用于以小剂量添加溶剂的方法和设备与流程

文档序号:11373934阅读:455来源:国知局
用于以小剂量添加溶剂的方法和设备与流程

本发明涉及连续喷墨(continuousinkjet,cij)打印机领域。

本发明还涉及入门级连续喷墨(cij)打印机的架构(油墨回路的布局),以将其成本最小化。

本发明还涉及一种用于扩展隔膜泵随温度的功能性领域的装置。



背景技术:

连续喷墨(cij)打印机在例如用于标记条形码的、或是直接在生产线上并且以高吞吐量在食品上标记保质期的各种工业编码与标记产品领域中是公知的。还发现这类打印机在某些装饰用的领域中被开发出了图形打印技术的潜在价值。

这些打印机具有如图1所示的几个典型的子组件。

首先,打印头1,所述打印头一般相对于打印机3的主体偏离中心,所述打印头通过挠性管缆2连接到所述打印机,所述挠性管缆将所需用于打印头的运行的液力与电气连线归集到一起,为打印头提供了灵活性,所述灵活性有利于在生产线上进行集成。

打印机3的主体(也称为控制台或机柜)通常包含三个子组件:

-在控制台下部(区域4')中的油墨回路4,所述油墨回路使得一方面能够以稳定的压力与适宜质量的将油墨提供到打印头,以及另一方面能够管理不用于打印的油墨流;

-位于控制台上部(区域5')中的控制器5,所述控制器能够管理动作的顺序并且执行处理,所述处理能够激活油墨回路和打印头的不同功能;

-界面6,所述界面为操作者提供打印机执行装置并告知打印机的操作。

换言之,机柜包括两个子组件:在上部中为电子器件,供电电源和操作者界面,在下部中为油墨回路,所述油墨回路将标称质量的油墨在压力下供应到打印头并且在负压下用于通过打印头回收没有使用的油墨。

图2示意性地示出了连续喷墨(cij)打印机的打印头1。所述打印头包括液滴生成器60,由油墨回路4增压的导电油墨被供应给所述液滴生成器。

该生成器能够通过称为喷嘴的小尺寸孔放出至少一股连续的流。在周期性激励系统(未示出)的作用下将所述流转换为一系列相同大小的规则的液滴,所述周期性激励系统位于喷嘴出口的上游。当液滴7不用于打印时,其朝向檐槽62,所述檐槽将液滴回收,以通过油墨回路4循环利用未使用的油墨。沿流放置的设备61(充电与偏转电极)使得能够按照指令使液滴带电并且在电场ed中偏转。则所述液滴偏离其从液滴生成器正常喷出的轨道。用于打印的液滴9脱出檐槽并且沉积在待打印的基材8上。

该描述可适用于被称为二元偏转或多偏转连续喷射打印机的连续喷墨(cij)打印机。二元连续喷墨(cij)打印机配备有打印头,所述打印头的液滴生成器具有多股流,流的每个液滴方向可仅朝向两条轨线:打印轨线或回收轨线。在多偏转连续喷射打印机中,从一滴液滴到下一滴,单股流(或几股间隔开的流)的每个液滴可被偏转到对应不同控制指令的各个轨线上,因此实现了对打印区域沿偏转的方向进行扫描,对待打印区域进行扫描的另一方向由打印头与待打印的基材8的相对运动来覆盖。通常将元件进行排布以使得这两个方向基本是垂直的。

连续喷墨打印机的油墨回路首先使得能够在受控的压力下将油墨以及可能的溶剂供应到打印头1的液滴生成器,并且能够生成负压,所述负压用于将不用于打印的流体从打印头回收回来。

所述油墨回路还能够管理耗材(对来自储备部的油墨和溶剂进行分配)以及对油墨的质量(黏度/浓度)进行控制与保持。

最终,其它的功能关联于使用者的舒适度和负责某些维护操作的自动化设备,以确保无论在何等使用条件下都能进行相同的操作。这些功能包括用溶剂清洗打印头(液滴生成器、喷嘴、檐槽)、对诸如更换具有有限寿命的部件(过滤器、泵)之类的预防性维护的辅助。

这些不同的功能具有完全不同的目的和技术要求。所述功能由打印机的控制器5激活并排序,所述控制器越复杂,所述的功能数量越多、越为复杂。

某些现有的打印机是以模块化方式设计的,以极其有助于对机器进行维护,所述维护通过对某些模块进行快速的更换并且不使用专门的工具来操作。这些在复杂性上或多或少地组成了功能性子组件,所述功能性子组件的一个或多个元件是具有有限寿命的部件(例如磨损部件)或随使用时间性能降低的部件(例如过滤器的堵塞)。大体上,该解决方案为由模块执行的功能的严格实现增加了额外的成本,因为必须为模块提供自主的结构、电连接器、液力连接构件、可能地自密封,以避免在更换模块和各种其它部件期间流体流出,如果模块的理念不存在所述各种其他部件就不是必需的。

模块化设备的示例在文件wo2012066356的图1中给出了。在其中所体现的液力回路作用为可更换模块(在该图1中标记为50、60)。该回路非常复杂,使用了大量的部件,尤其是,所述回路使用了很多自密封连接器(73),使得能够在分离的瞬间从油墨回路的主体将模块(50和60)隔离,并因此避免流体流出。

换言之,作为可更换的单元的复杂模块的出现产生了高技术复杂性以及因此产生了不相容的额外成本。

目前,便于维护导致了机械的成本增加。拦挡流体并相互连接到一起的部件的相对定位造成了与流体因重力流出相关联的限制。

更普遍地,为给使用者提供更大的用户舒适度和越来越专业的性能(使得能够处理越来越难以满足的应用程序),现有的打印机就部件的精密度和数量而言正寻求增加打印机的复杂度。

在申请wo2009049135中给出了另一个示例。

根据已知的机械的另一方面,对流体进行强制循环以及对流体的流动进行控制(关闭/打开管道、分流)是实现起来很昂贵的功能,尤其是对于运行可靠性的问题。通常,所述功能在泵以及电磁阀或阀门上实施,以尤其确保将油墨及可能的溶剂压力输送到打印头、生成用于回收的负压以及源自打印头的清理、或将油墨或溶剂在油墨回路中从一处输送到另一处。

根据已知的机械的又一个方面,绝大多数所述机械将齿轮泵技术用于对油墨进行压力输送以及在某些情况下用于生成负回收压。从技术角度来看,这些高性能和高容量的泵是非常适合的。特别是,所述泵可处理棘手的油墨并且所述泵具有较长的寿命。但是,这些泵非常昂贵。

大体来说,考虑到要实施大量的液力部件,已知机械的油墨回路保留了昂贵的元件。

因此产生了实现油墨回路的全部或是部分功能的问题,在连续喷墨(cij)型打印机中,在以更低的成本和减少了部件的数量的同时保证了最低的可靠性。因此特别对于诸如管理耗材和/或控制与保持油墨的质量和/或以溶剂清洗打印头之类的功能,寻求实现尽可能最少的部件。

尤其,问题是减少液力部件的数量并简化这些部件的相互连接。尽管如此,必须保证用户的满意度,这意味着这种减少部件数量的尝试不影响性能或可靠性。

与现今已知的机械相关联的,另一个问题是对高素质的操作人员的需求。例如,维修测序可能非常的复杂。

因此需要打印机适于经过少量培训的操作人员来操作。

根据另一方面,油墨回路包括相当多的液力的、水电的部件、传感器等等。事实上,现代的打印机具有大量越来越复杂和精确的功能。液力部件(泵、电磁阀、自密封连接、过滤器、各种传感器)被提供或确定尺寸以满足质量、可靠性、性能和对用户服务的水平。并且维护功能是部件的重度损耗因素,因为所述维护功能经常是自动进行的。

在这种打印机中,可以通过将溶剂添加到油墨来执行油墨的黏度的调节。然而溶剂的添加通常发生在混合贮液器中,之后油墨-溶剂混合物被输送到打印头。这种系统是复杂的。因此,产生的问题在于找到一种新的方法和新的设备来执行将溶剂注入到油墨流中,以实现将其输送到打印头的目的。

优选地,这种新的方法和设备会使得能够将喷墨打印机的部件的数量最小化和/或使得能够使用比当前使用的那些部件更便宜的部件,同时保证良好的性能与可靠性水平。



技术实现要素:

本发明首先涉及一种使用喷墨打印机的打印方法,或者一种用于将油墨和溶剂供应到喷墨打印机的打印头的方法,或者一种用于控制喷墨打印头的油墨的质量(特别是黏度)的方法,所述打印机包括:

-至少一个油墨贮液器(或第一贮液器)、溶剂贮液器(或第二贮液器)、打印头以及用于将油墨和/或溶剂输送到打印头的供应回路,所述的两个贮液器彼此不相同,在该方法中:

-估算添加到油墨以补偿例如与目标(或标称或参考)黏度相比的黏度变化的溶剂的量或修正体积;

-将由油墨(来自第一贮液器)分隔开的多个基本量的(纯)溶剂或稀释的油墨(来自第二贮液器)输送到打印头,每个基本量具有例如介于0.1立方厘米与5立方厘米之间或者0.1立方厘米与1立方厘米之间的体积,溶剂的基本量之和大体上等于添加的修正体积。

相继的微量添加使得能够恢复打印头中的油墨的标称(或参考)黏度。

输送与油墨分隔开的基本量的溶剂或稀释的油墨使得能够从在供应回路中与油墨的混合效应中获得益处,以尽量小地干扰由打印头产生的喷射流。添加的溶剂或稀释的油墨在之前没有与第一贮液器中的油墨混合。

每个基本量可以与油墨同时输送或者不同时输送,但是两个相继的基本量的溶剂或稀释的油墨被油墨或未稀释的油墨分隔开。在输送两个基本量而不同时输送油墨的情况下,可以考虑与油墨交替的输送。

溶剂(或稀释的油墨)的基本量可以更精确地被限定为供应回路的构造的函数,并因此被限定为每个基本量被注入其中的油墨的体积的函数,但是仍然以限制由打印头产生的喷射流的干扰为目的。实际上,注入到油墨流中的过大量的溶剂(或稀释的油墨)导致喷射速度的变化,并且由此导致所述喷射流的位置和破碎量的变化,和/或打印头中液滴充电参数的变化。

来自打印头的檐槽的回收的油墨流被输送到第一贮液器(或油墨贮液器)。

两个贮液器彼此不相同。每次溶剂(或稀释的油墨)的添加在油墨贮液器的下游发生,油墨贮液器优选地唯一地(其不经由专用的回路收集纯溶剂或溶剂)收集从打印头返回的油墨。因此,溶剂(或稀释的油墨)的每个基本量在贮液器的下游被注入到供应回路中或打印头中。然而,由于每个被注入的量很小,因此打印头不被过大的添加所干扰,过大的添加将显著地导致喷射速度的变化。

溶剂(或稀释的油墨)的基本量的添加可以具有相当大的次数,例如介于10次与500次之间,或者甚至介于10次至5000次之间。

用于补偿的黏度变化可由压力测量值或压力变化获得。

溶剂(或稀释的油墨)的每个基本量和/或溶剂(或稀释的油墨)的基本量的发送次数和/或频率可以计算,和/或可以是稀释系数和/或在传至打印头中或处于打印头中之前油墨-溶剂(或油墨-稀释的溶剂)在其中发生混合的油墨的体积的函数。多个基本量的溶剂(或稀释的油墨)的基本量可以是相同的。

在一变型中,一次或多次微量添加的溶剂的量可以与一次或多次另外的微量添加的溶剂的量不同。根据一个实施例,第一次微量添加的基本量大于每次相继的微量添加的基本量;在一变型中,相继的基本量下降或减小,第n次具有比第(n-1)次大的体积,以此类推直到最后的第p次(n=1,…,p)。

在另一变型中,相继的基本量的减小可发生在平顶(plateaux)中:n1(n1>1)次第一基本量各自具有一体积,该体积等于第一值;随后的n2(n2>1)次第二基本量各自具有一体积,该体积等于第二值,第二值小于第一值;潜在的n3(n3>1)次随后的基本量各自具有一体积,该体积等于第三值,第三值小于第二值。因此,能够具有np组相继的基本量,每组nk(1<k<p)中的每个基本量的体积相等但是大于之前组nk-1中的每个基本量的体积。因此,能够补偿例如不充分的溶解以使得所述量的值改变。

在微量添加开始时的较大的微量添加体积将导致相对重要的修正,随后的微量添加导致的修正可以较小。

相继的微量添加的值的这种调节使得能够更快速地恢复目标或标称黏度。

溶剂(或稀释的油墨)的两次相继的输送优选地被回路中溶剂(或稀释的油墨)和输送的油墨的可能的或期望的混合持续时间间隔开。时间上过于接近的基本量存在与油墨不正确混合的危险,或者导致到达打印头的油墨的黏度变化过大,并且干扰由打印头产生的油墨的喷射流,如上文所述的。

例如,溶剂的两次基本量的注入的间隔的持续时间介于0.1秒与1分钟之间。

每个基本量可由溶剂(或稀释的油墨)贮液器输送,溶剂(或稀释的油墨)贮液器具有出口阀,出口阀打开例如介于0.1秒与5秒之间的持续时间。该持续时间可很大程度上取决于第二贮液器的出口处的溶剂(或稀释的油墨)的流量和油墨的流量。

阀打开的持续时间取决于溶剂(或稀释的油墨)的流量。

溶剂的每个基本量可以使用泵从溶剂(或稀释的油墨)贮液器泵送,所述泵优选为隔膜泵,其还泵送来自油墨贮液器的油墨。

因此,单个的泵适于泵送溶剂(或稀释的油墨)和/或油墨,并将其输送到打印头。油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)的流可在所述共用泵(优选为单个)的出口处被输送到用于阻抑油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)的压力波动的装置。

根据一个实施例,为了确保油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)的最优的循环,在泵的下游做出如下选择:

-用于供应打印头的第一通道,用于将油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)发送到印刷头,

-或平行于第一供应通道的第二供应通道,用于向打印头供应溶剂(或稀释的油墨)。

根据一有利的实施例,泵的速度作为给定压力值的函数而被调节。这使得能够考虑各个元件(例如用于阻抑压力变化的装置)在用于供应打印头的管线中的延迟。

基本量可在打印头上游的供应回路中被输送。

根据另一特定实施例,并且优选地当输送的基本量是基本量的稀释的油墨时,该基本量被直接输送到打印头中,并且在该稀释的油墨和油墨之间的混合发生在打印头中,而不是发生在该打印头上游的供应回路中。

根据本发明的方法可如下所述的使得根据本发明的设备生效。

本发明还涉及一种执行如上所述的方法的打印设备。

本发明还涉及一种打印设备、或喷墨打印机、或用于将油墨和溶剂供应到喷墨打印机的打印头的设备或回路,其包括:

-至少一个油墨贮液器(或第一贮液器)和(纯)溶剂或稀释的油墨的贮液器(或第二贮液器),

-打印头,

-用于将油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)输送到打印头的供应回路,

-用于在所述第一贮液器中收集来自打印头的檐槽的回收的油墨流的装置,

-用于估算溶剂(或稀释的油墨)的量或者修正体积的装置,估算出的溶剂(或稀释的油墨)的量或者修正体积被添加到回路的油墨以补偿例如与目标黏度相比的黏度变化,

-和用于向打印头输送由油墨间隔开的多个基本量的溶剂或稀释的油墨(来自第二贮液器)的装置,每个基本量具有例如介于0.1立方厘米与5立方厘米之间的值,溶剂的基本量之和基本上等于要添加的修正体积。

上文中关于基本量与油墨的混合的效果的评述以及使得能够具体说明输送到油墨回路中的这些基本量和/或它们的次数和/或它们的频率的参数也应用于此。

两个贮液器彼此不相同。这样的设备的优点已经在上文中结合方法进行过描述。

这种设备可进一步包括:用于测量输送到打印头的油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)的压力的压力传感器;使得能够将该压力变化转化成要补偿的黏度变化的装置。

根据一个实施例,用于将多个基本量的溶剂输送到打印头的所述装置使得能够计算:

-两次相继的溶剂(或稀释的油墨)输送之间的持续时间,使得被输送的溶剂和油墨能够在回路中混合,

-和/或溶剂(或稀释的油墨)的输送次数和/或频率,

其根据上文所述的内容进行计算。

根据本发明的设备包括例如共用泵,优选为隔膜泵,以泵送来自油墨贮液器的油墨和/或来自溶剂(或稀释的油墨)贮液器的溶剂,输送到打印头。

选择装置可被设置为选择性地将油墨贮液器的出口和/或溶剂(或稀释的油墨)贮液器的出口连接到所述共用泵,所述共用泵优选为单个。

根据本发明的设备可包括用于阻抑来自共用泵的油墨和/或溶剂(或稀释的油墨)的压力波动或起伏的设备或阻抑装置。

这种阻抑设备可包括形成止回阀以用于防止油墨和/或溶剂循环到共用泵的装置。

根据本发明的设备可进一步包括连接到供应回路的第三贮液器,其例如用于稀释的油墨。

在根据本发明的设备中,所述第一贮液器可具有第一液体出口,用于将第一流体(例如油墨)从该第一贮液器输送到打印头,所述第二贮液器具有第二液体出口,用于将第二流体(例如溶剂)从该第二贮液器输送到打印头;

-所述设备进一步包括选择装置,用于选择性地将所述第一出口和/或所述第二出口连接到潜在的共用泵,所述泵用于对用于输送到打印头的油墨和/或溶剂进行加压。

这类回路使得能够仅使用单个泵来泵送两种流体,所述两种流体一方面是油墨,以及另一方面是溶剂(或稀释的油墨)。用于选择性地将第一出口和/或第二出口连接到共用加压泵的装置包括例如阀门,所述阀门与每个贮液器相关联并且被运作以打开或关闭,来产生流或将所选择的流体输送到所述共用泵。

根据本发明的设备在所述共用泵的下游可有利地包括:

-第一通道,所述第一通道用于将油墨和/或溶剂供应给打印头;

-第二供应通道,所述第二供应通道用于将溶剂供应给打印头并且平行于第一供应通道。

可提供例如为三通阀的装置以根据流体选择所述两条供应通道中的一条或另一条。例如,所述第二通道可被专门地保留用于溶剂的循环并且将在用溶剂清洗回路的操作期间使用。

此外,可提供用于将运行压力施加到所述共用泵上的装置,例如包括至少一条返回管道和可能地用于阻抑压力波动或起伏的设备,所述返回管道被布置为从所述共用泵的下游的点、从至少一条用于供应打印头的管道通到所述两个贮液器中的一个,所述返回管道包括对它的流形成限制件的装置。当所述设备包括两条供应通道时,可为这两条通道的每一条提供这种返回管道,所述返回管道设有形成限制件的装置。

基本量可在打印头上游的供应回路中被输送。根据另一实施例,根据本发明的设备包括用于将多个基本量的优选为稀释的油墨直接输送到打印头中的装置,油墨与稀释的油墨之间的混合发生在打印头中,而不是打印头上游的供应回路中。

本发明还涉及一种喷墨打印机,所述喷墨打印机包括用于供应如上文限定的油墨和/或溶剂的设备,和/或执行如上文限定的方法。

附图说明

图1示出了已知的打印机的结构;

图2示出了已知的连续喷墨(cij)型打印机的打印头的结构;

图3a至图3c示出了本发明可以应用到的供应回路的示例;

图4a至图4b示意性地示出了交替的、以基本量进行的溶剂(可能是油墨:图4b)的添加和油墨的添加;

图5a至图5c示出了本发明可以应用到的供应回路的示例;

图6a至图6d示出实现本发明的供应回路的实施例的变型或其它示例;

图7a和图7b示出了油墨的压力随温度的变化的曲线;

图8示出了根据本发明的用于阻抑压力变化的设备。

具体实施方式

本发明可特别地应用于用于供应打印头50的图3a至图3c所示类型的回路结构10。

该回路包括用于容纳第一流体的第一贮液器11和用于容纳第二流体的第二贮液器12。

根据申请,第一流体为油墨,第二流体为例如甲基乙基酮(methylethylketone,mek)类的溶剂。在一变型中,第二流体为用溶剂稀释(例如以1%至10%的比例)的油墨。

在下文中,对第一流体或对油墨、以及对第二流体或对溶剂将不加区分地引用(但是再一次地,后者也可以是稀释的油墨;关于溶剂给出的以下描述大体上也应用于稀释的油墨)。

当所述液体供应短缺时,可使用流控回路或更简单地使用手、倾倒来将对应的液体注入到贮液器11、12中的一个和/或另一个中。在这些贮液器的每一个中,可提供装置13、15,用于测量贮液器所容纳的液体的液位。这种装置在例如wo2011/076810中进行了描述。

还设置有回路58、60以将在打印期间不使用的油墨带到油墨贮液器11。

在这些贮液器中每个的出口处分别布置有阀21、22;这些阀中的每一个打开的或长或短的持续时间限定了从相应的贮液器中抽出的流体的量,该流体的量为这些阀的出口处的压力和流量的状况的函数。

阀的管理(它们的打开和关闭)优选地以不干扰喷射流为目的地执行。

例如,根据一个实施例,油墨贮液器的阀11在包括微量添加溶剂(或稀释的油墨)时段的时间保持打开。换言之,在此情况下,油墨和溶剂(或稀释的油墨)被同时输送,然后油墨被单独输送;之后,重复该循环一次或多次;再一次地,油墨和溶剂(或稀释的油墨)被同时输送,然后油墨被单独输送,等等。

否则,纯溶剂被输送,然后油墨被单独输送;之后,重复该循环一次或多次;再一次地,纯溶剂被输送,然后油墨被单独输送,等等。

(纯)溶剂或稀释的油墨在贮液器11的出口处被输送到已经从贮液器11抽出的油墨流中(参见图3b的结构),或者被输送到贮液器11的出口与打印头50的入口之间的油墨路径中(图3b的情况),或者被输送到非常接近打印头50或在打印头50中的油墨路径中(图3c的情况)。

换言之,在这些结构中,没有油墨和溶剂共用的、使这两种液体在被输送到打印头之前在大气压力下发生混合的贮液器。这两种液体之间的混合在回路自身中执行,由此在构成回路的元件(未在图3a至图3c中示出)中执行,构成回路的元件例如为一个或多个管道和/或一个或多个泵和/或阻抑设备和/或一个或多个过滤器和/或一个或多个阀(或甚至如图3c中所示的简单地位于打印头中)。可用于根据本发明的回路结构中的阻抑设备的一个示例将在下文中描述。

在这些结构中,微量添加的溶剂在油墨中的稀释,或者来自不同贮液器的液体的混合,在用于向打印头供应油墨的管线中执行,而在之前不进行油墨与溶剂的混合或者在之前不进行来自不同贮液器的液体的混合,该管线通常被施加有例如介于1.2至10巴(再一次地,例如为1.5巴或2.5巴或3巴或5巴)之间的压力(由泵或加压装置施加的压力)。

在这些结构中,流体(液体)如下循环:

-在泵送或加压装置(未在图3a至图3c中示出)的作用下,在向外路径上,沿着打印头50的方向;对于图3c的结构,使用两个泵,一个用于贮液器11的液体,另一个用于贮液器12的液体;

-和,仍然在泵送或加压装置(未在图3a至图3c中示出)的作用下,在返回路径上,来自打印头50且通向贮液器11。

在打印操作期间在回路中循环的流体是油墨或者是油墨和溶剂的混合物,在清洁操作期间在回路中循环的流体是溶剂。

整个回路由控制器或形成控制器3的装置控制,控制器或形成控制器3的装置由此至少控制油墨和/或溶剂(和/或稀释的油墨)向打印头或向回路的输送(通过阀21、22和泵送或加压装置的控制)、从打印头50到贮液器11的油墨的返回(再一次地通过未示出的阀和泵送或加压装置的控制)、打印的操作以及回路的清洁。

图4a示出将纯溶剂(或稀释的油墨)注入到油墨流中的顺序的示例,根据本发明,该顺序可应用于如上文所述的结构(图3a至图3c)或应用于下文所述的回路结构(图5a至图6d)。

根据这一顺序,在一次或多次打印操作期间,或在通过打印头50发出喷射流期间,以相继的脉冲的形式,例如以持续时间是ts且周期是te+ts的周期性的脉冲的形式形成多次基本添加的溶剂(或稀释的油墨)。在图4中,垛形在所述脉冲在层级“1”时代表在每次ts期间对溶剂s进行输送,在所述输送之间在每次te期间对油墨e执行输送。

图4b表示将溶剂和油墨(在一变型中:稀释的油墨和油墨)注入到油墨流中的顺序(sequence)的另一示例,根据本发明,该顺序可应用于如上所述的结构(图3a至图3c)或者应用于下文所述的回路结构(图5a至图6d)。

根据该示例的顺序,在一次或多次打印操作期间,或者在由打印头50发出喷射流期间,溶剂和油墨(s+e)的多次基本添加以相继的脉冲的形式进行(在一变型中:稀释的油墨和油墨),例如以持续时间是ts且周期是te+ts的周期性的脉冲的形式进行。在图4b中,垛形在所述脉冲在层级“1”时代表在每次ts期间对溶剂s和油墨(在一变型中:稀释的油墨和油墨)进行输送,在所述输送之间在每次te期间对油墨e执行输送。根据该变型,油墨和溶剂(在一变型中:稀释的油墨和油墨)在持续时间ts被同时输送,油墨在持续时间te被单独输送,以便尽可能小地干扰喷射流。

在图4a和图4b中,溶剂的输送以周期性的方式进行。然而,更普遍地,还能够以它们之间的可变时间差来进行溶剂(或稀释的油墨)的输送。

溶剂的每次输送包含小量的溶剂(或稀释的油墨),该小量的溶剂的体积例如介于0.1立方厘米与5立方厘米之间,或者直至10立方厘米或甚至15立方厘米,进一步地例如0.2立方厘米或1立方厘米。如下文中所述,考虑到尤其是稀释系数和/或在进入打印头之前油墨-溶剂在其中发生混合的油墨的体积,可以更精确地限定溶剂的基本体积。

输送小的单位量的溶剂或稀释的油墨的一个优点如下。过大量的添加溶剂或稀释的油墨可导致回路中和打印头中的过大的黏度变化,并且因此导致喷射速度的过大变化以及由打印头50发出的喷射速度的不稳定性。为了不干扰喷射速度(考虑到进行中的打印操作),所述添加因此由小的量形成,或者由基本体积的添加形成,如上所述。基本体积可以被更精确地计算,以使得该体积的溶剂的添加尽可能小地干扰喷射速度,或者使其遭受小于给定限值的变化,例如为喷射速度的±1%。输送到打印支撑件的油墨喷射流因此几乎不受油墨质量变化的干扰和/或由添加溶剂或稀释的油墨导致的喷射流破碎的干扰。

这种微量添加以时间差te相继地进行,该时间差te优选地考虑了回路的用于进行油墨和溶剂混合的容量。例如,对于使用图3c中所示设备在印刷头中添加溶剂(或稀释的油墨),进行正确的混合的持续时间将短于在图3b所示的结构或甚至图3a所示的结构(添加点与头部之间的路径长度使得发生混合的时间更长)中进行混合的持续时间。在图3c所示的设备中,可以优选地不注入溶剂而是注入稀释的油墨,例如稀释比例介于1%与20%之间的稀释的油墨。如果注入具有小量的溶剂(例如稀释比例介于1%与5%之间或者甚至介于1.5%与4%之间)的稀释的油墨,则执行良好的混合可能不是至关重要。总体上,持续时间te可介于几分之一秒至几秒之间,例如介于0.1秒至1秒或5秒之间。

每次的溶剂(或稀释的油墨)的量可以是固定的,例如0.2立方厘米。

在一变型中,一次或多次微量添加的溶剂(或稀释的油墨)的量可以不同于一次或多次另外的微量添加的量。这种情况尤其是第一次微量添加大于随后的微量添加,或者替代地微量添加的体积从第一次微量添加至最后一次微量添加逐渐地减小。在所有情况下,不同的微量添加的体积之和使得能够将油墨贮液器中的油墨恢复到标称黏度。

微量添加的量的最大值可取决于稀释系数和在进入打印头之前油墨-溶剂在其中发生混合的油墨的体积。例如,为了恢复油墨贮液器中的标称黏度而添加的总体积可取决于下述参数:油墨的总体积、稀释系数和操作温度。

微量添加的次数也可以是可变的;其可尤其是取决于油墨的体积、稀释系数和操作温度。

此外,用于供应打印头的回路中的压力变化可利用压力传感器36进行检测。检测到的压力变化总体上特别是在恒温且恒定喷射速度下可归因于被输送到油墨的头部50的油墨的黏度由溶剂导致的变化。这些黏度变化通过添加溶剂进行补偿,但如上所述溶剂是以小的单位量进行添加。

传感器36检测到的压力变化大体上按照以下关系式(1)由黏度差(或浓度差)获得:

其中:

-l喷嘴和r喷嘴分别为头部50中喷射流的发出喷嘴的长度和半径;

-p喷嘴为喷射流的发出喷嘴的压力,

当压力不再是喷嘴的压力,而是在回路的另一个点的压力时,可以考虑到额外的黏性的项(所述额外的黏性的项例如产生于管缆等等),但鉴于在喷嘴处的压力差,这些项是可以忽略的。这尤其是当传感器置于喷射管线上时,特别是在抗脉冲设备的下游时的情况(如下文更详细公开的设备的示例)。传感器在喷射管线上,额外的水头损失较低并且考虑到自校正。

上述的关系式使得能够测量油墨质量的变化。

在第一近似法中,密度几乎不随温度改变并且喷射速度可通过压力的作用被控制到目标值,例如使用用于泵送从贮液器11提取的油墨的装置(例如所述泵可形成约束装置的部件,所述约束装置包括用于测量打印头中的喷射速度的传感器,例如诸如在专利申请pct/ep2010/060942或wo2011/012641中所描述的传感器)。

为确保油墨的良好质量或恒定质量,使用压力传感器探测到的黏度差异则可通过添加到回路的油墨的溶剂(或稀释的油墨)的体积来进行修正。该体积可通过考虑稀释系数计算出来,所述稀释系数对于每种油墨都是特定的,并且可以用以下方式来用公式表示:

(2)cd=(δμ/μ)/(δvr/vr)

所述公式代表黏度μ的相对变化,所述黏度μ的相对变化产生于油墨的体积vr的相对变化,该相对变化例如产生于溶剂(或稀释的油墨)的添加。

作为被检测的压力变化的函数,可输送至头部但不干扰喷射流的溶剂(或稀释的油墨)的量,和/或添加的基本量的溶剂(或稀释的油墨)的次数和/或频率,可被计算。

现在参照图5a至图6d对本发明可应用至的回路的实施例的其他示例进行描述。

与图3a至图3c相比,相同的附图标记表示相同的元件,因此关于相同元件的描述将不会在此重复。

在图5a的示例中,这些贮液器中的每一个为其所容纳的流体设有出口111、121。

该出口的打开或关闭可分别使用阀门21、22来调节:这些阀门中的每一个打开的或长或短的持续时间限定了从对应的贮液器提取的液体的量,所述流体的量是这些阀门的出口处的压力和流量的状况的函数。

这两个出口中的每一个将提取的液体输送到单个泵24,所述单个泵对于两种液体是共用的,因此将能够例如先后地、或交替地、或同时地根据阀门21、22的打开或关闭状态泵送来自贮液器11的油墨和来自贮液器12的溶剂。在阀门的下游的单个管道23因此可将来自两个贮液器的流体输送到泵24。特别地,来自贮液器12的溶剂通过该泵24被泵送,而不穿过贮液器11以在其中与油墨混合;所述溶剂可不与油墨混合地被输送到打印头,或当从贮液器12中提取出来时正与油墨混合。

根据特殊的实施例,管道211(分别地221)将贮液器11(分别地12)的出口连接到阀门21(分别地22)的入口,并且管道212(分别地222)将所述阀门的出口连接到管道23的入口。

已知的系统对每种流体使用泵,因此对于每个贮液器:则具有用于泵送溶剂的泵,以及用于泵送油墨的泵。使得能够泵送油墨的泵在打印阶段期间不断地被调用。另一方面,输送溶剂的泵以不太持续的方式运行,因为仅在机械的使用的某些阶段(例如调节油墨的黏度、执行对回路的全部或部分进行清洗或清洁的操作)必须对溶剂进行输送。在图5a示出的回路中,对于两种流体共用的单个泵24将以与在已知的系统中使用、以泵送油墨的泵相同的规律运行,即在打印阶段期间实际上是持续不断地运行。因此,虽然用于泵送两种流体,但是所述单个泵并不比在已知的系统中仅用于泵送油墨的泵被调用得更多。

在泵24的出口处的单根管道25则使得能够将泵送的流体输送到打印头,优选地经由有利地布置在泵24出口处的阻抑装置26或阻抑器或“抗脉冲”装置,使得能够抑制由泵24的运行引起的流体的压力波动或起伏,并且能够将这些波动或起伏降低到几毫巴(mb)。由于泵24,例如通过利用该泵的阀门的打开与关闭,流体的流量可在均值附近变化,所述均值可在2巴与6巴之间,并且在所述均值附近波动可为±1巴。该起伏可能是重要的并且对于连续喷墨(cij)打印机的运行是非常不能相容的。事实上,液滴带电系统在激励信号组的某相位相对于液滴从喷射流分离的瞬间对自身进行同步。然而,该瞬间是为给定的喷射速度而限定的;由静态可感知的压力起伏引起的喷射速度上的变化将周期性地使相比于液滴分离的瞬间的带电操作失同步,这将扰乱所述液滴的轨线并因此扰乱打印质量。装置26使得能够消除或限制这些影响。这种装置26在例如wo2014/154830中进行了描述。

对装置26的实施例的示例的详细描述在下文中给出。

装置26的出口可设有构成止回阀的装置28;在变型中,如下文所说明的,它们是自身可集成了该止回阀功能的装置26。

装置28使得能够阻拦任何油墨返回到装置26、共用管线25以及到泵24。在打印机停工的情况下,将返回到装置26和/或泵24的、以及在停工的整个持续期间将存留在这些构件当中的油墨可影响所述构件的功能(通过粘结和/或堵塞泵或是装置26),尤其在使用颜料油墨的情况下,所述颜料油墨的颜料将趋向于沉积在所述构件中。当在贮液器的出口处仅有一个泵24时,该泵的粘结或堵塞泵更加敏感。

之后流体可使用一条或多条管道29被输送到打印头50。一个或多个过滤器42可在装置26、28的下游布置在流体的路径中。过滤器还有助于基本量的溶剂(或稀释的油墨)与油墨的混合效率。

可能地,压力传感器36使得能够探测供应给打印头的流体的压力变化。在泵24以及装置26的下游的回路中的压力的测量值反映了打印头中的压力,并且使得能够确定回路中的压力变化(因此也可确定打印头中的压力变化)。该压力的测量值将使得能够间接地探测出油墨中的溶剂(或稀释的油墨)的浓度变化。有利地,探测到了对于标称喷射速度(例如20米每秒)的压力。对于该同一标称速度的所探测到的压力与参考压力进行比较。在缺少溶剂的情况下,为抵消相比于该理论测量值的偏差而必须添加的溶剂(或稀释的油墨)的潜在的量从其中被推导出来。对压力进行探测可以以固定的时间间隔(例如包括在5与10分钟之间、根据机械的运转阶段而定)来执行,该时间间隔可以是不同的,取决于打印机是否在启动阶段,或在持久的打印机制中。选定所述时间间隔,以使得在探测到缺少溶剂之后添加到油墨的溶剂(或稀释的油墨)在下一次压力测量之前可均匀地与所述油墨混合。

传感器36优先地布置在打印头50中,但出于体积大的原因,如图5a所示可布置在管线29上。

还提供了用于将不在打印期间使用的油墨返回到油墨贮液器11的回路。

因此,使用泵64将在檐槽51中回收的油墨通过一条或多条管道58、60、61以及可能地通过阀门54来泵送。过滤器59可布置在该返回路径中,因为流体将返回到油墨贮液器11,以之后在打印阶段期间再利用。经由阀门52连接到打印头的管道56,以及在泵64和潜在的过滤器59的上游再接合的管道58可用于对打印头50进行清洁或清洗的阶段。

在上文所描述的系统中,仅使用了两个泵24、64,一个用于将油墨和/或溶剂输送到打印头,另一个用于将未使用的油墨返回到油墨贮液器11。此外,因为泵24和“抗脉冲”设备26对于两条油墨与溶剂回路是共用的,这导致了用于该回路的装置上的经济性以及由此导致了成本上的经济性。

优选地,这些泵中的每一个都是隔膜泵,例如如在文件wo2014/154830中所描述的。应当回想起的是,这种泵的性能特征在于曲线的网络,所述曲线给出了根据对于供应给电动机的不同电力的流量得到的压力或负压,在前述的文件的图4中给出了这些曲线的示例。换言之,曲线的网络限定了随隔膜泵的流量的压力表现的特征。对于给定的指令电压(所述指令电压限定了泵的旋转速度),泵的特性为递减函数,所述递减函数从对应零流量的最大压力一直到对应最大流量(称为自由流)的零压力。

在供应管线29上可提供用于将压力设定在某个值上的装置,这将使得能够设定泵24的流量,尤其是在所述泵为隔膜泵的情况下。这些装置可包括返回通道或管道71。通过该管道,在管线29中循环的部分流体被提取出来,并且将该流体输送到贮液器11。该返回通道设有限制件73,所述限制件局部地减小了流体循环所在的管道的截面,这使得能够对输送到打印头的流体进行加压。有利地,该限制件是单一的限制件,即,是流控管道的单一物或局部收窄物,所述流控管道的长度基本小于其直径,或考虑其直径时是较小的,并且所述流控管道产生了对通过其的流体的黏度不敏感的水头损失。单一限制件是对流控管道进行局部的变窄,所述流控管道的长度l小于其直径d或者考虑到其直径d是较小的。有利地,l/d≤1/2;根据几个示例,l/d包括在1/4与1/2之间(例如d=0.3mm并且l=0.1mm)。可通过使l/d大于1并且可达到10(换言之,1≤l/d≤10)来实现具有单一行为的限制件。单一限制件的流量q取决于其边界处的压力差δp,关系式δp=rh(ρ)×q2,其中rh为液压阻力,所述液压阻力取决于流体的密度ρ,但不取决于其黏度。这里,限制件73包括例如直径为0.3mm的孔。

可通过除了返回通道与限制件的组合之外的装置来实现对压力的控制。

对于根据本发明的是在图3a至图3c中公开的那些之一或是图5a至图6d中公开的那些之一的回路结构,包括例如处理器或微处理器或计算机和/或电气或电子电路(例如为可编程型的)的装置3,使得能够控制和/或驱动回路的各种液力装置,尤其是打开和/或关闭阀门21、22(例如以执行对溶剂进行一次或多次添加)、对泵24进行操控、对阀门52、54进行打开和/或关闭。所述装置还使得能够存储和/或处理来自液位传感器13、15以及压力传感器36的数据,和/或能够确定泵24的堵塞。所述装置因此使得能够控制或操控对回路的液体供应(油墨和/或溶剂)以及对来自打印头的油墨和溶剂的混合物的回收。为此目的因此对所述装置进行编程。构成控制器的这些装置或这些控制装置被布置在系统或控制台的5'部分中。这些装置还可使得能够将打印指令传送到打印头。

如在图5b与5c中的,在图5a中,构成管缆19的部分的回路元件以虚线表示:这里,所述虚线为管道29与管道56、58的部分。

上文所描述的设备仅包括两个泵和两个贮液器。

在泵24的下游没有额外的贮液器。在流控回路的部分中执行对从两个贮液器11与12泵送的两种液体的混合,两种流体在所述流控回路中流动,所述流控回路为:管道23、25、泵24以及“抗脉冲”设备26。

实施例的另一示例在图5b中示出,所述示例包括关于在先的图被描述的所有元件,所述所有元件将不在这里再次描述。在该实施例中,例如为阀门、优选地为电磁三通阀的装置30被布置在装置28的下游,使得能够选择:

-将第一液体或第一液体和第二液体的混合物通过用于供应打印头的第一通道(或通路或管道或管路)32供应给打印头50;

-或仅将第二液体通过用于供应打印头的第二通道(或通路或管道或管路)34供应给打印头50;因此能够将不包括油墨或包括极少量油墨的清洁溶剂输送到打印头。

可随由泵24泵送的流体(使用装置3)来启动装置30。

第一通道32可设有压力传感器36,使用所述压力传感器可探测供应打印头的液体的压力变化。如之前所指出的,以优选的方式,所述压力传感器可布置在打印头50中,但是由于体积过大的原因,所述压力传感器可位于供应管线32上。该传感器的功能与上文关于图5a已描述的功能相同。

两条通道32、34中的每条都可设有用于过滤所输送的液体的装置:因此通道32可设有过滤装置31、42,并且通道34设有过滤装置44。

打印头可设有阀门46、48,以能够分别通过第一通道32或第二通道34对所述打印头进行供应。这些阀门的打开和关闭可与阀门30的打开和关闭同步,但这不是必须的。

通道32、34中的每一条包括一条或多条管道,所述一条或多条管道连接装置30和打印头50,同时包含上文所描述的潜在的元件(尤其是过滤器)。

在该实施例中,装置28使得能够避免油墨被引入到两种流体共用的回路的部件中(装置26、共用管线25和泵24)。因此,在清洁或清洗阶段期间,泵送到止回阀28的上游的溶剂将被保护免于任何油墨的返回,并且可被输送到管线34而不受油墨的污染。

实施例的另一示例在图5c中示出,所述示例包括与在先的图有关的被描述的所有元件,所述所有元件将不在这里再次描述。

此外,可对通道32、34中的每一条提供返回通道或管道(或通路或管路)72、74。通过该管道,分别循环到通道32、34中的液体的部分被提取,并且该液体被输送回到对应的贮液器11、12。该返回通道设有限制件76、78,所述限制件局部地减小了对应的管道的截面,这使得能够对输送到打印头的液体进行加压。所述限制件优选地为单一限制件,所述单一限制件的特性已经在上文说明过了。

根据实施例的示例,限制件76、78中的每一个均包括例如具有0.3mm直径的孔。

这些返回通道72、74确保了系统的部分安全性:当例如由于打印头50堵塞的风险发生压力升高,则将不再能穿过打印头流动的流体通过返回通道72来引导。

限制件76的即使是部分的堵塞都可由回路中压力的升高而被探测到,例如当压力到达几巴时,再例如为4巴时。传感器36使得能够探测该异常,或替代地所述异常由电动机的速度降低所凸显出来。在对这种异常进行探测的情况下,所述异常可被以信号告知操作人员,和/或可将机器停止。

此外,在泵24为隔膜泵的情况下,限制件76、78使得能够设定所述泵的出口处的压力,所述压力算是这种类型的泵的运行参数之一(如已在上文中所说明的)。

当油墨经由泵24以及通道32被输送到打印头50,例如油墨的大约90%到96%经由通道72返回,10%到4%被传输到打印头。考虑到返回通道74,当经由通道34将溶剂输送到打印头50时,相同的比例也适用于所述溶剂。这些比例由打印头50中的低流量所解释。

在图5b和5c中,管缆19包括部分供应通道32、34和部分管道56、58。

在上文已说明的实施例中,溶剂回路的至少一个部分与油墨压力输送回路是相同的。

单个泵24使得能够将油墨和/或必需的溶剂供应到打印头。贮液器12的溶剂由该泵24泵送,而不通过贮液器11以在其中与油墨混合;溶剂可不与油墨混合或以与油墨混合的方式输送到打印头,所述与油墨混合的方式使得所述溶剂被从贮液器12提取,之后在对于两种液体共用的流控回路的元件中进行混合,所述元件即管道23、25、泵24、阻抑设备26。所描述的设备仅包括两个泵和两个贮液器,在泵24的下游没有额外的贮液器。

在根据本发明的设备和方法中,微量添加的溶剂在油墨中的稀释,或者来自不同贮液器的液体的混合,在用于向打印头供应加压油墨(包括在阻抑设备26中)的管线中执行,而在之前不进行油墨与溶剂的混合或者在之前不进行来自不同贮液器的液体的混合。稀释在可介于1.2与10巴之间的压力下进行(例如为1.5巴或2.5巴或3巴或5巴),而在之前不进行油墨与溶剂的混合或者在之前不进行来自不同贮液器的液体的混合。在现有技术中,总是在贮液器中在大气压力下进行混合,然后该混合物被加压以输送到打印头。

上文所描述的设备的变型或其它实施例将在下文中尤其参照图6a至图6d进行说明。

根据第一变型,在两个贮液器11、12之外还提供了一个或多个额外的贮液器。

该第三贮液器用于容纳不同于第一液体和第二液体的第三液体。根据示例,所述第三贮液器容纳稀释的油墨,而另两个贮液器分别容纳溶剂和未稀释的油墨。优选地,对该贮液器12a中的油墨进行的稀释随时间保持稳定。

当所述液体供应短缺时,可使用流控回路或更简单地使用手、倾倒来将对应的液体注入到该第三贮液器中。

该变型在图6a中示出,所述变型涉及图6c的结构,但所述变型还可适用于参照图5a和图5b所描述的结构。在该变型中,提供了包括出口12a1的额外的贮液器12a,所述出口的打开或关闭可使用阀门22a来调节。该出口和该阀门将从该贮液器提取的液体输送到泵24,所述泵因此对于所有液体是共用的并且将能够例如先后地、或交替地、或同时地根据不同阀门的打开状态泵送来自一个或多个贮液器11、12、12a的液体。在不同的阀门下游的单个管道23使得能够将来自一个或多个贮液器的液体输送到泵24。

可提供用于在第三贮液器中测量液位的装置15a。这种装置的示例在文件wo2011/076810中给出。

阀门22a可由装置3控制或驱动,所述装置3还可采集与处理来自液位传感器15a的数据。

在该变型中,如在之前已描述的示例中,系统对所有的液体使用单个泵。已在上文中描述的优点因此适用于该变型。

根据在图6b中示出的另一个变型,例如使用一个或多个空气压缩机24a对不同的贮液器进行加压,这使得能够不使用泵24或此外不使用抗脉冲设备26。在图6b中示出的变型涉及图5b的结构,也可涉及参照图5a或图5c或图6a所描述的结构,但使用压缩机替代装置24、26。

则在流控回路的两种液体共用的部件,即管道25中执行两种液体的混合。现在设备仅包括单个泵64,所述泵使得能够将未用于打印的油墨返回到贮液器11。

另一实施例在图6c中示出,在图6c中与之前的图的标记相同的标记指代相同的或对应的元件。

这次,例如以空气压缩机对两个贮液器11、12进行加压,并且在不使用泵24的情况下将所述两个贮液器连接到供应管道29。被提供以容纳溶剂的贮液器12可在任一点29a连接到管道29,所述任一点相对于贮液器11和阀门21可位于下游远处。

在该图6c的变型中,所述变型在图6d中示出,贮液器12连接到打印头50,使得可直接执行将溶剂(或多少进行稀释的油墨)在打印头的喷嘴的上游注入打印头50。如上所述,可使用两个泵,其中一个泵用于贮液器11的液体,另一个泵用于贮液器12的液体。

包含例如稀释的或浓缩的油墨的至少一个额外的贮液器12a的使用也可如变型6b至6d中所设想的。

然而没有油墨和溶剂(或稀释的油墨)共用的贮液器,在该共用的贮液器中两种液体在输送到打印头之前发生混合。

其中在喷墨打印机中使用的每种油墨可关联于特征曲线c,所述特征曲线c对于喷嘴、打印头和打印机的油墨回路的几何特征以及对于给定的喷射速度v喷射(例如20m/s)给出了压力(例如在喷嘴出口处)随温度的变化。该曲线c的示意性的示例在图7a中给出。

更特别地,例如在喷嘴处的压力是以下加和的结果:

-喷射的动态压力(第一项),所述喷射的速度是恒定的并且是受控的;

-固定水头损失(第二项),所述固定水头损失涉及油墨的黏度;

-单一水头损失(第三项),所述单一水头损失涉及油墨的密度。

因此能够写出在液滴形成的期间由以上三项的加和得到的喷嘴处的压力:

其中:

-ρ(t)为油墨的密度,以kg/m3表示;

-μ(t)为油墨的黏度,以pa.s表示;

-l喷嘴为喷嘴的长度(或深度),以m表示;

-r喷嘴为喷嘴的半径,以m表示;

-k为油墨回路的特征系数(或奇异性(singularity)系数),所述特征系数可通过实验确定或在校准期间调整;所述特征系数没有单位。

应当指出的是,如果所考虑的压力不是在喷嘴处的压力,而是在位于距所述喷嘴一定距离处的点处的压力,例如在管缆19的上游,如图5a至图6d的传感器36的情况,则通过将压力项添加到以上的公式将得到相似的公式,所述压力项对应于控制台3与打印头1之间的高度差。该添加的压力项可以是存储在打印机中的参数,当操作人员评估高度差时选择所述参数。压力则继续反映喷嘴处的压力,或者替代地代表了所述喷嘴处的压力。

从工业的视角来看,难以保证对打印机的几何和/或机械参数的保存。出于这个原因,对于具有给定结构的油墨回路,优选地执行校准,以消除从具有相同结构的一个油墨回路到另一个油墨回路的可变的几何和/或机械公差;或者,随着油墨回路的部件(例如传感器与喷嘴之间的部件)随时间的变化,或者随着控制器的电子部件的变化,可能需要对可能已经校准过的机器进行校准。

该校准使得能够执行校正,所述校正在于通过根据压力差移动基准曲线c来重新定位所述基准曲线c,所述压力差等于该曲线c与在基准条件下的实际运行点之间的差值(基准条件是在标定打印头的尺寸期间(尤其是在标定激励部的尺寸期间)所限定的标称喷射速度)并且考虑到油墨的特性,曲线c对于所述特性是给定的,并且尤其是给定的浓度或黏度。对于给定的温度和标称喷射速度,通过油墨回路中的至少一个压力测量值(例如在喷嘴处的或在回路的另一个点处的)得到实际运行点,对于所述标称喷射速度曲线c是给定的。为此目的可使用压力传感器36。压力测量值将给出所使用的油墨的黏度的体现,这直接地反映了所使用的油墨的浓度(或者,更准确地说,是稀释比率)。可通过监控黏度参数来执行对浓度的控制或约束,所述黏度参数是油墨的质量的直接体现。

使用泵24或者在图6b至图6d的情况下使用装置24a,喷射速度可在标称喷射速度上保持不变,所述泵使得能够将油墨从贮液器11输送到喷嘴。泵可形成约束装置的部件,所述约束装置包括用于测量打印头中喷射速度的传感器,例如诸如在专利申请pct/ep2010/060942中所描述的传感器。

因此,在图7a中,示出了测量点(pm,t),所述测量点产生于:在给定的温度、对于选定的油墨以及在标称喷射速度(例如20m/s)的压力测量值,对于所述标称喷射速度曲线c是给定的。

在同一温度,曲线c给出了值p。因此能够通过对初始曲线c以值pm–p进行平移得到新曲线c'。如果测量点位于曲线c的下方,则该差值为负,如果测量点位于曲线c的上方,则该差值为正。该修正可考虑到回路的几何和/或机械参数的变化或改变。

此外,应当看到的是,根据上文的公式(3),油墨的黏度μ在第二项中代入第一阶。当所使用的油墨的实际黏度不同于标称黏度时,对于给定的黏度(指定为标称黏度或理论黏度)有效的公式将愈加无效。然而从一批油墨到另外一批油墨均可能存在黏度差。换言之,实际生产和使用的油墨的黏度(visco_prod)可能不同于“理论的”、具有相同组成成分的油墨的所指定的标称黏度。

因此应当理解的是,图7a的曲线c,或甚至是曲线c',对应于该“理论的”油墨,并且不是对应于实际生产和使用的油墨。

为考虑到实际黏度相比于标称黏度的该偏移,因此可以应用修正,所述修正在于根据压力差移动曲线c(或c')来重新定位所述曲线c(或c'),所述压力差(diff_pressure)与实际使用的黏度(visco_prod)及标称黏度之间的差值(visco_nominal(cp)–visco_prod(cp))成比例:

diff_pressure(mbar)=a*(visco_nominal(cp)–visco_prod(cp))

在该公式中,a是比例系数。

如果希望考虑到上述两个修正,则根据将两个修正值加在一起的压力差来移动曲线c:

标准压力(standardpressure)-基准压力(referencepressure)+压力差(diff_pressure)

通过对初始曲线c以等于该压力差的值进行平移得到新曲线c”。

因此可执行校正,所述校正考虑到实际生产和使用的油墨的实际黏度。

根据上文的讲授,对于给定的油墨和预先确定的喷射速度值(例如20m/s),用于校正如在本申请所描述的设备或回路的方法因此可考虑到所使用的油墨的实际黏度与指定为理论的黏度之间的差值,所述指定为理论的黏度是通常所使用的参数。

优选地,这种方法还考虑到修正(等于标准压力减基准压力的差值),所述修正考虑到所使用的回路的几何和/或机械参数的变化。

这种校正可在开始实际的打印操作之前执行,但是,至于考虑到几何和/或机械参数变化的修正,是在启动了打印机并且同时产生了保持在固定的速度(标称速度)的喷射之后执行。

用于执行上述校正步骤中的至少一个的指令由控制装置3(也称为“控制器”)来实施。尤其是,这些指令将使得能够使溶剂基于压力pm的测量值循环、能够存储该所测量的值、能够计算压力差pm-p、和/或能够计算与visco_nominal(cp)–visco_prod(cp)成比例的压力差。

已在上文描述的控制装置3可确保对与曲线c相关的数据(例如与标称喷射速度关联的值(p,t)的对的组)和/或产生于修正的数据进行存储,根据上文已说明的,所述修正是与曲线相关的数据的修正。与实际使用的油墨相关的物理和/或化学数据、以及尤其是所述油墨的黏度(在上文以“visco-prod”标示),可存储在这些相同的装置3的存储器中。

如上文所描述的校正之后可由打印机进行打印,以基准的或标称的速度形成对油墨的喷射,能够对油墨的压力进行约束以优选地达到来源于曲线c”的压力。

一旦执行了校正,所述校正给出诸如图7b的曲线的基准曲线cref,所述基准曲线示出了压力随温度的变化。所述基准曲线可以是上文所提到的曲线c'或c”中的一条。在该曲线的两侧以虚线代表可接受的压力波动界限,例如±225毫巴。

无论在之前已经执行了或还没有执行这种校正,在机器的使用期间,所使用的油墨黏度变化了。

在油墨回路中发生的压力变化的测量值将使得能够测量该黏度的变化。实际上,如上文所说明的,在固定的温度和固定的喷射速度下,压力变化基本与黏度变化成比例。

因此在给定的温度下,并且对于固定的喷射速度,可以估算回路中的压力变化。压力传感器36可用于此目的,如上文所说明的,如果预先实施了校正,则所述压力传感器优选地与用于所述校正的传感器相同。

这种压力变化将指示黏度的变化,回路的其它参数,并且尤其是喷射速度,是固定的。超出这种相对于曲线cref的差值时(当所述差值为正时),或者更一般地,超出相对于目标黏度的差值时,由此将溶剂或用溶剂稀释的油墨注入。

根据上文已经给出的关系式(1),压力传感器的值与由基准曲线cref给定的值或对应于期望或目标黏度的值之间的压力差值是由于黏度差(或浓度差)。

在上文参照图5a至图6a所描述的结构的情况下,待添加的溶剂的量可例如产生于以下关系(4),所述关系(4)给出了阀门22的打开持续时间t:

-a和b取决于油墨的实际体积,a=1000/油墨体积,b=2290/油墨体积(在贮液器11中)(这些系数为液力系数);

-对于例如20m/s的标称喷射速度,pref等于在喷嘴的温度下的基准压力,以毫巴表示;

-δp等于压力与基准压力之间的差值,以毫巴(mbar)表示;

-q是泵24的传输流量,所述传输流量取决于贮液器11和12的每一个中的流体的液位,所述流体的液位h11与h12在图3c中示意性地示出。

应当看到的是,待添加的溶剂的量通过稀释系数考虑到对油墨的黏度的稀释的影响。

但过大的压力变化可导致也是过大的喷射速度的变化,并且因此导致喷射速度的不稳定。

为了不干扰后者,通过小的量或基本体积进行添加,在黏度修正顺序期间能够重复添加,直到获得期望的效果。例如,通过介于几十立方厘米与1立方厘米或几立方厘米之间的,进一步地例如介于0.1立方厘米与1立方厘米之间的基本量进行添加。

在用于将油墨带到打印头的管道中添加溶剂稀释了油墨并导致在喷射流水平面处的黏度变化(一旦混合物到达喷射流处瞬间发生该黏度变化(由于溶剂的添加)),黏度变化没有立即通过压力调节获得补偿(该压力调节部分补偿了溶剂的蒸发)。喷射流,特别是喷射流的破碎,犹如承受压力差那样作出反应,该压力差如上所述的对应于能够补偿该瞬间黏度变化的修正。换言之,破碎时的瞬间黏度变化的影响(特别是其在充电电极中的位置)等同于使得能够补偿该黏度变化的压力差的影响。在当前的连续喷墨(cij)打印机中,关于引起可忍受的破碎波动的峰与峰间的压力波动的公差可为参考压力的大约±1%。上述关系式(1)能够将该最大压力波动转换为最大可容忍的黏度差δμ;上述的给出油墨的稀释系数cd的关系式(2)然后能够将该黏度差δμ转换为在给定的油墨体积ve中稀释的纯溶剂的体积δvs。

泵的流量,使得能够估算阀门22的打开持续时间t(s)以获得最多等于δvs的量。更准确地,考虑到贮液器11与管道23之间的流量,以及泵24的流量,确定了在将贮液器12连接到管道23的管线中的流量,将管道212和222中的压力考虑为相等(因为这两条管道均连接到同一管道23)。这些压力以及因此所述流量将取决于两个贮液器中的液体的高度。

由该打开持续时间ts所划分的上述持续时间t(s)(阀门22打开的总的持续时间,其使得能够添加溶剂的体积以用于对存在于机器中的油墨的黏度进行完全修正)给出了该阀门22的打开的次数。

根据示例,计算出基本体积0.2立方厘米以得到黏度的变化0.19厘帕斯卡.秒(cps),即为在12.96毫巴附近的压力变化(所述压力变化不干扰打印头的运行)。

当参考压力下降到特定限制(例如2.4巴)之下时,上述公式(4)可给出非常长的时间。因此,参考压力可被限制为使得不达到该低值。类似地,如果压力差δp显著且导致大于特定的限制值(例如20秒)的计算出的持续时间t,则t可被限制到该值。如果有必要,可重复修正。

油墨和所添加的溶剂在其末尾在回路中正确地混合的时间也是已知的(实际上:在它们到达打印头之前,能够混合的体积中),例如15秒。该混合时间使得能够确定在两次小量溶剂的注入之间的持续时间te。

如上所述,通过小量进行添加以限制压力变化。为了不干扰喷射流,压力变化优选小于参考压力的1%。上述方程式(1)使得能够将该压力变化限制转换为黏度变化限制值;在给定共用的数值的情况下,方程式(1)可由此导致介于4%与10%之间的最大黏度变化。

然后,方程式(2)使得能够将其转换为溶剂(或稀释的油墨)的体积δvs,该溶剂(或稀释的油墨)的体积可以被添加到油墨的体积ve,该溶剂(或稀释的油墨)的体积在被输送到打印头之前混合到所述油墨的体积ve中。

对该领域共用的数值,例如对于基于甲基乙基酮(mek)的标准油墨,方程式(1)和(2)可导致介于1.5%与4%之间的最大的δvs/ve的变化(将纯溶剂添加到标准油墨的情况)。较宽范围的油墨的使用导致介于1%与10%之间的最大的δvs/ve的变化。

在两次溶剂添加之间的油墨的体积可使用上述百分比进行计算或估算:溶剂的基本添加的体积δvs优选不超过输送到打印头的油墨的体积的1.5%至4%。换言之,溶剂的每次基本添加具有优选介于被输送的油墨的体积的1.5%和4%之间的体积,该被输送的油墨在此次溶剂的输送之前和之前紧接着的溶剂的基本添加之后被输送,或者在此次溶剂的输送与之后紧接着的溶剂的基本添加之间被输送;或替代地,在先后两次基本添加之间被输送,每次的体积δvs被输送到油墨的体积ve,δvs/ve优选介于1.5%与4%之间。

在稀释的油墨的情况下,这些值将作为油墨中存在的溶剂的比例的函数以成比例的方式被调节。在之前的计算中,δvs涉及纯溶剂。如果例如油墨被稀释50%,则可添加双倍体积的稀释的油墨。

可给出一数值应用作为示例,使得能够在cd=2.6的情况下产生8%的最大黏度变化。

于是,对于可在进入打印头之前在其中发生混合的15立方厘米的油墨体积ve,δvs/ve的最大值为3.2%。

于是,δvs的最大值为0.5立方厘米。

为了将黏度变化限制到上述值,两次添加之间的最小时间t=te+ts由该体积的油墨的更新时间给出。

例如,值δvs1=0.4立方厘米可被选择用于微量添加的溶剂的体积。持续时间ts作为溶剂的流量的函数从该值推导出。

例如,对于0.5立方厘米/秒的溶剂流量的值,ts=ts1=0.8秒,对于0.5立方厘米/秒的油墨流量的值,在打印头之前的混合体积ve的油墨的更新时间提供t=t1=30秒的最小值。

在一个实施例中,当溶剂电磁阀关闭时油墨的流量为1立方厘米/秒,并且当溶剂电磁阀打开时在油墨与溶剂之间分布(作为每个贮液器中的油墨的高度h11和溶剂的高度h12的函数),即平均0.5立方厘米/秒。

这导致除了油墨的更新时间之外都保持相同的值,所述更新时间于是变成15秒,因此t1=15秒。

在另一实施例中,体积ve对应于共用管线(通向打印头的管线和返回油墨贮液器的管线分隔开之前的体积)。在本申请设想的其他情况下,该体积对应于从添加溶剂的点直到打印头的管线。

在一变型中,为了更好的溶剂稀释,添加量可以减少并且可以在处于体积ve的油墨的更新时间内分布。

因此,可以选择进行值δvs2=δvs1/n的n次添加。于是,ts2=ts1/n且t2=t1/n,以便全面地考虑黏度的变化。图4a和图4b中图表因此可适用。

例如,对于n=2,可获得0.2立方厘米的微量添加,这通过每15秒中ts=0.4秒期间的电磁阀的打开获得,直到添加期望量的溶剂。

总体上,想要的体积ve取决于油墨回路的构造。

该体积由包括通向打印头的在其中可发生混合的管线的一个或多个元件的管线构成。

优选地,使得能够进行混合的元件被布置在通向打印头的管线上的流体路径中。

这种元件包括例如入口,该入口到达进入液体将在其上分布并且将减小流体的流动速度的表面上,由此使得能够进行混合,这种元件还包括出口,该出口远离所述入口以避免任何从入口到出口的直接流动,这种元件还包括在其中发生混合的体积。

例如,过滤器(诸如过滤器42)或阻抑元件(诸如元件26)形成混合元件。

优选地,该混合时间的计算考虑到以下事实,在上文参照图5a至图6a所描述的回路的情况下,装置26和/或过滤器42有利地促成了油墨与所添加的溶剂(或稀释的油墨)的混合。这些用于阻抑压力波动的装置和/或过滤器包含内容积,所述内容积能够对油墨和所添加的小量溶剂(或稀释的油墨)进行混合。在其他回路的情况下,将会考虑到可促成油墨与所添加的溶剂(或稀释的油墨)的混合的部件的潜在存在性。

因此能够进行溶剂(或稀释的油墨)的多次基本添加,以补偿在回路中探测到的以连续的脉冲形式的压力变化,例如持续时间是ts且周期是te+ts的周期性的脉冲。在图4a或4b中以垛形示出了所述周期性的脉冲,垛形在所述脉冲在层级“1”时代表在每次ts期间对溶剂s(或稀释的油墨)或者溶剂s和油墨e进行输送,在所述输送之间在每次te期间对油墨e执行输送。

根据一更详细的示例:

-溶剂的基本添加为0.2立方厘米;

-cd=2.6;

-a=1.63并且b=3.74;

-v添加(指代所添加的溶剂的总体积)=29立方厘米;

-n循环(指代对溶剂进行添加的循环数)=144;

-pref=2.7巴;

-δp=50毫巴。

在上文参照图6b至图6d所描述的结构的情况下,上文所给出的说明保持有效,所述上文所给出的说明涉及压力变化与黏度变化之间的关联、在于并且包括公式(3)。因此可基于产生于压缩机24a的作用的流量建立与上文中公式(4)相似的公式,待添加的溶剂的量优选地通过稀释系数考虑到对油墨的黏度的稀释的影响。

对于上文已经说明的图6a至图6d的这些结构,过大的压力变化可导致也是过大的喷射速度的变化,并且因此导致喷射速度的不稳定。为不干扰所述喷射速度(考虑到进行中的打印操作),根据上文已经给出的示例,以小量或以基本体积的添加来进行添加。

给定了来自于装置24a的作用的流量,为得到该量的阀门22的打开持续时间ts由其推导出。更准确地,确定了在将贮液器12连接到管道23的管线中的流量,同时考虑到贮液器11与管道23之间的流量,以及由装置24a所施加的流量,将管道212和222中的压力考虑为相等(因为这两条管道均连接到同一管道25),并且考虑到贮液器11和12中的液体高度h11和h12而计算。

由该打开持续时间所划分的上述持续时间t(s)给出了该阀门22的打开的次数。

因此,在打印操作期间,在一种或多种打印基材上,例如使用不同的上文已描述过的设备能够以非常小的量对溶剂进行添加(也称为“微量添加”);每次微量添加例如具有小于几立方厘米或甚至一立方厘米的体积;或替代地,所述体积介于5立方厘米或1立方厘米与0.01立方厘米或0.05立方厘米之间。以时间差ts依次地执行这种微量添加,所述时间差优选地考虑到回路对油墨与溶剂执行混合的能力。例如,对于使用诸如图6d的设备之类的设备在打印头中对溶剂进行添加,执行正确的混合的持续时间短于在诸如图6c的设备的结构或者甚至诸如之前的图5a至图5b的设备的结构中执行混合的持续时间。总体来说,持续时间ts可介于几分之一秒与几秒之间,例如在0.1秒与1秒或5秒之间。

现将参照图8详细说明装置26的实施例的示例。这种抗脉冲设备可例如使用在诸如上文已描述过的回路中,但也可用在任何其它的流控流回路中,尤其是对于喷墨打印机,在所述喷墨打印机中流体的压力变化可变得明显。这样的另一种回路在例如wo2014/154830中进行了描述。

仰视或俯视,该设备26可具有基本为圆形的形状或正多边形的形状。所述设备包括两块平行的板110、120,所述两块平行的板在周缘处由装置112、122组装在一起,装置112、122例如为一组螺纹孔或螺丝孔和螺钉,所述一组螺纹孔或螺丝孔和螺钉优选地均匀地分布在设备的周缘上。这些板中的每块均可具有上述的基本为圆形或正多边形的形状;此外可在图7中看到板120的多边形形状(这里为六边形)。

每块板包括内表面113、123,当两块板使用装置112、122进行装配时所述内表面的周缘113p或平面横向部分彼此相对。

板110的内表面113是凹陷的,所述内表面的中央表面或所述内表面的中央部分113c优选地是平面,相对于所述内表面的周缘113p较低,中间部分113i逐渐从该周缘通到中央部分。板120的内表面也可以是凹陷的,例如以与板110的内表面113相同的方式,以容纳部分弹簧114。

在这些板之间界定了用于容纳流体的容积121,所述流体经由第一开口124进入(所述第一开口穿过板110)并且经由第二开口126(所述第二开口也穿过板110)和出口连接部128离开该容积。容纳容积大约为几立方厘米,例如介于一立方厘米与十立方厘米之间,又例如为四立方厘米。

当所述流体在腔体中时,螺旋弹簧114使得能够阻抑流体的压力变化。可利用其它替代弹簧的装置来确保该功能,例如大量的具有弹性特性的材料或封闭在腔体中的气泡;对于这些其它的装置,腔体的结构可保持与上文所描述的结构相同。在弹簧的情况下,其一端支撑抵靠板120的内壁123。所述弹簧的另一端朝向腔体的内部。但压力变化是通过刚性底板或盖115传递至所述弹簧。该弹簧将使得能够阻抑压力变化,因此设备确定了“抗脉冲”的角色。

在该板115与腔体的内部之间布置有隔膜116,所述隔膜用例如弹性材料的柔性或挠性材料制成。优选地,该隔膜延伸过盖115的整个表面,并且甚至超过了所述盖的周缘,以使得支撑抵靠底板110的周缘113p。该周缘可包括密封支承表面113j,当元件122将两块板110、120保持在装配状态时隔膜116支撑抵靠所述密封支承表面。因此,该隔膜116可形成密封以确保设备的密封性。

用于容纳流体的容积121由该隔膜116及板110的中央表面113c所界定,该表面形成了容纳容积的底部。

此外,环形唇部126a围绕孔126设置。该环形唇部相对于容纳容积的底部113c具有一定的高度。所述环形唇部的上部是平的,使得隔膜116将能够在弹簧114的作用下支撑抵靠所述上部。此外,销124a位于孔124附近。该销相对于底部113c具有与环形唇部126的高度相同的高度。隔膜116将在弹簧114的作用下支撑抵靠该销的上表面。但是,该销位于孔124的旁侧,所述孔则保持打开,这能够甚至在隔膜116支撑抵靠每个元件126a、124a的上表面时将流体引入内容积。

该配置、隔膜116的存在使得能够阻挠可能从回路的下游部分经由元件128返回的流体(并且所述流体因此会在与回路中正常循环的流体的方向相反的方向上循环),所述隔膜由于压力而支撑抵靠元件126a,所述压力取决于弹簧114的特性。在能够引入到设备的内容积中之前,该流体因此必须具有足够的压力以升起隔膜116。

另一方面,从贮液器11、12流动到回路的下游的流体可经由孔124进入,所述孔没有被隔膜116所密封。因此在压力下进入设备的内容积121的该流体将能够将隔膜116推回并且压缩弹簧114,该弹簧114因此将吸收压力变化,之后该流体将穿过孔126流动,该孔126基于隔膜116上的流体的压力作用是空闲的。因此,该流体首先进入设备的内部并且之后可升起隔膜116以释放出口孔,并且以回路中的流体的循环的通常方向流动。

如此设计的抗脉冲设备因此包括或包含装置,该装置使该抗脉冲设备能够确保止回阀的功能,同时阻抑经由孔124进入该装置的流体的压力波动。如已在上文描述的,几个抗脉冲设备可以是串联的或链式联接的,以得到更大的阻抑。

本发明可以以诸如在上文参照图1描述的打印机的形式来实施。所述打印机尤其包括打印头1,该打印头1相对于打印机主体大致偏离中心,并且通过例如挠性管缆2的形式的装置连接到该打印机,该管缆将液力与电气连接归集到一起,使得打印头能够运行。

形成控制器或控制装置的装置已在上文中提到了。

这些装置包括例如优选地是可编程的微计算机或微处理器和/或电子或电气电路,其将会把打印指令传送到打印头,但也会驱动泵24、64或者电动机和/或系统的阀门21、22、52、54,以管理以油墨和/或溶剂对回路进行的供应以及从打印头对油墨和溶剂的混合物进行的回收。

该装置还可采集在贮液器11、12、12a中用于测量液位的装置13、15、15a所供给的液位信息,以及可能地触发相应的警报。该装置还可采集由传感器36提供的压力信息以及可能地适于输送溶剂,例如按照如上文所说明的量以及预先确定的或计算出的频率,以使得回路中的油墨的黏度适合。

根据必须在打印机中进行管理的功能,装置3因此是可编程的。构成控制器的这些装置或这些控制装置被布置在系统或控制台的5'部分中。

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