操作时,对于给定的墨(来自图5,墨3)相对于温度(x轴;摄氏度)绘制的每单位时间吸入到回收槽中的空气体积(y轴;mL/min)。在每种情况下,随着温度升高,气流流率显著下降,尽管变化速率以及起点和终点不同。在最佳情况配置中,其具有短脐带缆(例如,2m)和与打印机机柜水平定位的最佳定向的打印头,气流范围从5℃下大约215mL/min到50℃下大约125mL/min。另一方面,在最坏情况配置中,其具有长脐带缆(例如,6m)以及位于打印机机柜下方的水平处的非最佳定向的打印头,气流范围从5℃下大约160mL/min至50℃下大约90mL/min。除了气流的该范围之外,不同打印机之间的容差也可能会导致性能的进一步变化(例如,在所有温度下性能的降低)。因此,将领会到的是,当打印头配置改变时,对于给定的墨和文丘里管设计的回收槽气流流率将变化。如此,系统通常将被设计为适应最坏(合理)情况配置。

一般而言,将领会到的是,另外不同的墨组分和溶剂基、文丘里管设计和打印头配置将导致不同的温度特性。然而,在每种情况下,这种特性将会存在,并且可通过监测在不同温度下沿回收槽的空气流率(例如,通过在回收槽管线中设置流量计,或者通过将打印机连接到具有合适传感器的测试组件)来建立。可替代地,可使用建模,以基于不同温度下溶剂的蒸气压来预测空气流。气流流率被理解为根据溶剂的蒸气压(其本身是温度的函数)而变化。因此,可在此基础上进行建模,还考虑到系统设计参数(例如,墨流率、文丘里管设计等)。

因此,对于每种配置,都将存在一特性(例如,打印机的特性)。指示该特性的数据可被存储在打印机中以供后续使用。

如上所述,当配置喷墨打印机时,文丘里管73通常将以如下方式设计,即使得对于所有推荐的操作配置、温度和墨类型的组合,沿回收槽管线69的流体流率足以避免墨从回收槽开口67溢出。

然而,已经认识到,通过设计用于最坏情况场景的墨回收系统,在大多数操作环境中,由回收槽管线67提供的吸力远超过所需的吸力。例如,对于配置成在10℃至40℃的温度范围内利用特定墨操作但是通常以大约18℃操作的打印机,对于大部分操作时间,施加到回收槽的抽吸速率将远超过从回收槽开口67清除墨所需的速率。如果操作环境的温度升高至更接近40℃的操作阈值,则抽吸速率将降低,使得其变得更接近清除流入到回收槽67中的墨所需的速率AF。然而,这种情况在现实中将很少发生,并且在许多打印机的操作寿命期间可能永远不会发生。此外,当使用某些墨(例如,图5中所示的墨4)时,过量气流在所有温度下都是可能的。

为了解决抽吸系统的这种明显的过性能问题,已经认识到,可以在大多数操作状况下降低沿回收槽管线的流体流率,而不会负面地影响打印机的性能。实际上,如果施加至回收槽管线69的抽吸水平降低,则流入到回收槽管线中的空气速率也将降低,从而降低溶剂经由排气口79从系统排出的速率。也就是说,通过明显降低系统性能,可显著降低溶剂损失的速率,从而在溶剂损失方面为总体系统性能提供潜在的显著改进,并且因此在运行成本和环境影响方面提供潜在的显著改进。

如上所述,已经发现,存在文丘里管的操作特性对温度的显著依赖性(即,回收槽流率和温度之间的关系)。这种依赖性(其可通过测量或建模来确定)可用于提供用于确定何时可降低文丘里管73的(过度)性能的机制。

本公开提供了一种回收槽流率控制系统,其被配置成例如基于温度来控制或调节沿回收槽管线的流体流率。

例如,温度传感器85可被配置成生成指示文丘里管73内的墨的温度的数据。然后,可使用该温度数据来确定可安全地降低流率的量。

可替代地,可使用随印机主体3设置的温度传感器来产生温度信号,该温度信号又可被转换成指示流过文丘里管73的墨的温度的温度数据。将理解的是,流过文丘里管73的墨的温度可能与壳体3内的温度有些不同。然而,可以确定壳体3内不同位置处的温度之间的关系(例如,通过使用偏移或校准)。如此,由壳体内的传感器确定的温度可用于提供指示文丘里管73内的墨的温度的数据。还可设置替代性温度传感器。例如,温度传感器可设置在打印头5内,当墨从喷嘴喷射时或在液滴发生器55内时,该温度传感器提供墨温度的指示。可替代地,温度传感器可设置在墨供给罐17内、墨泵21处,或者设置在墨供应系统15内或周围的任何其他方便的位置处。在一些实施例中,温度传感器可设置在文丘里管自身内。

为了降低回收槽流率,可对流体系统进行若干调整,以便改变抽吸系统的性能。

例如,在一个实施例中,可提供可控流体路径P,其配置成允许流体流动到文丘里管73的抽吸端口78。将附加的流体(例如,墨)引入到文丘里管73的抽吸端口的效果在于插入点的上游的回收槽管线69所经历的吸力减小,从而减小了回收槽流率。可控流体路径P包括阀V和限制器R,它们一起形成可控流体路径组件PA。当设置在墨供应系统内时,可控流体路径组件PA可被称为回收槽流率控制系统。

在图2中所示的配置中,可控流体路径P包括第一可控流体路径P

在替代实施例中,可控流体路径P

在另一替代实施例中,可从文丘里管供应管线75内的点A3提供可控墨路径P

在另一替代实施例中,可从清除管线58内的点A4提供可控墨路径P

在任何上述布置结构中,在上述每种情况下包括墨的附加流体可被允许沿相应的可控流体路径P流动到靠近抽吸端口78的点。该附加流体将具有降低文丘里管73的性能的效果。也就是说,当允许附加流体流动时,施加到附加流体进入点B上游的回收槽管线69的吸力将减小。

给定典型的操作条件,泵21可被配置成泵送大约400mL/min的墨。其中,大约4mL/min通常被供应到打印头,以从液滴发生器55喷射,而剩余的墨流通过文丘里管73。通常,只有一小部分喷喷射体被用于打印,而大部分被再循环。

例如,可控流体路径P可被控制为允许介于0和大约40mL/min之间的墨流动到点B1。与通过文丘里管73循环的墨的流率相比,这样的流率是小的。然而,这种改变的影响可将在低温下吸入到回收槽中的空气体积减少大约两倍,同时仍然确保可靠的回收槽墨清除。

通过以这种方式使附加流体路径P可控,可以打开和关闭(或者调节)附加流体流的效果,并且因此打开和关闭相关联的抽吸性能降低。此外,通过使可控流体路径P可变,可以控制文丘里管73的性能降低的程度。例如,通过对流体路径P应用可变流限制,通过创建多个离散的流体限制,或者通过改变流体路径处于特定配置的时间(例如,通过应用PWM),可以控制沿可控流体路径P流动的流体量。

为了提供点A和点B之间的可控流体路径P,可使用各种流体控制布置结构。例如,一个或多个阀可被配置成控制一个或多个流动路径。在图2中所示的布置结构中,提供了单个阀V和流限制器R。然而,可设置更复杂的布置结构,如下文更详细地描述的。

例如,可布置多个并行流动路径,其各自包括不同的限制水平。以此方式,不同水平的流体限制可并行组合,从而在点A和点B之间提供不同的总体限制。沿该多个并行流动路径的流动可由诸如两端口阀的阀来控制,该两端口阀允许在输入和输出之间选择性地提供或阻塞流体路径。这种阀可被称为“2/2”阀。

图8中示出了替代性的第一可控流体路径组件PA1。第一可控流体路径组件PA1包括从公共点A分支的三个并行流动路径部分(或子路径)P1、P2、P3。将理解的是,公共点A可连接到图2中的点A1、A2、A3、A4中的任一个。然后,路径部分P1、P2、P3在点B之前重新组合。每个路径部分P1、P2、P3包括相应的阀V1、V2、V3和相应的限制装置R1、R2、R3。三个流动路径部分P1、P2、P3可各自通过两端口阀V1、V2、V3打开或关闭,从而允许固定但可能不同的限制装置R1、R2、R3可控地彼此并联连接。以此方式,可通过适当控制三个阀V1、V2、V3的状态来控制点A和点B之间的总体限制水平,从而提供八种不同的限制组合。流限制装置R1、R2、R3的适当选择允许引入多种不同的总体流限制,其中,总体流限制的不同组合之间的间隔是可配置的。八种不同的限制组合可提供多达八种不同水平的总体流限制。

由限制器R1、R2、R3中的每一个提供的限制可通过引入具有窄(和受控直径)的圆形孔的管的一部分和/或通过控制孔的长度来控制。例如,流限制器R1、R2、R3可各自具有大约15mm的长度,而相应地具有0.75mm、0.65mm和0.54mm的孔径。流限制器还可包括标称孔段和连接的管(例如,其可具有大约2-4mm的孔径)之间的受控收缩和/或扩展。当然,可根据系统需求为每个系统选择其他合适的限制装置几何形状和配置。

表1示出了阀V1、V2、V3的状态与图8的第一可控流体路径组件PA1所表现出的总体限制水平RL之间的对应关系。并行限制组合使用“&”符号示出。

表1:阀配置状态

可以看到,存在八种不同的状态S0-S7,范围从完整的块(即,S0)到S7,其中限制装置R1、R2和R3允许彼此并行流动,从而提供通过可控流体路径P的最高可能流率。在该布置结构中使用三个阀提供了相对简单但高度灵活的系统,通过该系统可控制附加的流体流动。

如果由限制装置R1、R2、R3中的任两个提供的限制相同,则状态S0至S7中的不同状态可彼此相似,或者甚至相同。在某些情况下,组件容差可导致限制水平中的可测量差异。如此,标称相同的路径可呈现不同的限制水平,并且可使用校准来对不同的限制水平分级或排序。还将理解的是,流动路径的组合不一定是线性的,并且将取决于墨系统内的各个点处的压力、限制装置的几何形状以及其他特性,例如阀和连接管线的特性。

阀V1、V2、V3可被配置为常闭电磁阀,这意味着在没有激活信号的情况下它们保持关闭,并且选择状态S0。这也意味着阀故障或堵塞将导致如下操作系统,即其中溶剂消耗并不比没有回收槽流率控制系统的打印机差。

在一些实施例中,可通过定期致动阀来降低阀故障的风险。将领会到的是,无论使用中的可控流体路径配置如何,都可应用该技术。

图9示意性地示出了当上述回收槽流率控制系统处于使用中时修改的空气流量与温度特性的关系。该特性与图5中所示的墨1相同。然而,图9还示出了可使用本文描述的回收槽流率控制系统来实现的经调整特性。特别地,通过在各种不同的可控流体路径状态或配置之间切换,不同的限制水平可被引入到墨反馈路径P,从而导致不同的回收槽抽吸水平,由此导致回收槽流率的不同减少。在所示示例中,使用状态S0-S4,其中切换点设置在大约12℃(S4/S3)、24℃(S3/S2)、32℃(S2/S1)和39℃(S1/S0)的温度处。将理解的是,取决于温度,空气流率从原始特性减少一变化的量。

将领会到的是,在使用状态S0(即,在大约39℃和50℃之间)的情况下,回收槽空气流率(以及相关联的溶剂消耗)将不改变。然而,在低于此的所有温度下,气流都会减少。这被理解为导致溶剂消耗的相关减少。溶剂使用减少的程度可能取决于许多因素,并且不一定(尽管可能)与气流的减少成正比变化(尤其是因为溶剂在较低温度下将以较低速率蒸发)。然而,可实现溶剂的显著减少。在20℃的典型操作温度下,在许多情况下可实现大约50%的溶剂使用减少。

在所示示例中,再次参考图9,当在大约10℃的操作温度下使用墨1时,可应用FR1的流率降低(大约140mL/min),同时仍维持流率高于AF。配置S0可被称为第一抽吸配置,并且配置S4可被称为第二抽吸配置。在大约10℃的操作温度(出于比较的目的,其可被称为给定温度)下,配置S0将提供比配置S4提供的抽吸水平更高的抽吸水平(以及相关联的回收槽流率)。与配置S0相关联的回收槽流率由图9中的点划线图示,而与配置S4相关联的回收槽流率由标记为S4的实线段图示。因此,在使用中,回收槽流率控制系统可被配置成使得抽吸系统在第一温度(即,高于大约39℃)下以第一抽吸配置(即,状态S0)操作,并且在第二温度(即,低于大约12℃)下以第二抽吸配置(即,状态S4)操作。

另一方面,当在大约30℃的操作温度下使用墨1时,可应用高达FR2(即,大约60mL/min)的流率降低,同时仍维持流率高于AF。配置S2可被称为第三抽吸配置。在大约39℃的操作温度下,配置S0将导致比配置S2产生的抽吸水平更高的抽吸水平(以及相关联的回收槽流率)。

在所示示例中选择不同可控流体路径配置之间的切换点,以始终将回收槽空气流率维持在气流阈值AF之上。当然,在某些情况下,这可能是合适的,例如必须最小化回收槽溢出风险的情况。在其他情况下(例如,如果可容忍较小的安全裕度),可决定将回收槽空气流率维持在替代性气流阈值之上。还将理解的是,在打印机控制系统不了解实际回收槽气流或打印头配置的情况下,可优选基于假定的最坏情况配置来执行控制,以便最小化或至少降低回收槽失效的风险。

在某些情况下,可能优选以非线性方式分配不同的流限制选择。例如,如果预期打印机在特定温度范围内(例如,介于温度10℃和20℃之间)正常操作,但也需要能够在高达40℃的例外情况下操作,则可能期望提供适合在10-20℃范围内使用的大量可选流率选择,其中为高于20℃的所有温度提供单个最大流率选择。

更一般而言,将领会到的是,与不设置回收槽流率控制系统的情况相比,对于不同的温度,回收槽气流水平被维持为更接近均匀水平。因此,回收槽流率控制系统可被视为控制空气流率或调节空气流率。此外,回收槽流率控制系统可被考虑为将空气流率控制成对温度相对不敏感。

在另外的实施例中,可使用替代的可控流体路径布置结构。例如,在单个限制流管线中可使用单个两端口阀(如图2中所示)。可替代地,可使用两个或者甚至四个或更多个独立可控且并行的流体路径部分。

在另一替代布置结构中,可使用分岔布置结构,其中第一可控阀与分岔路径串联组合,其中下游分岔中的至少一个单独可控,从而允许实施至少三种不同水平的流限制。

例如,如图10中所示,第二可控流体路径组件PA2包括第一阀V4,其中中间分支点C提供两个下游子路径P4和P5,其中每一个具有相应的限制装置R4、R5。子路径P5还设置有另一阀V5,从而允许单独控制该分支。以此方式,除了完全阻塞的路径之外,还可提供两个不同的限制水平(即,R4以及R4&R5)。

当然,任何数量的阀可串联或并联组合,其中提供不同的分支以允许不同的总体限制水平。

在又一替代布置结构中,可使用更复杂的(例如,多路)阀。例如,3/2阀(即,3端口、2状态阀)可用于在不同配置之间选择,每个配置包括所选择的不同流动路径部分。

如图11中所示,第三可控流体路径组件PA3被示出为包括第一和第二3/2阀V6、V7,它们被设置成允许在子路径P6(具有限制装置R6)、P7(具有限制装置R7)和P8(无进一步限制)中的一者之间选择,其中每一个具有不同的总体限制水平。

还领会到的是,在任何配置中,阀本身也可部分地限制流率,并且因此可被选择或使用以用于该目的以及提供切换功能。实际上,当处于几种不同配置中的每一种时,特定类型的阀的几何形状可提供容易表征的流限制。因此,阀可被配置成提供流体路径,该流体路径可被配置成提供通过一个阀、两个阀、三个阀等的路径,其中每种配置具有不同的总体限制水平。

类似地,连接阀的导管可具有可感知的限制效果。如此,没有专用限制器的路径(或子路径)仍然可被认为提供限制。实际上,在一些示例中,上面所示的流体路径组件中的各个流体路径组件中的限制器可被省略,而受控(并且通常过量的)的导管长度提供必要的限制。

此外,可使用一个或多个可变流率限制(代替一个或多个阀或者与一个或多个阀组合)。

在一些实施例中,一个或多个阀可规律地在不同状态(例如,打开和关闭、子路径1/子路径2)之间切换,以便提供与任一状态不同的有效限制水平。例如,通过在导致100mL/min的回收槽流率的第一状态和导致180mL/min的回收槽流率的第二状态之间切换,如果切换占空比为大约50%,则可实现导致大约140mL/min的回收槽流率的有效状态。通过使用脉宽调制(PWM),可以按照这种方式来组合不同的状态,其中改变切换占空比,以提供对有效限制水平的控制。在一些系统中可使用大约5到10Hz之间的切换频率。然而,将领会到的是,该切换频率将取决于各种因素,例如回收槽管线69的长度。较长的回收槽管线可有助于较低的切换频率(因为其将有效地抑制所施加的真空水平的变化的影响)。此外,将理解的是,当应用较低流率时,回收槽管线可逐渐充满墨,并且随后,当应用较高流率时,墨被清除。因此,较长的回收槽将比较短的回收槽花费更长的时间来填充。

在另一替代方案中,可通过在清除管线58内的点A4处插入3/2阀来提供可控墨路径P

可根据需要提供不同类型的阀、流限制和切换控制方案的多种组合,以便提供期望数量和水平的流限制选择。将理解的是,系统设计者可根据期望数量和水平的不同回收槽流率选择来选择所选的特定流体流动布置结构。

一般来说,所需限制的程度还将取决于点A和点B的位置。特别地,考虑到系统损失(例如,摩擦),可控流体路径P与回收槽管线69的联接越靠近抽吸端口78,提供相同的吸力减小所需的限制流体流率就越高。如此,通过将进入点B1设置为靠近(或者甚至处于)抽吸端口78处,可以实现对流限制器具有降低的容差要求的流率控制系统,从而导致更容易且可能更便宜的制造过程。如此,可能期望将可控流体路径P配置成尽可能靠近抽吸端口78进入回收槽流动管线69。

在替代实施例中,可控流体路径P终止的点B可处于由文丘里管73提供的第二抽吸端口处。

另一方面,可能优选将可控流体路径P配置成终止于点B2(参见图2)处,该点B2与抽吸端口78相距一定距离(例如,500mm的导管)。优选位置将取决于许多因素,并且可通过实证研究并考虑到其他系统约束(例如,接近回收槽管线交汇点或文丘里管的便利性)来确定。一般来说,点B将设置在壳体3内(而不是在打印头5中)。

在某些情况下,可以将可控流体路径组件改装到现有打印机。在这种情况下,安装便利性可能会导致与设计为最佳的配置不同的配置。

还将理解的是,可控流体路径P开始的位置(即,点A)也将对沿可控流体路径P的流具有影响。特别是,如果流动路径开始于点A1处,其经历的压力略高于大气压,则与点A2相比,可能需要略微更高的限制(例如,更窄/更长的孔),该点A2开始于墨供给罐17内的处于更接近环境压力的压力的位置处。可替代地,如果可控流体路径开始于点A3处,其处于高于点A1或A2中的任一者的压力,则与第一位置A1和第二位置A2中的任一个相比,可能需要更大程度的限制,以实现相同的流率。

还将领会到的是,可根据需要提供可控流体路径的起点A和终点B的替代位置。

例如,在一些情况下,点A可位于墨汲取管线19中(即,泵21的上游)。在这种情况下,可能需要谨慎的墨压力管理,以确保由泵21提供的负压不会压倒由文丘里管73提供的负压。

一般来说,可控流体路径P被配置成允许墨从打印机内的点在墨再循环路径内流动。也就是说,在上述每种布置结构中,点A处于墨流环路内,墨沿该墨流环路流动并且由于墨再循环(例如,经由墨供应管线、清除管线或文丘里管)而被连续地补充。一般而言,点A设置在打印机内的除墨盒(或直接连接到墨盒的供应管线)之外的位置处,因为这样的位置将包含有限的墨供应,并且有时可能是空的。另一方面,打印机内的许多位置都含有持续补充的墨。

在替代布置结构中,再循环至抽吸端口78的流体可以是空气。例如,墨供给罐内的点A2处的连接可被配置成将空气吸入到路径P中,并且可控制地将该流体提供至抽吸端口78。以此方式,可以可控地减少吸入到回收槽中的新鲜空气的速率。然而,将理解的是,在这样的布置结构中,可能需要注意确保仅空气被吸入,因为沿路径P提供的液体和气体的回收槽流抑制效果将显著不同。还将领会到的是,在使用空气作为回收槽流控制流体的情况下,可能需要与使用墨时不同的限制。例如,在特定示例中,长度大约15mm、直径大约0.2mm的限制器可能是适当的。还将理解的是,可使用其他位置来提供用于再循环的空气。这种位置的一个示例是捕获罐80,而另一个示例是将捕获罐80连接到墨供给罐17的管。虽然已知在靠近回收槽开口的位置处向回收槽返回管线69提供溶剂饱和空气(例如,如GB 2,447,919中所述),但这种流体流动不是以可控方式(例如,取决于温度)进行。此外,这样的配置仅在靠近回收槽开口提供再循环空气的情况下是已知的。在本系统中,再循环进入点B优选地(尽管不是必须地)靠近抽吸端口,并且通常设置在壳体3内(即,而不是在打印头5内)。

可替换地,或者除了上述可控流体路径配置,回收槽流率控制系统可被配置成以其他方式控制回收槽流率。

例如,在一个实施例中,包括可控限制装置的可控流体路径可设置在回收槽管线69内。这样的可控限制装置可包括配置成改变回收槽管线所经历的限制的阀,或者简单地涉及设置在回收槽管线69内的可变限制。这样的限制可基于温度数据(或某种其他形式的控制输入)来控制,以便控制或调节沿回收槽管线69的流体流率。

在另外的替代布置结构中,能够以再另外的方式来控制回收槽流率。

例如,可调整流过文丘里管的墨速率。通过减少通过文丘里管的墨流,由文丘里管产生的吸力减小,并且因此,回收槽流率也将减小(并且对于墨流率的增加反之亦然)。通过文丘里管的墨流可通过使用设置在文丘里管供应管线75中(例如,在点A3处)的可变限制装置(例如,针阀)来改变。

可替代地,可通过控制来自文丘里管供应管线75的墨流来改变通过文丘里管的墨流,以使得文丘里管入口处的压力降低(例如,通过在任何可控流体路径之前包括固定的流限制装置,以便形成压力分压器)。

在另一替代方案中,可通过提供与文丘里管(例如,在点A3处)串联的可控流体路径组件PA(例如,图8、图10或图11中所示的类型或其变体)来改变通过文丘里管的墨流。以此方式,可控限制装置将与文丘里管串联应用,从而允许入口压力的可控减小,并且因此产生抽吸压力的可控减小。

在又一替代方案中,具有不同或相同的设计参数的多个文丘里管能够被可切换地组合(例如,并联),以实现与上述类似的总体效果。组合起来,多个文丘里管可被称为抽吸系统。

在一个这样的布置结构中,一个文丘里管可针对低回收槽抽吸水平操作,而除了第一文丘里管之外,第二文丘里管针对高抽吸水平(即,在较高的操作温度下)操作。该第一和第二文丘里管可通过来自文丘里管供应管线75的两个分支(例如,通过在位置A3处分支)连续地供应墨。一分支可从回收槽管线(例如,在位置B2处)获得并且连接到第二文丘里管的抽吸端口,其中设置阀以选择性地将真空连接到回收槽管线69。

两个(或更多个)文丘里管能够以这种方式操作,以提供替代的抽吸水平。例如,可在位置B2处安装一个二通阀(或更多个),以允许在不同的抽吸水平之间选择。

可替代地,可通过在文丘里管中的一个或多个的主墨入口之前引入阀来可控地操作多个文丘里管。通过防止(或减少)通过该一个或多个文丘里管的墨流,由该文丘里管产生的吸力将被消除(或减小),并且因此回收槽流率将减小。如果通过一个或多个文丘里管的墨流以这种方式被阀控制,则由这种切换产生的压力扰动可通过如下方式来减轻,即:通过阻尼器25的适当配置,或者通过控制切换发生在墨压力波动将不会成为问题的时间。然而,要注意的是,应当注意最小化液滴发生器55处的压力变化。

各种合适的可控流体流动路径配置对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

一般而言,能够以多种方式来确定应用任何流限制或流率降低(无论如何实施)的适当程度。例如,可在各种温度下并且利用多种墨针对特定打印机配置进行实证研究,以便确定在每种状况下沿回收槽管线的空气流率。此外,将知晓(例如,根据经验)需要特定的回收槽空气流率,以便有效地移除从墨喷嘴进入回收槽管线的所有墨。

通过测量低温下的(最大)回收槽流率,可以确定在给定温度下利用给定文丘里管配置对于给定的墨可施加流限制的程度。然后可以实施可控流体路径或其他形式的回收槽流率控制系统,以便提供可根据操作温度和墨组合来选择的不同流动配置的方便选择。也就是说,较高水平的回收槽流率减少通常在较低温度下将是适当的,其中流减少量随着温度升高而减少。然而,将理解的是,还可使用附加因素来确定适当的流率降低,并且最佳可能的流率降低可能并不适用于所有情况。

将理解的是,通过回收槽流率控制系统实现的益处将受到在任何给定时间溶剂损失减少的程度以及应用节省的时间比例的影响。可修改或调整流率降低的程度,以提供最佳的整体系统性能。

如上所述,可基于温度数据来选择限制配置。在一些情况下,控制器84(或者作为控制器81的一部分,或者单独提供)可被配置成从温度传感器85(或者另一个源)接收温度数据,并且基于接收到的温度信号生成用于可控流体路径组件PA(或其他回收槽流率控制系统)的控制信号。在一些实施例中,指示环境温度的数据(例如,从工厂控制系统获得)可用于确定近似墨温度数据。

已知的偏移或校准关系(例如,通过参考存储的关系确定)可存在于环境温度或打印机内(例如,壳体内)的位置处的温度与流过文丘里管73的墨的温度之间,其中控制器84处理接收到的温度数据,以获得指示墨温度的数据,该数据可用于控制回收槽流率控制系统。

以这种方式,控制器84可自动地控制可控流体路径组件PA,以便实现性能增强(或者如果要考虑文丘里管73的性能,则实现性能降低)。

控制器84可被配置成基于存储在与控制器81相关联的存储器87内(例如,在查找表中)的关系来控制可控路径P的限制水平。该关系可以是温度和适当的回收槽流率控制系统配置之间的关系。例如,所存储的关系可包括针对给定墨类型的多个配置设置和相关联的切换温度阈值。将领会到的是,在基于流率(或文丘里管性能)和温度之间的预期关系来控制回收槽流率的情况下,可包括一些误差裕度,以便适应非理想行为或系统性能劣化(例如,由于回收槽内的墨残留积聚、通气口堵塞、泵性能劣化等)。

在另一替代布置结构中,所存储的关系可包括多个配置设置和相关联的回收槽流率。例如,该关系可包括指示多个可用设置的数据。如果确定(例如,通过监测回收槽流率)存在过大的回收槽流率(例如,回收槽流率以多于预定量超过气流阈值AF),则可采取下一个流减少步骤,或者应用增加的可变限制。以此方式,可操作回收槽流率控制系统,以使回收槽流率具有在目标回收槽流量范围内的回收槽流率。该目标回收槽流率范围可包括最小回收槽流率(例如,气流阈值AF)。回收槽流率控制系统可被配置成使得回收槽流率不会下降到最小回收槽流率以下,并且最小化高于该最小回收槽流率的过大回收槽流率。

将理解的是,存储器87可存储多个关系(例如,对于多种墨类型中的每一种一个),并且可根据所选的墨类型和当前温度和/或流率来访问与这些关系相关联的数据。还可存储与当前流配置相关的其他数据,从而允许确定是否应当应用流率增加或降低。

在某些情况下,对于当前选择的精确配置,关系可能不可获得。在这种情况下,可以基于被认为与当前配置最相似的关系来控制回收槽流率控制系统,或者替代地,根据一个或多个可获得的关系或设置来推断。

在一些情况下,回收槽流率控制系统配置设置(例如,控制可变流动路径P切换的温度设定点)可在打印机操作期间改变。例如,不是永久确定温度或流率设定点,而是其可基于历史打印机性能来更新。类似地,当使用某些流率控制设置时规律地发生的系统故障可用于改变回收槽流率控制系统配置设置(例如,通过禁用回收槽流率控制系统,或者避免某些配置)。

再进一步,可在本地或在远程服务器处监测温度和切换设定点之间的关系。包括墨类型、溶剂使用、操作温度、回收槽流率、回收槽流率控制系统设置以及其他系统参数中的一种或多种的数据可被监测、记录和聚合。可根据需要生成更新的流动路径控制关系和设置并将其提供给远程机器。以此方式,可以在没有物理访问已安装的打印机的情况下监测和提高系统性能。

如上所述,不同回收槽流率控制系统设置之间的切换可基于温度数据来自动执行。在替代实施例中,可基于沿回收槽管线69的真空压力的测量结果,或者基于指示沿回收槽流动管线69的流体的流率的流率数据,来执行切换。这种测量可通过附接到回收槽管线69的真空传感器和/或通过设置在回收槽管线69内的流量计来执行。

当然,将领会到的是,这种测量可能相对不稳定,和/或可能对流动管线引入附加的限制。如此,可能优选依靠温度数据,因为温度数据的测量不影响沿返回管线的流体的流率,并且因此不会不必要地影响操作。温度数据的测量也不会引入附加的成本和机械复杂性。

在另一替代实施例中,回收槽流率控制系统可基于手动控制接口来控制。例如,可提供在打印机1的用户接口内提供的控制选项,该用户接口如经由接口9或经由远程控制接口访问,从而允许用户选择特定的配置设置。例如,这种控制可基于由用户进行的环境温度测量,通过观察回收槽溢出和/或通过参考由打印机制造商提供的配置指南来执行。当然,将领会到的是,这种手动控制可能易受故障的影响(例如,如果在进行设置之后条件改变,或者如果应用了不适当的设置)。

此外,可设置物理控制开关。例如,一个或多个开关89(图4)可设置在打印机壳体3上的用户可触及的位置处,从而允许用户对机器编程,以使用特定的可控流体路径配置。这样的接口可简单地包括二进制开关(即,“开”/“关”),或者可允许在多个配置(例如,状态S0-S7)之间进行选择。可替代地,打印机可包括自动控制接口和手动(例如,物理)禁用开关。

在另一替代方案中,用于回收槽流率控制系统的控制接口或开关可设置在打印机壳体3内的在正常打印机操作期间不可接近的位置处。在这种情况下,可能需要打开打印机壳体3(例如,为了日常维护,或者在墨或溶剂再填充操作期间),以使得能够调整设置。

将领会到的是,在一些情况下,可能需要动态且自动地执行不同回收槽流率控制设置之间的切换。然而,在其他情况下,在正常操作期间操作温度变化的程度是有限的。如此,可以在延长的时间段内应用相同的设置。

在一简单的布置结构中,打印机可简单地具有两种设置。例如,“启动”设置被配置成用于在打印机操作的前20分钟(或其他预定持续时间)期间使用,在此期间墨温度将逐渐升高。一旦墨温度达到正常操作温度(或经过预定时间段),设置可改变为不同的(或可变的)回收槽流率设置。

回收槽流率控制系统可按照上述那些方式的替代方式来操作。例如,回收槽流率控制系统可在某些情况下(例如,利用电子或手动超控)或者当满足预定条件时被停用(例如,被控制为具有第一或禁用配置)。

如上所述,回收槽流率控制系统一般将会导致溶剂消耗的减少。然而,在某些情况下,可能期望增加溶剂消耗。例如,当墨粘度被认为过低时(例如,通过粘度计读数确定),可停用回收槽流率控制系统,以允许过量的回收槽气流使溶剂以高于所需的速率蒸发,从而使墨粘度回到期望的范围。在一个实施例中,当墨粘度被确定为低于目标值或目标范围的预定水平(例如,0.5cP/5x10

更一般而言,可基于墨粘度来控制回收槽流率控制系统。例如,当墨粘度在预定范围之外时,可停用回收槽流率控制系统。这种操作可用于最小化系统故障的风险并简化回收槽流率控制系统的控制。更具体而言,已知文丘里管性能根据墨粘度而变化。如此,可优选仅在预定粘度范围内操作回收槽流率控制系统,而不是开发复杂的控制关系以基于温度和粘度的每种可能的组合来确定适当的设置。在此范围之外,可选择“正常”(即,未降低)的回收槽流率,直到打印机校正粘度(例如,如果粘度过高,则通过添加更多溶剂)。

在一些实施例中,文丘里管可被有意地过度指定用于正常使用,从而提供高于通常将需要的(或在延长的时间段内可容忍的)回收槽流率(以及相关联的溶剂损失率)。这种布置结构可能是优选的,因为在关闭/启动操作之后,当附加的溶剂(例如,每个循环15mL)可能由于清洁和清除过程而被引入到墨供应系统时,其允许清洗溶剂的快速损失。虽然通常这种过度指定的布置结构可能是不期望的(由于持续的过量溶剂损失),但是可提供本文描述的回收槽流率控制系统,以允许在某些情况下执行高溶剂损失率操作,例如在每次启动之后的一段时间内和/或直到满足条件。

例如,用于使得能够实现回收槽流率降低的合适条件可以是墨粘度处于预定水平或者在预定范围内。可替代地,该条件可以是自启动以来的预定时间段(其可被确定为允许过量溶剂蒸发)期满。可替代地,该条件可与温度相关。例如,该条件可以是温度(例如,墨温度)自启动以来已升高预定量,或者温度(例如,打印头温度)已达到至少高于环境温度的目标值(例如,其可反映打印头从冷变热所花费的时间)。

更一般而言,该条件可以是温度(例如,墨温度、打印头温度)在允许的温度范围内(或者按绝对值,或者相对于环境温度)。这样的操作可防止由于非常不利的温度条件而发生的故障。

该条件也可能与打印机的故障状态相关。例如,当存在特定故障或警告条件时,可禁用回收槽流率降低系统,因为使用降低的回收槽流率可能使系统操作不太可靠。

可用于停用或控制回收槽流率控制系统的另一条件是未对准的喷射(例如,通过回收槽传感器检测)。在这种情况下,可能期望增加回收槽气流,以减少回收槽溢出。

回收槽流率控制系统还可基于其他系统特性来控制。例如,在一些实施例中,回收槽流率控制系统可基于打印头定向或位置(例如,文丘里管上方或下方的高度)来控制。这种控制可包括修改的切换设定点,或者甚至在系统在正常操作范围之外操作的情况下停用。可基于其他系统参数(例如,脐带缆长度)来执行类似的控制。此外,可建立一个或多个回收槽流率目标值(例如,AF),并且可基于当前打印机配置选择其中适当的一个使用。

图12示出了由控制器81执行的用于控制回收槽流率控制系统的控制过程。在步骤S10处,控制器获得温度数据D10(例如,经由温度传感器85)。然后处理进行到步骤S12,其中,控制器获得配置数据D12(例如,指示打印机的墨类型和/或其他操作或配置特性的数据)。这样的数据可存储在与控制器81相关联的存储器中。该配置数据可包括打印机配置数据,例如打印头位置数据、脐带缆长度数据、打印头定向和/或高度数据。

然后处理进行到步骤S14,其中,控制器获得关系数据D14。关系数据D14可包括查找表或者指示温度与回收槽流率控制系统设置之间的关系的其他形式的数据。例如,查找表可包括针对当前使用的墨的切换设定点。关系数据D14可通过从存储器位置检索存储的数据来获得。可基于配置数据D12来检索适当的关系数据D14。可替代地,可基于配置数据D12来生成(或修改)关系数据D14。

关系数据可包括或者以某种方式基于指示打印机的特性的数据。指示打印机的特性的数据可包括一个或多个曲线(例如,如图5-7中所示),其指示对于给定打印机配置的温度与回收槽流率之间的关系。如上面详细描述的,每个特性可表现出如下总体趋势,即:其中,对于给定的打印机配置,回收槽流率随着温度的升高而降低。

然后处理进行到步骤S16,其中,控制器基于温度数据D10和关系数据D14来确定最适当的(或目标)回收槽流率控制系统设置(例如,可控流动路径配置、回收槽限制配置、文丘里管调制配置等)。最后,在步骤S18处,应用所确定的回收槽流率控制系统设置。例如,可控流动路径配置可被设置为所确定的配置或目标配置。

该控制过程可被称为前馈控制过程。也就是说,控制设置基于预期的性能变化(而不是测量的性能变化)而改变。

将领会到的是,能够以任何合适的顺序来执行步骤。例如,获取温度(步骤S10)可在步骤S14之后执行。

另外,在一些情况下,处理操作可按照不同的时间和间隔执行。例如,关系数据D14可在打印机配置或设置操作期间获得(例如,检索或生成),其中温度数据在使用期间以规则间隔重新获得。

此外,上述各种单独处理步骤处的处理可作为单个处理步骤的一部分来执行(即,可能无法确定每个步骤中执行的处理之间的清晰边界)。

此外,配置数据D12可包括与诸如粘度的特性相关的数据。如上面进一步所述的,在某些情况下,例如如果满足预定条件,则可禁用回收槽流率控制系统,即可选择默认或“正常”设置,并且可禁用主动流率控制。在这种情况下,可忽略温度数据D10,并且在步骤S16处做出选择默认设置的确定。

可替代地,可主动地考虑粘度数据,并且获得适合与具有特定粘度的特定墨一起使用的关系数据。

上述配置数据还可(或替代地)包括指示系统操作压力的数据。如上所述,墨泵21可被配置成以预定的系统操作压力向打印头供应墨,该预定的系统操作压力可基于打印机配置(例如,喷嘴几何形状)来确定。将领会到的是,不同的操作压力将导致文丘里管产生不同的抽吸水平。如此,可基于系统操作压力数据来控制回收槽流率。

如上所述,参考图12描述的处理是可选的。在一些实施例中,不提供这种自动的基于温度的控制(并且如果提供,则可禁用它)。

作为另一替代方案,不是基于温度数据来确定回收槽流率设置(步骤S16),而是可基于当前设置和回收槽流率数据(例如,通过回收槽流率传感器测量)或压力数据(例如,通过回收槽管线压力传感器测量)来确定。在任一情况下,可做出设置的确定,以便尝试将回收槽流率维持在预定范围内或高于预定阈值(例如,气流阈值AF)。在这样的布置结构中,步骤S10可获得流率和/或压力数据,而不是温度数据D10。此外,这种类型的控制器可被配置成作为闭环控制器(例如,PI或PID控制器)来操作,其中回收槽流率数据被用作输入,并且可控流体路径配置改变,以便将回收槽流率维持在(或尽可能接近)目标值。

一般而言,控制回收槽流率控制系统可包括确定适当的(或目标)配置设置(例如,参考温度),并且随后配置系统(例如,可控流体路径),以具有所确定的(或目标)配置。该确定可由控制器自动执行(例如,如参考图12所述),或者由用户执行。类似地,所述配置可由控制器(例如,如参考图12所述)自动执行,或者由用户(例如,经由手动接口)执行。

将领会到的是,上述回收槽流率控制系统可适合于在新打印机中应用。然而,回收槽流率控制系统也可应用于现有的打印机。实际上,将领会到的是,在某些情况下,对流体流动路径的调整可相对较小,其中回收槽流率控制系统可通过(除其他之外)在图2中标识的合适的点A和B之间插入可控流体路径来安装。在这样的改装系统中,控制接口可与现有控制接口集成,或者单独添加(例如,经由附加的手动开关或无线控制接口)。

图13示出了用于将本文描述的类型的回收槽流率控制系统(例如,图2中所示的一般类型,但其中不存在可控流体路径P和可控流体路径组件PA)改装到现有打印机的方法。在步骤S20处,提供打印机。在步骤S22处,提供可控流体路径组件(例如,如图8、10、11中的一者中示意性地图示的)。在步骤S24处,可控流体路径组件被安装到打印机中。在步骤S26处,用于可控流体路径组件的控制接口被安装在打印机内(例如,通过将电子控制系统与打印机控制器集成,和/或通过提供手动控制接口)。

当然,将领会到的是,可控流体路径组件可采取任何方便的形式,并且可包括用于应用在多个位置中的一个的单个(可能是可变的)限制装置,或者多个限制装置和阀。该组件可呈套件形式提供并且在其安装时组装。该安装可包括对以下一者或多者进行调整:文丘里管、回收槽管线、墨供应联接和墨供给罐。

上面参考图12描述的基于温度的控制方案可与任何合适的回收槽流率控制系统(例如,到回收槽管线的流体反馈、文丘里管输入调整、回收槽管线限制、多个文丘里管等)结合。此外,任何这些形式的回收槽流率控制系统的自动控制可在不直接参考温度的情况下(例如,通过感测回收槽流率或压力)执行。

类似地,如果需要,则上述各种形式的回收槽流率控制系统可各自在没有任何形式的自动控制的情况下操作(例如,通过提供手动控制),或者在不基于温度的自动控制的情况下操作。

上述的基于温度的控制方案和/或可控流体路径布置结构可与其他溶剂使用减少技术结合使用。例如,喷墨打印机可包括以下一者或多者:用于从回收槽(或排气管线)回收溶剂的冷凝器;将载有溶剂的空气提供到靠近回收槽入口的位置的空气再循环管线(例如,如GB 2,447,919中所述);或者回收槽流限制系统,其在没有墨流入到回收槽管线中的时间段期间降低回收槽流率(例如,如GB 2,455,775中所述),并且还可设置有如本文所述的基于温度的控制方案、可控流体路径布置结构和文丘里管调制系统中的一者或多者。

还将领会到的是,虽然描述了特定形式的墨系统,但是只要使用至少一个文丘里管来提供回收槽抽吸,回收槽流率控制系统就可被应用于不同的打印机配置。

上述实施例旨在本质上是示例性的,而不意在限制或限定保护范围。保护范围由权利要求书限定。

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06120116516775