喷墨打印的制作方法

专利名称：喷墨打印的制作方法
技术领域：
本发明涉及连续喷墨打印机及其打印头，还涉及它们的操作方法。
背景技术：
在连续喷墨打印机的操作过程中，生成连续墨滴流并提供使墨滴在飞行中偏转的装置，以便不同墨滴行进至不同的目的地。由于墨滴被连续生成，所以将仅需要这些墨滴中的一些用于打印。因此，需要用于打印的墨滴被设置成沿着使它们到达待印表面的方向行进，而不需要用于
打印的墨滴被设置成行进至一种通常已知为墨槽(gutter)的装置，在那里，墨滴被收集。在几乎所有的现代连续喷墨打印机中，墨槽处收集的油墨返回墨罐，油墨由该墨罐供应给生成墨滴流的装置(有时称为墨枪)。这种喷墨打印机用于广大范围的各种打印和标记目的，例如，在食品容器上打印出售和批次信息，以及在工业产品和包装上打印识别数据和其它可变数据。
通常，油墨在湿时是导电的，提供电极装置用以俘获墨滴上的电荷并生成静电场以偏转带电墨滴。墨枪、多个电极和墨槽按照适当的空间关系固定于打印头内。多个罐、泵、控制电路等收容在打印机主体内，且打印头通常经由承载流体管线和电线的挠性管路与打印机主体连接，该挠性管路可能几米长。
油墨包含承载于溶剂中的一种或多种着色物质和多种其它成分，该溶剂例如丁酮(methylethylketone)或者在食品用油墨的情况下乙醇。溶剂是高挥发性的，以确保印后墨滴迅速地干燥。结果，溶剂在打印机的操作过程中易于从油墨中蒸发，以致墨罐中的油墨变得过浓。由此，一般的喷墨打印机将还具有同样收容于主体内的备用溶剂罐，以及用于直接或间接监测油墨粘度的装置。当粘度超过预定水平时，小剂量的溶
8剂将从溶剂罐传送至墨罐以稀释油墨。
为了沿着离开墨槽的墨槽管线传送该墨槽收集的油墨，通常从抽吸源对该墨槽管线施加抽吸，该抽吸源一般位于打印机主体内。沿着墨槽管线行进的流体将是油墨和空气的混合物。由于对墨槽管线施加抽吸的结果以及由于从墨枪经由空气移动至墨槽的墨滴不可避免地带走它们路径内的一些空气，所以空气不可避免地进入墨槽。这种油墨和空气的混合物被输送至墨罐。
为维持墨罐和溶剂罐处于正确压力下，它们两者可通气以允许空气流入和流出两罐。各罐可独立地通气，或者选择性的，墨罐可相对于溶剂罐通气且该溶剂罐相对于大气通气。由此，随着从墨槽回收的油墨进入墨罐的空气能够经由通气装置逸出。
即便在墨罐和溶剂罐被加压的打印机例如DE-A-3607237的装置的情况下，也必须提供使经由墨槽进入的空气排出的装置。
还已知将来自墨槽的油墨和空气的混合物输送至沉降罐而不直接输送至墨罐，以在油墨返回墨罐之前使该油墨与空气分离。在油墨易于起泡或者相当小的气泡混入油墨中的情况下，这种方法有用。此情况下，经由墨槽进入的空气可从沉降罐排出而不经过墨罐。
在连续喷墨打印机的操作中，蒸发导致的溶剂损耗几乎全部经由进入墨槽的空气发生，因为墨槽管线内该空气与油墨的密切接触意味着当空气排向大气时该空气倾向于满载溶剂蒸气。
US-A-4023182提出这样一种罐，该罐通过较大直径短管与墨槽连接且使空气与油墨分离。空气经由另一大直径管从该罐排至真空源，该真空源主要负责给墨槽施加抽吸。油墨单独经由较窄直径管传送至蒸发油墨返回罐。这种布置试图使得在空气和油墨于罐内分离前该空气与油墨的混合程度最小化，以减少从油墨蒸发的溶剂量。
WO02/100645提出这样一种布置，该布置使墨槽管线内的油墨-空气泡沫或乳液的形成最小化，以避免此泡沫或乳液积聚在墨罐内。其提供一种特别成型的墨槽，该墨槽使墨滴形成液膜且然后形成墨池，墨滴在受到冲击时几乎不飞溅。监测墨槽处墨池的增大，并仅在油墨将要蒸发时对墨槽管线施加抽吸。这种布置减小了油墨与空气的混合程度，还 减少了经由墨槽管线抽吸的总空气量。其提到了控制墨槽管线的抽吸切 换方式以使溶剂消耗最少化。
W099/62717提议仅给墨槽施加间断或者脉冲抽吸而非稳定、连续 抽吸。这样规定是为了减少从油墨损失的溶剂量，因为从墨槽抽吸入油 墨系统的空气量减少。其还提议对从墨槽经过墨罐的油墨和空气的混合 物或者选择性的对从墨罐排出的空气进行冷却或者其它处理，以降低排 放到环境中的溶剂墨滴和/或蒸气的水平。
EP-A-0076914提议真空源应仅给墨槽施加非常低水平的抽吸(例 如，约十厘米水柱)，以使空气沿着墨槽管线的流动最小化，且从而减 小溶剂从油墨蒸发的速率。其还提议应在给墨枪供应油墨之前冷却该油 墨，以减小打印头处的蒸发速率。
冷却从墨槽流来的油墨与空气的混合物或者在空气被排放向大气 之前冷却该空气以冷凝出溶剂的提议还'〉开在JP-01-247167 、 EP-A-0805038 、 US國A-5532720 、 W093/17868 、 W093/17869 和 WO94/07699中。
冷凝所排出空气中的溶剂蒸气实际用在可从Domino UK Limited, Trafalgar Way, Bar Hill, Cambridge CB3 8TU获得的A200、 A300和 A400喷墨打印机中，这些打印机选择性地包括Peltier设备，该设备被 设置用以冷却从墨罐流出的空气以冷凝该空气中的溶剂蒸气。经冷凝的 溶剂排至溶剂罐，空气被排出。这减小了打印机消耗溶剂的速度。
减少溶剂消耗是有效的，部分由于溶剂消耗造成了连续喷墨打印机 运行时相当大的成本，还由于(如自以上给出的例子清楚的)溶剂倾向 于挥发性有机化合物且因此排出到大气中的溶剂对环境不利。然而，在 设计通过冷凝来回收蒸发溶剂的任何装置时，需要记住的是，除溶剂外， 过度冷却含溶剂的空气还将易于使水冷凝。对大多数连续喷墨打印机的 油墨组成物而言，把水引入油墨或溶剂都是相当不希望的。
US-A-4283730和US-A-4356500提出这样一种系统，其中，沿着墨 槽管线往下传送的空气返回到由打印头罩包围的空间内，使该打印头罩 内的空气变得基本充满溶剂。这旨在防止当油墨位于打印头罩包围的空间内时该油墨从油墨喷射流蒸发以减少溶剂损耗，还防止打印头处的墨 点千燥。其提议若油墨喷射流比打印头軍内的空气冷，则可把溶剂再冷 凝入油墨喷射流。其还提议稍微地加热电极以防止溶剂冷凝在该电极 上。然而，本发明人考虑到在许多喷墨打印机设计中，希望墨点尽可能 迅速地干燥而非防止其干燥，因为湿油墨的导电特性易于影响打印头电
极的正常功能。可注意到的是，US4283730和US4356500涉及一种不平 常的打印头设计，其中，墨滴与曲面擦掠(glazing)接触，然后下落以 在离心力的作用下又离开该表面被打印。
US-A-4184167涉及一种连续喷墨打印机，其中，墨槽由用于生成偏 转场的电极之一的端部处的刀缘提供。电极的表面为多孔不锈钢，油墨 利用真空泵经由该电极被抽吸。同样经由电极抽吸的空气变得充满溶 剂，且然后输送至用于生成偏转场的另一电极.充满溶剂的空气经过此 电极的多孔不锈钢面以提供一种防止飞散墨滴附着到电极表面上并在 该电极表面上干燥的障碍物，还防止与第一电极的表面接触的墨滴在到 达形成墨槽的刀缘之前干燥，以使墨滴保持呈液态并利用真空源经由电 极抽吸。
EP-A-0560332提议应冷却从墨槽进入墨罐且然后从该墨罐排出的 空气，以回收一些蒸发溶剂，然后空气返回到墨槽外侧的打印头。由此， 被吸入墨槽的空气是先前通过墨槽、墨罐和冷却器且之后返回打印头的 空气。结果，相同空气在打印机内不断地循环。由于空气不流出打印机， 所以基本防止溶剂损失。
W093/17869还提议从墨罐排出的空气可在被冷却以回收蒸发溶剂 之后在油墨喷嘴附近的打印头处排放，以使空气中保持的残留溶剂蒸气 被墨滴流携带并被吸入墨槽，以便溶剂蒸气尽可能少地逸出到环境中。
尽管这些使进入墨槽的空气返回打印头的装置在理论上对于减小 溶剂损耗是有效的，但实际上它们易于导致溶剂冷凝在打印头的电极及 其它部件上，除非采取措施避免这种情况，例如像US4283730和 US4356500提i义的那样加热电极及其它部件或者《象EP0560332和 W093/17869提议的那样除去空气中的一些溶剂蒸气，以4吏得返回打印 头的空气未完全饱合。
ii由于油墨在湿时通常是导电的且通过给油墨提供电荷和利用电场 操纵油墨来控制该油墨，所以溶剂冷凝在打印头的部件上会通过扭曲电 场的形状或者使电极短路来妨害电子偏转操作，或者干扰其它电子操作 例如在喷射速度测量过程中或其它控制操作过程中电检测带电墨滴的 操作。

发明内容
在本发明的一方面中，喷墨打印机具有使与利用墨槽接收的油墨一 起沿着管线经过的空气的至少一些排出的装置，还具有将至少一些空气 送回以再次沿着所述管线经过的装置。
在本发明的另一方面中，与利用墨槽接收的油墨一起沿着管线经过 的空气被送回以在油墨进入墨槽的入口下游的某点处加入墨流。
在本发明的一个方面中，与利用墨槽接收的油墨一起沿着管线经过 的空气被部分地送回以再次沿着管线经过且部分地被排出，并提供一种 装置，用于改变送回空气与排出空气的相对比例。在一些实施例中，上 述比例之一或两者可改变为零。
本发明的方面阐述在权利要求书中。
在本发明的一个方面中，运送已沿着墨槽管线经过的部分空气的管 线在墨槽开口下游不远处通向墨槽或墨槽管线。按照这种方式，空气再
循环回到墨槽管线。优选的，接合点不超过墨槽开口下游10mm、更优 选距开口不超过5mm、且最优选在距开口 lmm至2mm的范围内(从 墨槽开口起沿着油墨流路至运送空气的通道或孔的在其与油墨流路的
接合处的最近缘来测量)。通过使此已沿着墨槽管线经过的再循环空气 直接与墨槽或墨槽管线连接，其不完全排出且因此不逸出到大气。然而， 不能使已沿着墨槽管线经过的空气100%再循环，因为即^t开口处无任 何抽吸，空气也将不可避免地随墨滴一起夹带着进入墨槽开口。若试图 使沿着墨槽管线经过的空气100%再循环回到墨槽管线，这将趋向于阻 止油墨流入墨槽管线，结果油墨开始滴出墨槽开口而不是可靠地进入墨 槽管线。
因为运送再循环空气的管线通向墨槽或墨槽管线，而不通向打印头处的空气，所以再循环空气不与打印头的电极及其它部件接触，因而不 易于使溶剂冷凝在它们上面，即便再循环空气大量地充满溶剂。
来自墨槽管线且可再循环回到墨槽管线的空气的最大比例将依据 打印机的精密设计和工作条件而变化。然而，本申请人基于其自己的打 印头设计进行的试验表明通常在使墨槽仍然能够有效接收墨滴的情况
下可再循环的墨槽管线空气的最大量在卯-95%的范围内，但此数字受 到墨槽开口与再循环空气进入墨槽流的引入点之间的距离的极大影响。
这通过使运送再循环空气的管线分支以形成两个支路来测量。 一条 支路被连接为使其运送的空气再循环入墨槽。另一支路向大气排气。每 条支路都装配有针形阀和流量计。通过调节针形阀改变沿着支路的相对 流量，并通过比较流量计的读数来测量沿着支路的相对流量。再循环的 空气比例增大，直至墨槽不再清除油墨喷射中进入该墨槽的油墨。
在打印机的实际操作中，操作条件例如温度、油墨粘度等会变化， 且打印头与打印机主体之间的挠性管道连接意味着打印头可相对于打
印机主体固定在各种高度，这也影响墨槽性能。由于这些原因，实际中 优选再循环较理论最大可能量少的空气，以容许由于操作条件的变化导 致的一些误差。因此，通常可行的是使来自墨槽管线的空气的50%至 75%再循环。即便此再循环程度也导致被排向大气和系统损耗的溶剂量 大幅减少。本领域技术人员也认识到，如果需要，可对从墨槽管线排出 而非再循环的部分空气进行其它溶剂回收处理，例如，冷却以冷凝溶剂 蒸气，从而进一步减少被排向大气的溶剂量。
在本发明的另一方面中，可提供装置来改变从墨槽管线返回打印头 以再循环入墨槽管线的空气比例，使增大量或者甚至全部空气能够从墨
槽管线排向大气而不流回墨槽管线。此方面不限于使再循环空气直接连 入墨槽或墨槽管线，而是也可应用于其它使墨槽空气再循环回打印头的 系统例如US4283730、 US4356500、 EP0560332和W093/17869中所述 的那些系统。此方面能够暂时增大溶剂相对于油墨的蒸发率。若油墨出 于某些原因变得过稀，则这是合乎需要的。这能够发生有许多原因。例 如，在某些连续喷墨打印机设计中，墨枪至少在油墨喷射停止时利用溶 剂进行冲洗。这确保墨枪在不进行喷射时其内不残留油墨，万一油墨在 墨枪内干燥，则导致堵塞。然而，此冲洗处理通常导致少量纯溶剂或相当稀的油墨被加入墨罐。若过于频繁地执行此处理而其间没有正常喷射 操作的充足时间间隔，向墨罐内重复地添加溶剂会使油墨过稀。此情况 下，可使溶剂从油墨中蒸发，直至油墨成分回到优选界限内。


参照以下附图论述作为非限制性例子提供的本发明实施例。 图l是依据本发明第一实施例的打印头的俯视图。
图2是图l打印头的侧视图。
图3示意性表示体现本发明的喷墨打印机。
图4是图l和2打印头的墨槽块的顶视图。
图5是图4墨槽块的侧视图。
图6是图4墨槽块的后视图(向着墨枪看)。
图7是可供选择的墨槽块的顶视图。
图8表示采用管件的墨槽构造。
图9表示另一采用管件的墨槽构造。
图IO表示又一采用管件的墨槽构造。
图ll表示墨槽块的又另一例的顶视图。
图12是体现本发明的喷墨打印机用流体系统的示意图。
图13是体现本发明的可供选择的喷墨打印机用流体系统的示意图。
图14至20是表示图12和13流体系统的空气再循环管线中用于空 气再循环支线和排气支线的可供选择的详细布置的示意图。
图21是体现本发明的喷墨打印机用控制系统的示意图。
图22和23是分别与图l和2对应的打印头第二实施例的俯视图和 侧视图。图24和25是分别与图l和2对应的打印头第三实施例的俯视图和 侧视图。
具体实施例方式
图1是依据本发明第一实施例的连续喷墨打印机用打印头的俯视图。 图2是图l打印头的局部切除侧视图。在打印机工作时，加压油墨被持续 供应给打印头内的墨枪。在墨枪(图中a示)主部内的空腔中，利用振 动压电换能器给油墨施加连续的压力振荡，以控制油墨喷射流分裂成墨滴 的方式。此刻受到压力振荡的油墨经由支承基片3沿着管件1行进至墨枪 的喷嘴部5，打印头的许多部件安装在该支承基片3上。当加压油墨经由 喷嘴部5内的喷射形成孔离开时，形成油墨喷射流7。
最初，油墨喷射流7是连续不中断的油墨流，但当油墨喷射流7经过 充电电极9内的狭缝时，在喷嘴部5下游的短距离处由于压电换能器产生 的压力振荡的影响，其分离成单个墨滴。油墨^Li殳置成导电的，且喷嘴部 5中的油墨被保持在恒定电压(通常接地)。因此，施加给充电电极9的任 何电压将使得位于该充电电极9的狭缝中的连续不中断油墨喷射流的一部 分产生对应的电荷。随着连续墨流的端部断开以形成新墨滴，断开墨量中 的任何电荷在墨滴与连续流分离时被截留。这样，充电电极9上的电压控 制每个墨滴上截留的电荷量，且改变提供给此电极的信号将改变墨滴上截 留的电荷。
在离开充电电极9后，墨滴经过两个偏转电极11,13之间。这两电极 之间相当大的电位差(通常几千伏)生成使墨滴偏转一定程度的强电场， 该偏转程度^l据每个墨滴上截留的电荷量而不同。不带电的墨滴将无偏转 地经过电场。按照这种方式，每个墨滴在其离开偏转电极11，13之间电场 时的最终i^取决于通过充电电极9截留在该墨滴上的电荷，而此截留电 荷又取决于当墨滴与油墨喷射流的连续部分相分离时施加给该充电电极9 的信号电压。按照这种方式，可操纵单个墨滴至预定目的地以能够打印。
由于喷射持续进行，但仅需要一些墨滴用于打印，所以提供墨槽15 以获取不需要的墨滴(在正常^作中其实际上是占优势的多数墨滴)。通 常，墨槽被定位成获取未偏转的墨滴，如图1所示。这具有的优点是若在 无任何信号施加给充电电极9或偏转电极11，13时进行喷射，则油墨喷射 流将行进至墨槽而不会污染打印头或附近的物品。墨槽15与墨槽管线17
15连接，该墨槽管线17被施加抽吸以^Ai^该墨槽15的油墨。通常，此 油墨返回打印机中的墨罐，并自该墨罐供应给墨枪。
对于连续喷墨打印机的打印头的详细构造，已知许多可供选择的方式。 在本情况中，偏转电极ll被成形为实心金属件，而偏转电极13被成形为
印刷在陶瓷基片上的薄金属层，该陶瓷基片又安^t支承件上。在陶瓷基 片的各端处，与形成偏转电极的层相绝缘地印刷单独导电层，这些额外区 域形成用于检测带电墨滴经过它们的通路的检测电极。这种布置按照已知 的方式用于检测墨滴从一个检测电极至另一检测电极花费的时间，且按照 这种方式，能够确定油墨喷射流7的速度。在单个陶乾基片上组合检测电 极和偏转电极的这种构造的其它细节被阐述在EP-A-1079974和 US6357860中。为了便于用于检测电极的电子设计和操作，保持偏转电极 13于接地电位，且通过给另一偏转电极11施加高压来形成偏转电场。
已知多种用于构成连续喷墨打印机的墨槽的布置。本实施例中，通过 在安装于支^^基片3上的实心墨槽块19内钻孔来形成墨槽15。这种布置 便于精确地制造墨槽15和在组装打印头的过程中准确地定位该墨槽15。
打印头罩21装配在打印头的^Mt部件上。在图l和2中，表示了打印 头軍21的截面以能够看见其它部件。罩21的端面内具有开口 23，使得足 够偏转以未到达墨槽15和墨槽块19的墨滴能够经由该开口 23穿出，从而 被打印。
图3是喷墨打印机整体的总图。打印头25被定位成面向所要打印的面 27。面27被设置成移过打印头25,且可以是例如包装纸盒、 一连串诸如 果酱瓶一类的物品、或者是连续长度的挤出管。打印头25经由挠性管路 31与打印机主体29连接。主体29容纳用于油墨和溶剂的罐、用于流体系 统的泵和阀、以及电子控制装置。其具有显示器33和供操作员使用的^it 35。管路31承载流体管线例如供墨管线和墨槽管线17，以连接主体29中 的流体系统与打印头25中的流体系统组件。管路31还承栽各种电线，所 述电线提供与打印头25内的电子部件例如充电电极9和偏转电极11,13的 所需连接。
返回图1和2，施加给墨槽管线17的抽吸除了吸走已进入墨槽的墨滴 夕卜，还把空气^墨槽15内。即便没有此抽吸作用，油墨喷射流7也会由 于其移动而带走空气，因而^墨槽15的墨滴也会引入所带走的空气。由 此，只要提供抽吸，空气流或者空气与油墨的混合物就沿着墨槽管线17
16流过。此混合物被输送至打印机主体29内的墨罐，在那里，油墨与空气分 离并加入到罐内的剩余油墨。作为一种可供选择的方式，将空^油墨混合 物送至沉降器(settling vessel),空气与油墨在该沉降器内分离，以使返回墨 罐的油墨基本无气泡。在任一情况下，i^墨槽15且沿着墨槽管线17的 空气抽吸都意味着空气持续i^打印机的流体系统，此空气随后必须被除 去。此空气在其沿着墨槽管线17经过时与油墨密切接触。用于连续喷墨打 印机的油墨往往是许多物质的复杂混合物，但其体积的大部分通常是高挥 发性溶剂。此溶剂是高挥发性的，以使所打印的墨滴迅速干燥。通常，溶 剂基于丁酮(methylethylketone)、丙酮、乙醇或它们的混合物。结果，当 沿着墨槽管线17经过的空气与油墨分离时，其通常充满蒸发溶剂。若此空 气I^被排向大气，则操作员不得不填补损失的溶剂以保持油墨处于正确 的组成，这是一种浪费，且污染环境。
为减少被排放到环境中的蒸发溶剂量，沿着墨槽管线17经过的空气中 的一些在与油墨分离后返回打印头25。其然后经过在油墨接收口的正下游 直接与墨槽15内部连接的管件37。因而，沿着墨槽管线17经过的空气中 的一些是先前已沿着该墨槽管线17经过的再循环空气，且已经承栽有蒸发 溶剂。这减小了溶剂从墨槽管线17内的油墨中蒸发出去的可能性。管件 37不向被打印头罩21包围的体积敞开。it^免了由再循环空气承载的溶 剂在打印头组件上冷凝或者污染打印头周围环境的可能性。
然而，已发现不可能使沿着墨槽管线17经过的空气100%再循环。因 为再循环空气直接从管件37 l墨槽15，其不经过该墨槽的油墨接收口 。 然而，如上所述，1墨槽15的墨滴不可避免地带走一些空气，该空气也 被拉入墨槽。作为最小P艮度，相应量的空气必须^L持续排向大气或者再循 环的空气体积将始终增大。实际上，若来自墨槽管线17的所有空气都经由 管件37再循环至墨槽15，则墨槽15的油墨接收口处的空气压和空气流型 会使得油墨不能可靠地i^该墨槽15并可能滴下。
由于连续喷墨打印机存在多种墨槽构造和流体系统，所以一般有必要 通过不断反复试验来优选任一特定的设计。然而，通常优选的是，再循环 空气加入从墨槽的油墨接收口沿着墨槽管线行进的油墨路径的点是距该 油墨接收口不超过10毫米的点、更优i^巨该口不超过5毫米的点、且最优 选;U巨该口不超过2毫米的点。
由于沿着管件37提供的再循环空气提供一些沿着墨槽管线17抽吸的空气，经过油墨接收口且从该口沿着路径至再循环空气l点的空气的内 向流量相应地减少。减少的气流量相应地不太可能输送油墨。由于墨槽管
线17处于低于大气压力的压力下，运送再循环空气的管件37处于高于大 气压的压力下，而墨槽15的油墨接收口处于大气压下，所以交接点处的湍 流对于输墨能力也有一些影响。
一般，油墨接收口与再循环空气进入的交接点之间的距离越长，需要 经由该油墨接收口1以可靠地清除油墨的气流量越大，结果沿着墨槽管 线17经过且可再循环的油墨比例越小。
对于任何单个喷墨打印机设计，不断摸索是尝试再循环空气在多个不 同位置加入已1墨槽的油墨的路径以及尝试多种不同的用于控制已沿 着墨槽管线经过的空气中的多少被再循环的布置，从而确定i^V墨槽的油 墨被可靠地清除而不在打印头处的墨槽口滴下的情形。由于喷墨打印机的 操作条件会变化，且墨槽抽吸的效力受到许多因素例如油墨粘度和打印头 与抽吸源之间的任何高度差的影响，还由于抽吸源提供的抽吸量也会变 化，可取的是纳入操作条件的安全限度，而不是寻求以一种油墨仅被^U^ 墨槽15而不滴下的系统来IMt。
图4是图1和2所示实施例的墨槽块19的放大顶视图。图5是墨槽块 19的侧视图，图6是从打印头25—端看的示图。墨槽15是这样制得的， 从靠近块的顶面且邻近该块一个侧面的前表面向该块内钻孔15a，然后从 墨槽块19的底面向上钻另一孔15b以与孔15a的远离其开口的远端会合， 从而形成穿过该块的封闭墨路。位于墨槽块19的前表面内的孔15a的开口 是墨槽15的油墨接收口 。如自图1可见，孔15a的邻近墨槽块19 一个侧 面的定位使得墨滴越过墨槽块19以进行打印所需的油墨喷射流7的偏转量 最小化。
墨槽块19可在安装到打印头的支承基片3上之前,确地钻孔，且其 能被设计成准确地定位在该基片3上，例如因为与墨槽管线17的连线穿过 支承基片3内的预钻孔。这4I:供一种方4更的布置以确保在制造过程中正确 地安置墨槽15的油墨接收口。这种正确的安置有助于确保喷嘴5、充电电 极9和墨槽15相互准确地对准，以便在充电电极9和偏转电极11，13上无 任何电压时，油墨喷射流7将可靠地i^墨槽15并避免污染充电电极9。
墨槽管线17与孔15b i^墨槽块19的开口连通。
18为使空气能够再循环入墨槽管线，从墨槽块19的侧面制造另一孔37a 以在油墨接收口的正后方通向孔15a。这在块内提供一种封闭的气路。提 供再循环空气的管件37与孔37a l墨槽块19的孔连通。
在孔37a通入孔15a的点处，空气中可能存在一些湍流，该湍流是由 于孔内的气压差和来自孔37a的气流相对于沿着孔15a的流向呈90° 1 孔15a而产生的。目前怀疑此湍流对沿着墨槽管线17经过且可沿着管件 37再循环回到墨槽的空气比例有影响。可以修改设计，以使孔37a相对于 沿着孔15a的流向成稍小角度，希望能够减小交接点处的湍流。然而，为 提供孔37a的这种角度且同时保持交接点靠近油墨接收口 ，还需务使墨槽 块19的前表面成一定角度。图7是变形墨槽块的一例的顶视图，其中，块 19的前表面与孔37a成一角度，以便从孔37a流入孔15a的空气不那么急 剧地转变方向。
可采用广泛范围的多种墨槽设计。原则上，可简单地提供一定长度的 管件例如不锈钢，其一端与墨槽管线17连接、另一端与再循环空气管线 37连接且其侧面具有作为油墨接收口的孑L。这4C供一种从该孔至墨槽管线 17的封闭墨路，以及从再循环空气管线37沿着孔所在管件至空气^墨 路位置的封闭气路。然而，实际中已发现在此设计中，经由侧面孔i^管 件的墨滴易于撞击管件的远侧且至少部分经由该口回溅出。为减少此喷 溅，可围绕该孔安装短长度的管件以拔:供如图8所示的构造。然而，在油 墨接收口不再是主管内的孔而是侧管的敞开端的情况下，当使侧管较长以 尽可能减少喷溅时，这也增大了油墨接收口与管件交接点之间的距离。由 于侧管的内部是气流量减小的区域，因为其不传送任何再循环空气，所以 延长侧管以减少喷濺会同时降低墨槽管线17清除1侧管内油墨的抽吸 能力，且因而减少沿着墨槽管线17向下传iOL可再循环至管件37的总空 气比例。
一种可供选择的布置表示在图9中，其中，墨槽的油墨接收口被形成 为这样一种孔，该孔位于连接墨槽管线17与空气再循环管线37的弧形管 件的侧面内。因为油墨沿着近似切线方向1管件的弧形部，所以其不太 可能经由其进入的孔回溅出。
图4和7表示了孔15a的方向平行于油墨喷射流7的方向。然而，油 墨喷射流7进入的孔或管也可相对于油墨喷射流的方向成稍小角度。此情 况下，油墨喷射流以倾斜角度撞击管或孔的内壁，以形成随后可聚合并沿着墨槽管线17P及走的液膜。it^緩了油墨喷射流，且减小了油墨溅出墨槽 口的可能性。图10和11表示分别利用管件制造和利用墨槽块19制造的这 种装置。
尽管已表示了由管件制造和通过在墨槽块19内形成孔制造的墨槽布 置的实施例，但出于易于制造、易于安装和耐用的原因，目前优选釆用由 墨槽块19形成的实施例。所示的墨槽构造仅仅是示例，可采用广泛范围的 多种布置。
图12是体现本发明的喷墨打印机用流体系统的概念示意图。实际上， 可以许多不同的方式设计流体系统以执行所需的操作，且实际上本申请人 目前更优选采用基于图13示意图的流体系统。然而，参照图12，更易于 理解流体系统的功能和操作。
在打印机的正常操作过程中，当油墨喷射进行时，墨泵39从墨罐41 吸取油墨并给该油墨加压。利用压力传感器43测量加压油墨的压力。墨阀 45位于其打开位置，结果加压油墨沿着供墨管线47经由管路31至打印头 25。加压油墨被供应给墨枪，以形成如上参照图l和2所示的油墨喷射流
同时，墨槽管线17经由抽吸阀49与抽吸泵51的入口连接，以给打印 头25内的墨槽15供应来自抽吸泵51的吸力。
按照已知方式利用与以上参照图1和2所示的偏转电极13组合的传感 器电 测油墨喷射流7的粘度。调节墨泵39的速度，以保持喷射速度在 预定范围内。实际上，方便的是响应于压力传感器43的输出来控制泵39 以保持油墨于目标压力或其附近，且可调节目标压力以保持喷射速度在预 定范围内。随着溶剂从油墨蒸发，油墨变得越来越粘，且为了维持油墨喷 射流7的iUL，墨泵39的输出压力不得不增大。当超过预定压力P艮度时， 溶剂泵55工作，正浮阀(top-up valve) 57被暂时打开以允许少量溶剂通 过溶剂泵55从溶剂罐59传送至墨罐41，从而sWfc稀释油墨。
可操纵抽吸阀49以从墨槽管线17至净化管线61切换来自抽吸泵51 的吸力。净化管线61与打印头25内的墨枪内部连通，允许给该墨枪施加 吸力。若墨嘴堵塞，这能用于试图吸净该墨嘴。另外，若在关闭墨阀45， 从而停止沿着供墨管线47的墨流的同时，操纵抽吸阀49以切换抽吸至净 化管线61，则打印头墨枪内的墨压相当突然地降低，能够干净地停止油墨喷射流7以尽可能减小油墨对打印头的污染。若墨枪内的墨压较逐渐地减 小，则会发生油墨对打印头的污染。
若打印头长期不用而不进行喷射，则打印机可执行清洗程序，其中， 在油墨喷射停止后，暂时维持净化管线61上的抽吸以把所有油墨吸出墨枪 并将其送回墨罐41。然后，切换抽吸阀49以对墨槽管线17施加抽吸，操 纵溶剂泵55，打开冲洗阀63以允许M剂罐59沿着冲洗管线65泵送溶 剂至打印头25。冲洗管线65输送溶剂至墨枪，形成溶剂喷射流以代替油 墨喷射流7。溶剂喷射流1墨槽15，然后沿着墨槽管线17抽吸该溶剂。 这既清洗墨枪，又清洗墨槽。接着，关闭冲洗阀63，同时抽吸阀49再次 切换抽吸至净化管线61，以沿着该净化管线61抽吸墨枪中的溶剂，清洗 净化管线。然后，关闭泵。这将墨枪内部清空，还使墨槽和所有暴露于空 气的管线干净，尽可能减小由于喷射不进行时墨枪或墨槽内的油墨干燥导 致的堵塞的可能性。然而应注意的是，此清洗过程中采用的溶剂通过抽吸 泵51输送至墨罐41,从而稀释油墨。
在打印机正常操作过程中，随着油墨喷射的进行，抽吸泵51从墨槽管 线17输送空气与油墨的混合物至墨罐41。结果，利用抽吸泵51输送给墨 罐41的量大大地超过利用墨泵39从该墨罐41移离的量，且抽吸泵51相 应地趋向于4吏墨罐41增压。为释放此压力且允许空气从墨槽管线17逸出， 墨罐41经由排气管线67向溶剂罐59排气。溶剂罐59又经由空气再循环 管线69排气。
如图12所示，空气再循环管线69出现支路，其中，支路69a允许来 自溶剂罐59的一些空气排向大气，而另一支路69b传送再循环空气至打 印头内的管件37。然而，如上所述，打印头内的空气再循环管件37不能 运送抽吸泵51输送给墨罐41的所有空气。因此，有必要提供某种使部分 空气排向大气的装置，在空气再循环管线69中提供支路69a是最方便的做 法。
随着油墨和溶剂在打印机操作过程中被消耗，各罐41，59内的油墨和 溶剂的液位将下降。这些罐可通过打开各自的盖71,73来再注入。过去， 此罐盖不总是完全气密，从而为经由墨槽1流体系统的空气排向大气提 供一种可供选择的路径。除了空气再循环管线69中向大气敞开的支路69a 以外，或者作为该支路69a的一种可供选择方式，本发明实施例也可采用 此布置。然而，除非盖71,73被设计为使它们容许的排气量一致或者可控
21制，否则目前优选使这些盖气密且经由装置例如支路管线69a来提供向大 气的排气，该支路管线69a使喷墨打印机的设计者更易于控制从墨罐41 再循环到打印头25的空气的比例。
应注意的是，其它用于处理来自墨罐41的空气的布置也是可行的。例 如，空气再循环管线69可被连接为使空气直接来自墨罐41而非溶剂罐59， 从而排气管线67用于把空气排放到溶剂罐59内的空间，或者排气管线67 被完全取消，溶剂罐59单独向大气排气。由于若空气再循环管线69直接 与墨罐41连接，则非常少的空气流出溶剂罐59，所以若该溶剂罐59以不 受控制的方式向大气排气，则非常少的溶剂会损失。选择性的，溶剂泵51 可输送油墨和空气至沉降罐或者分离罐，从该沉降罐或分离罐，油墨l 墨罐41而空气直接1空气再循环管线69。
空气再循环管线69中向大气敞开的支路69a可设在沿该空气再循环管 线69长度的任何方便位置、或者打印机主体29处或者打印头25处。主要 考虑事项将是用户的便利性，且如果需要，支路69a可包括软管或硬管或 者与该软管或硬管连接，以引导空气离开至不污染环境的排气位置。
如上所述，连续喷墨打印机的流体系统通常被设置成提供参照图12 所述的功能，然而其组件和相互连接可以不同。图13是基于Linx 4900或 Linx 6800喷墨打印机的实际流体系统的流体系统示意图，其被更改以体现 本发明且被简化以易于理解。
图13中，墨泵39从墨罐41获取油墨。离开泵39后，油墨经过10微 米过滤器75以免流体系统的残余物中存在污染罐41内油墨的任何颗粒。 利用压力传感器43监测过滤器75下游的油墨压力。然后，经加压的油墨 流过文丘里抽吸设备77，经过该设备的墨流利用文丘里效应产生吸力。从 抽吸设备77排出的油墨返回墨罐41 。
过滤器75与抽吸设备77之间，支路经由緩沖器79供应加压油墨，该 緩冲器79减緩由于墨泵39和墨阀45的IMt导致的供墨管线47中油墨的 压力振动。供墨管线47中的加压油墨行进至打印头25并形成油墨喷射7。 监测喷射速度，并相应地控制墨泵39拔:供的油墨压力，如参照图12所述 的。
在喷射进行的正常操作过程中，来自文丘里抽吸设备77的吸力经由墨 槽阀81施加给墨槽管线17,以清除i^墨槽15的油墨。通过抽吸设备77
22的正常功能，沿着墨槽管线17抽吸的油墨和空气i^经过抽吸设备的油墨 流，从而ii7^墨罐41。
来自文丘里抽吸设备77的吸力还经由正浮管线83施加给正浮阀57。 通常，正浮阀57关闭正浮管线83。当希望给油墨添加溶剂时，例如当维 持正确油墨喷射速度所需的油墨压力超过阈值时，暂时切换正浮阀57。结 果，抽吸设备77从溶剂罐59抽吸溶剂经过冲洗阀63，且然后经由正浮阀 571正浮管线83。通过文丘里抽吸设备77的作用，溶剂随后加入经由 抽吸设备i"墨罐41的油墨。
为拔^供以上参照图12所述的净化功能，可切换墨槽阀81以经由净化 阀85把来自抽吸设备77的吸力施加给净化管线61。
作为与墨槽阀81连接的替换方式，净化阀85使净化管线61与墨罐 41通气。这允许另一操作模式，其中，油墨从墨罐41沿着供墨管线47泵 送、经过打印头25、沿着净化管线61返回并流回入墨罐41，而不在该打 印头25中形成任何油墨喷射。
从冲洗阀63起的沖洗管线65不延伸至图13所示流体系统中的打印头 25，取而代之的，冲洗管线65与供墨管线47在打印机主体29内连接，且 组合供给线87延伸至打印头25。为提供冲洗功能，操纵墨阀45以停止油 墨沿着供墨管线47的流动，使墨槽阀81和净化阀85处于将来自抽吸设备 77的吸力施加给净化管线61的位置，且操纵冲洗阀63以打开冲洗管线65。 来自抽吸设备77的吸力经由净化管线61施加给打印头25中的墨枪内部， 且其g给线87施加吸力。因为墨阀45关闭，此吸力不从供墨管线47 抽吸油墨。相反，其从溶剂罐59抽吸溶剂经由正浮阀57且然后经由冲洗 阀631冲洗管线65。然后，溶剂通过该吸力沿着供给管线87输送、经 过墨枪、沿着净化管线61送回、经过抽吸设备77并进入墨罐41。接着， 通过操纵墨槽阀81来断开抽吸，这恢复对墨槽管线17的抽吸。操纵冲洗 阀63以隔离冲洗管线65，并暂时打开墨阀45以将加压油墨供应g墨管 线47和组合供给线87。这把一些已在供给管线87中的溶剂驱出墨枪喷嘴 部5内的喷孔，以形成用于清洗喷嘴和墨槽15的短暂溶剂喷射。
从墨罐41排出空气且使该空气中的一些沿着空气再循环管线69再循 环至打印头的布置如参照图12所述的。
参照图14-20论述使空气再循环管线69分支的各种布置。图14表示一种简单的布置，其中，空气再循环管线69具有排气支路 69a和再循环支路69b，空气中的一些经由排气支路69a排向大气，且再 循环支路69b给打印头内的空气再循环管件37供应再循环空气。各支路 具有各自的限流器89a，89b。通iti^择限流器的各自内径，系统设计者能 够对再循环管线69中经由支路69a排出的空气的比例进行一定程度的控 制。尽管限流器89a，89b在图14中被表示为靠近再循环管线69的分支点， 但这不是必需的，它们可位于沿它们各自支路管线的任何便利位置。例如， 空气再循环管线69可在打印机主体29内分支，使排气支路69a把包含溶 剂的空气排放给打印机主体处的大气或者经由管件排放至所希望的位置， 而再循环支路69b内的限流器89b可设在打印头25处或其附近。
存在希望暂时促使溶剂从油墨蒸发的情况。例如，若在任何相当长的 时间内重复执行以上参照图12和13所述的冲洗操作而不进行正常的油墨 喷射操作，则墨罐41中的油墨会由于溶剂而变得过稀。在这些情况下，有 效的是减少从墨槽管线17再循环回打印头25的空气量。图15表示再循环 管线69的一种变形支路布置，其能够减少上述空气量。
图15中，提供旁通支路69c以绕开用于向大气排气的排气支路69a中 的限流器89a。旁通支路69c中的阀91可选择性地开闭，以提供或者取消 旁通效果。当旁通阀91打开时，空气再循环管线69中的空气可流向大气 而不经过限流器89a，因此排向大气的流量增加而空气再循环支路69b中 的再循环流量减少。
图15中，旁通支路69c被表示为在空气再循环管线69分为支路69a 和69b的位置的上游从该空气再循环管线69分支。然而选择性的，旁通 支路69c也可在限流器89a的上游从排气支路69a中分出。类似的，旁通 支路69c在图15中被表示为在限流器89a的下游与排气支路69a连接，然 而旁通支路69c也可独立地向大气排气而不再与排气支路69a连接。
图16表示图15所示空气再循环管线支路布置的一种替换方式。图 16中，排气支路69a内的限流器89a用限流阀93替代。其能够在显著限 制排气支路69a内的流量以提供与限流器89a相类似效果的位置与其实质 上较少地限制流量以允许空气再循环管线69中的空气被排向大气的比例 增大的位置之间移动。若限流阀93不断地在其极限位置之间变化，或者在 其最开位置与其最限流位置之间具有一个或多个中间位置，则可对空气再 循环管线69中的空气被排向大气的比例进行较精细程度的控制。这使得可以实行更复杂的控制方式，例如当油墨M过稀时向大气排放高比例的空 气而当油墨sWt过稀时向大气排放中等量的空气，从而得以在向大气排放 含溶剂空气的环境损害与除去油墨中过量溶剂的操作需求之间获得平衡。
在图15和16的布置中，选择性地增大被排放向大气的空气比例的 功能通过给排气支路69a设旁路或者减小排气支路69a的限流效果来提供。 如图17所示，作为一种替换方式，可通过截断或者进一步限制再循环支路 69b的流量来增大被排向大气的空气比例。图17中，这通过在再循环支路 69b内提供截流阀95来实现。若此阀关闭，则空气再循环管线69中的所 有空气将被排向大气。选择性的，此阀可以接近关闭以提高再循环支路69b 中的流量限制，从而使更多量的空气被排向大气而仍然存在一定的再循环 流量。图17中，截流阀95^L^示在限流器89b的下游，然而其也可设在 该限流器89b的上游。
在图17的变形(未表示)中，截流阀95和再循环支路限流器89b 可组合成限流阀，类似于参照图16所述的限流阀93。此限流阀可在其完 全截断限流支路69b或者提供高程度限制的位置与其提供较^^度限制或 者完全不提供限制的第二位置之间移动。
另一替换布置表示在图18中，其中，图17的截流阀95用切换阀或 者分流器97替代。这允许将i^V再循环支路69b的空气流部分或者4^ 地改向引入另一排气支路69d，以增大被排向大气的空气比例。若采用多 位可变或者连续可变的分流器，则除了最大和最小程度以外，还可获得中 间程度的祐:排向大气的空气。图18中，切换阀或者分流器97被表示在再 循环支路限流器89b的下游，然而其也可i殳在该限流器的上游。另外，图 18表示了另一排气支路69d直接向大气排气。然而选择性的，其也可被设 置成在排气支路限流器89a的下游与该排气支路69a连接。
图19中，分流器99设在空气再循环管线69分成排气支路69a和再 循环支路69b的接点处。可操纵分流器99以改变沿着空气再循环管线69 经过且经由排气支路69a排向大气的空气的比例。图19中，限流器89a，89b M示在各支路69a,69b内。然而，作为一种替换方式，这些限流器可取 消，并4吏分流器99完全负责控制再循环空气和排出空气的相对比例。
通it^传送被排向大气的空气的管线内提供溶剂回收设备例如冷却 器，可减少被排出的溶剂量。图20表示图14所示支路布置的一种变形， 其中，冷却器101设在排气支路69a内以冷凝沿着排气支路69a经过的空
25气中的溶剂，从而减少被排向大气的溶剂量。所回收的溶剂可沿着溶剂返
回管线103返回溶剂罐59。选择性的，其可返回墨罐41，在此情况下，油 墨的溶剂损失率将减小。若油墨当前过稀，则这是不利的，因而优选返回 溶剂罐59。
冷却器101可以任何便利的方式实现。例如，其可以是塞贝克效应 冷却器。选择性的，其可以是利用致冷剂的压缩和膨胀的冷却器。作为另 一替换方式，已在别处冷却的冷却剂例如水可用于冷却排气支路69a中的 管道或者导管。
若空气再循环管线69起始于溶剂罐59，如图12和13所示，则考 虑到空气沿着空气再循环管线69的流动，溶剂罐59内的空气压必须高于 冷却器101内的空气压。此压力差易于导致空气不希望地从溶剂罐59沿着 溶剂返回管线103流入冷却器101。因此，希望采取措施来防止此现象。 例如，若冷却器101被定位得高于溶剂罐59，则溶剂返回管线103可在溶 剂罐59的底部附近而非该罐的顶部附近通向溶剂罐59,以使溶剂返回管 线103的开口端在罐59内的溶剂面以下。这意味着由溶剂罐59内的较大 压力导致的溶剂返回管线103内的任何反向流会沿着该溶剂返回管线103 向上驱动溶剂而非空气。若此发生，则沿着管线103提升的溶剂的重量用 于抵消该管线两端之间的压力差，终止反向流。当来自冷却器101的额外 冷凝溶剂沿着溶剂返回管线103緩慢滴下时，其额外的重量克服溶剂罐中 的压力并迫4吏该溶剂返回管线103内相应量的溶剂进^V罐59。按照这种方 式，提供溶剂返回管线103内的正确流向。
若担心从排气支路69a回收的溶剂不适于再利用，例如因为其被冷 凝水污染，则溶剂返回管线103可排入单独的溶剂回收罐而非打印机的溶 剂罐59，从而允许以适于环境的方式处理回收的溶剂。
图20中，冷却器101 #^示在限流器89a的上游，然而其也可i更在 该限流器的下游。另外，冷却器101可设在参照图15至19所述的任一替 换支路布置的排气支路69a中以及图18所示的另一排气支路69d中。
尽管图20表示了冷却器用作溶剂回收设备，但也可采用任何适当的 替换布置。例如，可通过压缩来冷凝空气中的溶剂，或者通过利用适当材 料吸收空气中的溶剂来除去该溶剂。
还可将冷却器或其它溶剂回收设备安装在空气再循环支路69b中或者空气再循环管线69分支之前的空气再循环管线69中，结^返回打印
头25的空气中回收一些溶剂。其后杲是与不这样设置冷却器的情;;^目比，
1墨槽流路的空气会不太充满溶剂，因而从沿着墨槽管线17经过的油墨 中除去额外的溶剂，该墨槽流路从油墨接收口延伸至抽吸泵51或文丘里抽 吸设备77。
在打印机的正常操作中，这没有任何好处，因为从最终反向循环到 墨槽流路中的空气里回收的溶剂量基本与从墨槽流路里的油墨中损失的 溶剂量的增加相匹配。另外，考虑到在溶剂回收处理过程中可能污染溶剂 (例如，由于过度冷却而导致的水污染)，这种布置趋向于不利。然而， 若回收的溶剂不直接返回墨罐41 ，则其可用于替换或者辅助任何布置例如 参照图15至19所述的布置以通过向大气排放额外的空气来暂时增大溶剂 损耗。
在所有图15至19中，阀或分流器91，93，95,97，99可由操作员手动控 制，或者选择性的，若提供电动机或其它操纵机构，阀或分流器 91,93,95,97,99可利用喷墨打印机控制系统响应于由所测得的油墨喷射速 率和油墨压力确定的(或者按照任何其它方式确定的，例如在装有粘度计 的情况下利用该粘度计确定的)油墨粘度来自动地控制，或者>^据任何其 它适当的控制程序例如监测近来是否执行冲洗操作的装置来自动地控制， 或者打印机可被编程以 一旦打印机在关闭后被重新启动，则在特定时间段 内自动地增大被排向大气的空气的比例。还可依据施加给墨槽的抽吸水平 的变化来进行控制。
图21表示可按照这种方式控制阀或分流器的喷墨打印机控制系统 的布置。
控制系统105具有输V输出电路107,经由该输7^/输出电路107， 给阀或分流器91,93,95,97或99发送控制信号、给打印头25内的电极和其 它组件发送信号M它们接收信号、接收来自压力传感器43的墨水压力 值、控制墨泵39、以及与其它组件和设备例如显示器33、键盘35和流体 系统的多个阀进行通信。控制系统105还包括微处理器109、储存用于控 制该微处理器109的程序的程序ROMlll、提供微处理器109用工作存储 器的随MM储器113、和在打印M关闭时储存打印机需JM^的可
随MM储^ 115，该可变数据是操作员经由M 35或以任何其它便利
27方式賴、、的。控制系统105的这些组件相互经由母线117通信。
在打印机的操作过程中，微处理器109经由输V输出电路107与打 印头电^L其它组件通信，以在其它任务中执行"飞行时间"测量^Mt， 在该操作中，给予墨滴相当少的电荷且仍然4吏它们通过墨槽，当带电墨滴 经过打印头中两分隔的传感器电极时检测该带电墨滴。测量墨滴从一个传 感器电极至另一传感器电极花费的时间，以获得飞行时间，从而测量喷射 it^。此操作对于本领域那些技术人员而言是相当>^的。
微处理器109在打印机的正常操作过程中持续监测从压力传感器43 接收的压力值，这些检出的压力值将与储存在RAM113中的目标压力值比 较。发送给墨泵39的控制信号将依据从压力传感器43接收的油墨压力值 与所储存的目标值之间的差异加快或减慢泵的速度。微处理器109不时地 比较由上述测量操作获得的"飞行时间"值与储存在RAM113或 NVRAM115中的目标值。若测得的飞行时间与目标飞行时间相差超过容 许P艮度，则调整用于控制墨泵39的目标压力值。按照这种方式，微处理器 109维持喷墨i^L于目标值或其附近。
RAM113或NVRAM115中还储存墨水压力的容许范围.若RAM113 内设定的目标压力超过容许压力范围的最大值，则为了维持正确的飞行时 间，微处理器109控制流体系统组件例如阀，从而执行把溶剂从溶剂罐59 转移入油墨内的操作以稀释该油墨。若写入RAMU3中的目标压力降到最 小容许值以下，这指示油墨包含过多的溶剂，则微处理器给阀或分流器 91,93，95，97或99发送信号以增大被排向大气的空气量，从而增大溶剂从油 墨中损失的比率。如上所述，取决于岡或分流器的可控制程度，微处理器 109依据目标油墨压力值降到容许范围以下的程度来控制其位置。
如上所述，储存在ROMlll中用于控制微处理器109的程序可被设 置成使该微处理器自动地控制阀或分流器，以 一旦在关闭后重新启动油墨 喷射时暂时增大被排向大气的空气量。上述打印头冲洗操作在微处理器 109的控制下进行，且程序可^Li更置成4吏微处理器109将此操作已进行的 事实储存在NVRAM115中，随后使用该信息和与喷射已进行多久有关的 信息来评估油墨含有过量溶剂的可能性，并相应地控制阀或分流器。依据 相关喷墨打印机的设计者的需要，相互替换地或者结合地使用这些不同的 规则和布置，微处理器109利用这些规则和布置来控制阀或分流器 91,93,95,97或99。
28已对本发明的一种实施例进行了测试，以证明溶剂消耗确实减少。 因为溶剂消^fc各打印机之间变化，且还依据打印机的设置和使用方式以 及周围环境条件而变化，所以不容易获得所节省的溶剂量的精确数字。然 而，以下试验^t执行。
Linx 6800打印机装配有经改变的Linx Ultima打印头以供沿着墨槽 管线传送且经过墨罐和溶剂罐的空气再循环回打印头。依据图l和2以及 图4至6的实施例，此再循环通过在墨槽块内钻另一孔以截断墨槽孔来实 现，且空气再循环管线与此另一孔连接。打印机被设置为使用Linx 3103 油墨和3501溶剂工作，其是一种基于乙醇和丙酮的混合物的系统。供墨罐 和溶剂罐使用的盖和相应的注入管用巻边塞(turned plug)替代以防止不 受控制地向大气任意排气。对于准备工作的打印机，秤量打印机主体、导 管、打印头和电缆的重量。然后，打印积^L设定为持续进行喷射而不打印， 以致喷射总是指向墨槽。打印机、导管和打印头在整个试验过程中都位于 秤盘上，从而能够监测它们的组合重量。在试验结束时，打印机已关闭后， 再次秤量打印机主体、导管、打印头和电缆这一组合体的重量。
最初，证实此布置难以获得有意义的溶剂消耗数字。试验最初在温 度不受控制的试验室内进行，推断问M因于这样一个事实，即，温度的 微小变化对溶剂中丙酮成分的蒸发率有较大的影响。因此，打印机转为使 用Linx 1240油墨和Linx 1512溶剂(其是一种基于丁酮的系统)，并在打 印机位于维持恒定25匸的受控环境室内的情况下进行试验。在试验M 下，打印Wfc故置于室内且使其整晚不起动以获得室温，然后第二天进行 试验。
另外，将一些空气排向大气的支路管线最初装配有非常小的限流器 (内径约0.25111111)，这导致油墨不能被充分地从墨槽吸除，以致油墨溢出 墨槽口 。随后的试验在把空气排向大气的排气支路和输送再循环空气至墨 槽块的再循环支路管线内具有内径0.6mm的匹配限流器的情况下进行。此 打印机中，墨槽管线具有1.6mm的内径，空气再循环管线具有3.0mm的 内径，且墨槽块内通向墨槽的空气再循环路径具有l.Omm的内径。采用此 布置，利用最初运行而未改变的打印机(空气不进行再循环且用于从墨槽 管线排出空气的管线内无限流器)进行测试。这种布置在七个小时的测试 过程中表现出大约60克的溶剂消耗。
然后，在设置空气再循环系统且如上所述的0.6mm限流器位于输送再循环空气至墨槽块的管线和将空气排向大气的管线内的情况下，测试溶
剂消耗。对此布置进行两次测试。第一次测试，七个小时内消耗大约29 克溶剂；第二次测试，七个小时内消耗大约27克溶剂。因此，这些试验显 示溶剂消耗减少为打印机不改变时的消耗量的约50%。
作为另一测试，打印枳^Li殳置为沿着墨槽管线传送的空气不再循环 回打印头，而按照与空气再循环进行的试验中相同的方式，把空气排向大 气的管线装配有限流器。此情况下，七个小时的溶剂消耗大约56克。it^ 示采用限流器来减小空气沿着墨槽管线流经墨槽口的速度对溶剂消耗率 有一定的影响，但试验中显示的溶剂消耗的减小大多看来似乎归因于空气 返回回到墨槽块。
应理解的是，上述试验与一种被设置为采用特定的油墨和溶剂布置 且在特定环境下工作的特定打印机内的溶剂消耗有关，利用不同打印机且 在不同^Ht下进行的试验可能获得不同的结果。例如，墨槽抽吸程度和溶 剂消耗量可能受到因素如(i)打印头与打印机主体的相对高度和(ii)管道长 度及管道内管孔长度的影响。然而，这些试验看来似乎都证实通过把已充 满溶剂的空气直接送回到墨槽流路内可减小溶剂消耗这个原理。
再循环空气与排出空气的相对比例可变化的图15至19的布置还体 现了本发明不限于把再循环空气直接送回墨槽流路的个别方面。这些布置 也用在如图22至25所示把再循环至打印头的空气排入含有喷墨的空间内 的实施例中。以上参照图1至21的公开内容也应用于图22至25的实施例， 除了再循环空气^L输送至与图1和2的实施例不同的打印头内的位置以外， 在图16和19的布置中，阀93或分流器99可祐i殳置成完全封闭排气支路 69a,因为在图22至25的实施例中，可使沿着墨槽管线17传送的空气100% 再循环。
图22和23是分别对应于图1和2的打印头笫二实施例的俯视图和 侧视图，其中，已沿着墨槽管线17经过且已沿着空气再循环管线69返回 打印头25的空气不直接与墨槽块19连通。此实施例中，从空气再循环管 线69接收再循环空气的管件37通向紧邻另一打印头组件上方的空间。这 具有被^墨槽15的空气已经承栽一些蒸发溶剂的效果。这减小了空气在 其沿着墨槽管线17经过时吸收油墨中溶剂的能力，从而减少了系统的溶剂 损耗和排出到环境的溶剂量。若来自墨槽管线17的空气的100%都再循环 回管件37,则能够使从打印机逸出的充满溶剂的空气量最少化，且因此溶
30剂的损失率最小化。
图24和25是分别对应于图1和2的打印头第三实施例的俯视图和 侧视图。此实施例中，管件37被重新定位以经过支承基片3且在墨槽15 的油墨接收口附近敞开。管件37被定位在墨槽块19与检测电极13之间以 尽可能靠近墨槽口，同时被定位在喷墨7沿其前进的所有路径的一旁，以 尽可能减小由于离开管件37的空气运动导致的喷射断裂或偏斜。
此实施例与图22和23的实施例相比具有若干优点。
在图22和23的实施例中，打印头罩21内部的空间将易于充满含溶 剂的空气。这增大了当空气ii^墨槽15时该空气已承栽的溶剂负栽，还导 致溶剂易于在打印头的其它部件上冷凝下来。记住油墨在湿时是导电的， 此冷凝会导致部件上的导电液体干扰各个电极的正确^Mt 。
最后，已知给连续喷墨打印;IMI:供"正空气"(positive air)特征， 其中，少量外部空气被泵入打印头罩21包围的空间内。尽管打印头軍21 相对于打印头附近的空气保护油墨喷射7，但若打印机在非常多尘或潮湿 的环境中工作，此"正空气"特征用于确保少量空气经由罩21内的狭缝 23流出，以防止任何外部空气经由其l。此情况下，若罩21内的空间 充满来自管件37的含溶剂空气，则经由狭缝23流出的空气将充满溶剂， 增大了溶剂对打印地点的污染，这在一些情况下是不希望的。
通过改进管件37与墨槽15的油墨接收口的联接，能够获得4吏含溶 剂空气回到墨槽15内的再循环，而不需要打印头罩21内的所有空气都充 满溶剂。
然而，在再循环空气排入油墨喷射形成空间内以通过经由墨槽的油
墨接收口^bv而再ii^墨槽管线的任何实施例中，优选采取一些额外的步
骤来减小溶剂在打印头部件上冷凝的可能性，尤其避免其在电极上冷凝。 例如，可采取步骤确保电札良可能的其它部件处于比再循环空气更高的温 度下(例如，通过冷却再循环空气)，或者可采取步骤使再循环空气中的 溶剂冷凝下来或以一些其它方式除去再循环空气中的溶剂，以使l油墨 喷射形成空间的空气不完全充满溶剂。
上述实施例是以示例方式提供的，本发明不限于这些实施例。各种 变形和替换对本领域那些技术人员而言将是显而易见的。例如，可提供直 接自墨罐41、溶剂罐59或抽吸源51，77下游的任何其它便利位置的单独排
31气管线，代替提供自空气再循环管线69的排气支路69a。此情况下，图15 和16的旁路和阀的布置以及图20的溶剂回收系统可用于排气管线，图17 和18的阀和分流器的布置可用于再循环管线。
在抽吸源不是加压油墨管线内的文氏管时特别适用的 一种替换方式 中，抽吸源给墨罐(其不单独排气)施加抽吸。吸力仍然被施加给墨槽， 但此情况下，吸力经由墨罐内的空气空间施加。例如，在图12的流体系统 中，抽吸泵51移至管线67内或管线69分支前的管线69内。若抽吸泵位 于再循环管线69内，此管线直接与墨罐连接而不与溶剂罐连接，如上所述。
另外，以上实施例表示了打印头经由挠性管路与打印机主体连接的 喷墨打印机布置，因为这是实际中最普遍的布置，然而本发明不限于此。 墨枪、电极9,11,13、墨槽15和所有其它的打印头组件可与罐及其它的流 体系统组件在同一外壳内。此情况下，墨槽管线17、空气再循环管线69 和所有其它通常沿着管路经过的管线可以是完全收容于外壳内的流体连 接管线。选择性的，打印头可直接固定在打印机主体上而无任何管路。
权利要求
1.一种连续喷墨打印机包括墨枪，用于形成油墨喷射；墨槽，具有用于接收油墨喷射中未用于打印的墨滴的油墨接收口；墨槽管线，被连接成从所述墨槽接收已经由所述油墨接收口进入的油墨；以及抽吸源，用于给所述墨槽管线施加抽吸；打印机，具有供流体从所述墨槽的所述油墨接收口经过所述墨槽沿着所述墨槽管线流动的墨槽流路，所述打印机还包括(i)空气再循环管线，用于经由所述油墨接收口或者经由至所述油墨接收口下游的所述墨槽流路的连接来传送已沿着墨槽管线经过的空气中的至少一些以再进入所述墨槽流路，以及(ii)排气路，用于排出已沿着所述墨槽管线经过的空气中的至少一些以不再进入所述墨槽流路。
2. 根据权利要求1所述的连续喷墨打印机，所述打印机具有这样一 种工作模式，其中，从所述墨枪喷墨，且已沿着所述墨槽管线经过的空 气中的至少一些沿着所述空气再循环管线传送以再进入所述墨槽流路， 所述打印机还具有这样一种工作模式，其中，从所述墨枪喷墨，且已沿 着所述墨槽管线经过的空气中的至少一些经由所述排气路排出。
3. 根据权利要求l所述的连续喷墨打印机，所述打印机具有这样一 种工作模式，其中，从所述墨枪喷墨，已沿着所述墨槽管线经过的部分空气沿着所述空气再循环管线传送以再进入所述墨槽流路，且已沿着所 述墨槽管线经过的部分空气经由所述排气路排出。
4. 根据权利要求l所述的连续喷墨打印机，所述打印机具有第一工 作模式和第二工作模式，在所述笫一工作模式中，从所述墨枪喷墨，且 已沿着所述墨槽管线经过的空气中的至少部分沿着所述空气再循环管 线传送以再进入所述墨槽流路；在所述第二工作模式中，从所述墨枪喷 墨，且已沿着所述墨槽管线经过的空气中的至少部分经由所述排气路排 出，所述第二模式下从所述墨槽管线沿着所述空气再循环管线传送以再 进入所述墨槽流路的所述空气的比例为零或者小于所述第一模式下的 ,斤述比例。
5. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述空气再循环管线被连接为传送沿着其经过的空气以在所迷油墨接收 口下游的位置进入所述墨槽流路。
6. 根据权利要求5所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述位置 不超过所述油墨接收口下游10mm。
7. 根据权利要求5所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述位置 不超过所述油墨接收口下游5mm。
8. 根据权利要求5所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述位置 不超过所述油墨接收口下游2mm。
9. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，包括一个或多个 阀或分流器，所述阀或分流器用于改变已沿着所述墨槽管线经过且经由 所述排气路排出或者沿着所述空气再循环管线传送的空气的相对比例。
10. 根据权利要求9所述的连续喷墨打印机，还包括控制系统，所述 控制系统被设置用以响应于所述打印机的一个或多个检出条件和/或所 述打印机的一个或多个过往操作，自动地控制所述一个或多个阀或分流 器或者至少它们之一的状态。
11. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，还包括用于从将 经由所述排气路排出的空气中回收蒸发的油墨溶剂的溶剂回收设备。
12. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，包括打印头、打 印机主体和连接在所述打印头与所述打印机主体之间的挠性管道，所述墨枪和所述墨槽位于所述打印头内， 所述抽吸源位于所述打印机主体内，以及 所述墨槽管线和所述空气再循环管线经过所述管道。
13. 当直接或间接引用权利要求10时根据权利要求12所述的连续喷 墨打印机，其特征在于，所述控制系统位于所述打印机主体内。
14. 一种用于根据权利要求13所述的连续喷墨打印机的打印机主体。
15. 当直接或间接引用权利要求9时根据权利要求13或者根据权利要 求12所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述一个或多个阀或分流 器位于所述打印机主体内。
16. —种用于根据权利要求15所述的连续喷墨打印机的打印机主体。
17. —种用于当直接或间接引用权利要求5至8中任一项时根据权利 要求12，13和15之任一所述的连续喷墨打印机的打印头，所述墨槽提供 封闭墨路和封闭气路，所述封闭墨路从所述油墨接收口起以传送被输送 至所述墨槽管线的油墨，所述封闭气路用于接收沿着所述空气再循环管线传送的空气，所述封闭气路在所述油墨接收口下游的所述位置通入所 述封闭墨路。
18. —种连续喷墨打印机包括 墨枪，用于形成油墨喷射；以及墨槽，具有用于接收油墨喷射中未用于打印的墨滴的油墨接收口 ； 所述打印机具有供油墨从所述墨槽的所述油墨接收口流经并离开 所述墨槽的墨槽流路，所述打印机还包括(i)空气再循环管线，用于经由所述油墨接收口 或者经由至所述油墨接收口下游的所述墨槽流路的连接来传送已沿着 所述墨槽流路的至少一部分与所述油墨一起经过的任何空气中的至少 一些，以再进入所述墨槽流路；以及(ii)排气路，用于排出已沿着所 述墨槽流路的至少一部分与所述油墨一起经过的所述空气中的至少一 些，以不再进入所述墨槽流路。
19. 根据权利要求18所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述空气 再循环管线被连接为传送沿着其经过的空气以在所述油墨接收口下游 的位置进入所述墨槽流路。
20. —种连续喷墨打印机，所述打印机具有用于形成油墨喷射的墨枪， 和经由其油墨接收口接收油墨喷射中未用于打印的墨滴的墨槽，所述打印机具有自所述油墨接收口起供所述油墨经由所述油墨接 收口进入所述墨槽的墨槽流路，其特征在于，具有空气管线，所述空气管线用于传送已沿着所述墨 槽流路的至少部分与所述油墨一起经过的空气，以在所述油墨接收口下 游的位置再进入所述墨槽流路。
21. 根据权利要求19或权利要求20所述的连续喷墨打印机，其特征 在于，所述位置不超过所述油墨接收口下游10mm。
22. 根据权利要求19或权利要求20所述的连续喷墨打印机，其特征 在于，所述位置不超过所述油墨接收口下游5mm。
23. 根据权利要求19或权利要求20所述的连续喷墨打印机，其特征 在于，所述位置不超过所述油墨接收口下游2mm。
24. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，包括一个或多个 流动控制设备，所述流动控制设备用于改变已沿着所述墨槽流路的至少 一部分经过且经由所述排气路排出或者沿着所述空气再循环管线传送 的空气的相对比例。
25. —种连续喷墨打印机，所述打印机具有用于形成油墨喷射的墨枪 和经由其油墨接收口接收油墨喷射中未用于打印的墨滴的墨槽，所述打印机具有墨槽流路和空气再循环管线，所述墨槽流路自所述 油墨接收口起供所述油墨经由所述油墨接收口进入所述墨槽，所述空气 再循环管线用于传送沿着所述墨槽流路的至少部分与所述油墨一起经 过的空气以再进入所述墨槽流路，其特征在于，具有排气路和一个或多个流动控制设备，所述排气路 用于排出已沿着所述墨槽流路的至少部分与所述油墨一起经过的空气， 所述流动控制设备用于改变沿着所述空气再循环管线经过的空气和经 由所述排气路排出的空气的相对比例。
26. 根据权利要求24或权利要求25所述的连续喷墨打印机，还包括 控制系统，所述控制系统被设置用以响应于所述打印机的一个或多个检 出条件和/或所述打印机的一个或多个过往操作，自动地控制所述一个 或多个流动控制设备或者至少它们之一的状态。
27. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，还包括用于从将 经由所述排气路排出的空气中回收蒸发的油墨溶剂的溶剂回收设备。
28. 根据权利要求18至27之任一所述的连续喷墨打印机，所述打印 机具有这样一种工作模式，其中，从所述墨枪喷墨，且已沿着所述墨槽 流路的至少一部分经过的空气中的至少一些沿着所述空气再循环管线 传送以再进入所述墨槽流路，所述打印机还具有这样一种工作模式，其 中，从所述墨枪喷墨，且已沿着所述墨槽流路的至少一部分经过的空气 中的至少一些经由所述排气路排出。
29. 根据权利要求18至27之任一所述的连续喷墨打印机，所述打印 机具有这样一种工作模式，其中，从所述墨枪喷墨，已沿着所述墨槽流 路的至少一部分经过的部分空气沿着所述空气再循环管线传送以再进 入所述墨槽流路，且已沿着所述墨槽流路的至少一部分经过的部分空气 经由所述排气路排出。
30. 根据权利要求18至27之任一所述的连续喷墨打印机，所述打印 机具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式中，从所述 墨枪喷墨，且已沿着所述墨槽流路的至少 一部分经过的空气中的至少部 分沿着所述空气再循环管线传送以再进入所述墨槽流路；在所述第二工 作模式中，从所述墨枪喷墨，且已沿着所述墨槽流路的至少一部分经过 的空气中的至少部分经由所述排气路排出，所述第二模式下从所述墨槽流路沿着所述空气再循环管线传送以再进入所述墨槽流路的所述空气 的比例为零或者小于所述第 一模式下的所述比例。
31. 根据前述任一权利要求所述的连续喷墨打印机，包括打印头、打 印机主体和连接在所述打印头与所述打印机主体之间的挠性管道，所述墨枪和所述墨槽位于所述打印头内， 所述墨槽流路和所述空气再循环管线经过所述管道，以及 所述打印机主体具有被连接用以经由所述墨槽流路给所述墨槽施 加抽吸的抽吸源。
32. 当直接或间接引用权利要求26时根据权利要求31所述的连续喷 墨打印机，其特征在于，所述控制系统位于所述打印机主体内。
33. —种用于根据权利要求32所述的连续喷墨打印机的打印机主体。
34. 当直接或间接引用权利要求24或权利要求25时根据权利要求32 或者根据权利要求31所述的连续喷墨打印机，其特征在于，所述一个 或多个流动控制i殳备位于所述打印机主体内。
35. —种用于根据权利要求34所述的连续喷墨打印机的打印机主体。
36. —种用于当直接或间接引用权利要求19至23中任一项时根据权 利要求31,32和34之任一所述的连续喷墨打印机的打印头，所述墨槽提 供封闭墨路和封闭气路，所述封闭墨路从所述油墨接收口起，且形成所 述墨槽流路的一部分，所述封闭气路用于接收沿着所述空气再循环管线 传送的空气，所述封闭气路在所述油墨接收口下游的所述位置通入所述 封闭墨路。
37. —种连续喷墨打印机的搮作方法包括 形成油墨喷射；经由墨槽的油墨接收口接收所述油墨喷射中未用于打印的墨滴于 所述墨槽内；沿着墨槽流路传送已经由所述油墨接收口进入所述墨槽的油墨； 使已沿着所述墨槽流路的至少一部分经过的一些空气再循环，以使其再进入所述墨槽流路；以及将已沿着所述墨槽流路的至少一部分经过的一些空气排出，以使其不再进入所述墨槽流路。
38. 根据权利要求37所述的方法，还包括改变再循环空气与排出空气 的相对比例。
39. 根据权利要求37或权利要求38所述的方法，其特征在于，再循环空气在所述油墨接收口的下游再进入所述墨槽流路。
40. —种用于连续喷墨打印机的墨槽，所述墨槽具有穿过其的第一封 闭流体流路和穿过其的第二封闭流体流路，所述第 一封闭流体流路从使 用中打印机的油墨喷射的油墨进入位置延伸至与用于吸除所述第 一封 闭流体流路中的油墨的抽吸管线的连接位置；所述第二封闭流体流路从 与空气供给源的连接位置延伸至与第一封闭流体流路的接合点，所述接 合点在所述墨槽内且在所述油墨进入位置和与所述抽吸管线的连接位 置之间。
41. 根据权利要求40所述的墨槽，其特征在于，所述接合点从所述油 墨进入位置起沿着所述第一封闭流体流路不超过10mm。
42. 根据权利要求40所述的墨槽，其特征在于，所述接合点从所述油 墨进入位置起沿着所述第一封闭流体流路不超过5mm。
43. 根据权利要求40所述的墨槽，其特征在于，所述接合点从所述油 墨进入位置起沿着所述第一封闭流体流路不超过2mm。
全文摘要
连续喷墨打印机具有用于排出已沿着墨槽管线(17)吸入的空气中至少一些的管线(69a)，以及用于使已沿着墨槽管线(17)吸入的空气中至少一些再循环回打印头(25)的管线(69b)。优选的，排出空气与再循环空气的相对比例可变化，以在正常操作过程中减少溶剂损耗，但允许在油墨过稀时增大溶剂损耗。优选的，再循环至打印头的空气直接连入从墨槽孔至墨槽抽吸源的流路，而不通向含有油墨喷射的空间。这减小了再循环空气中的溶剂冷凝在打印头电极上的可能性。
文档编号B41J2/18GK101668639SQ200880010122
公开日2010年3月10日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月27日
发明者安托尼·希尔 申请人:领新印刷技术有限公司