灌注干式打印头的方法和系统与流程

灌注干式打印头的方法和系统
发明领域
1.本发明涉及一种灌注干式打印头的方法和系统。该方法和系统主要开发用于促进运输不包含任何运输流体的干式或未灌注的页宽打印头。
2.发明背景
3.采用技术的喷墨打印机可商购用于许多不同的打印格式，包括在家办公(“soho”)用打印机、标签打印机、及宽幅打印机。打印机通常包括一个或多个固定喷墨打印头，该一个或多个固定喷墨打印头是使用者可更换的。例如，soho打印机包括单个使用者可更换的多色打印头，高速喷墨印刷机包括多个沿着介质进给方向对齐的使用者可更换的单色打印头，而宽幅打印机包括多个交错重叠布置的使用者可更换的打印头，以便横跨宽幅页宽。
4.更换打印头可以
‘
湿式’或
‘
干式’运输，从而由使用者安装在喷墨打印机中。通常，打印头是
‘
湿式’运输的，以避免在安装期间灌注的潜在问题。湿式运输的打印头可以填充有墨料或运输流体，该运输流体通常是不含任何着色剂的墨料载体。
5.然而，湿式运输的打印头对于使用者来说不太方便，这是因为墨料或运输流体可能会在运输期间从打印头泄漏和/或在安装过程中溢出。使用者更倾向于收到干式打印头，干式打印头在运输或安装期间不易泄漏或溢出流体。
6.然而，干式运输的打印头对用于为干式打印头灌注墨料的墨料输送系统提出了挑战。因此，期望提供一种用于灌注干式打印头(比如刚安装在喷墨打印系统中的更换打印头)的方法和系统。
7.发明概述
8.如本文使用的，术语“墨料”被认为意指可以从喷墨打印头打印的任何打印流体。墨料可以含有或可以不含有着色剂。因此，术语“墨料”可以包含传统的基于染料或基于颜料的墨料、红外墨料、固定剂(例如预涂层和整理剂)、3d打印流体等等。
9.如在本文中使用的，术语“打印机”指的是使打印介质留下痕迹的任何打印装置，比如常规桌面打印机、标签打印机、复印机、影印机、数字喷墨印刷机等。
附图说明
10.现在将参考附图仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中：
11.图1示意性地示出了用于具有可更换喷墨打印头的打印机的墨料输送系统；以及
12.图2示意性地示出了用于灌注干式喷墨打印头的系统。
具体实施方式
13.重力供给墨料输送系统
14.参考图1，示意性地示出了打印机，该打印机具有用于向打印头4供应墨料的墨料输送系统1。墨料输送系统是重力供给系统，其功能与us 2011/0279566以及us 2011/0279562中描述的功能类似，这两个专利的内容通过援引并入本文。
15.墨料输送系统包括中间墨料罐100，该中间墨料罐具有墨料出口端口106，该墨料出口端口经由第一墨料管线10连接到打印头4的打印头入口端口8。中间墨料罐100的墨料返回端口108经由第二墨料管线16连接到打印头4的打印头出口端口14。因此，中间墨料罐100、第一墨料管线10、打印头4以及第二墨料管线16限定封闭的流体回路。通常，第一墨料管线10和第二墨料管线16由柔性管的长度构成。
16.使用者能够通过第一联接件3和第二联接件5更换打印头4，该第一联接件将打印头入口端口8与第一墨料管线10可释放地互连，该第二联接件将打印头出口端口14与第二墨料管线16可释放地互连。打印头4通常是页宽打印头并且可以是如在例如us 2011/0279566、us 10,384,461、us 10,293,609中所描述的打印头，这三个专利中的每一个专利的内容均通过援引并入本文。这种打印头具有将入口端口8与出口端口14互连的一个或多个墨料通道。
17.中间墨料罐100经由通气孔109形式的气体端口通向大气，该通气孔定位在罐的顶板中。因此，在正常打印期间，墨料在重力下以负的液体静压力(“背压”)被供应到打印头4。换言之，将墨料从中间墨料罐100重力供给提供了压力调节系统，该压力调节系统在预定的负的液体静压力下将墨料供应到打印头，该中间墨料罐位于打印头4下方。打印头4的喷嘴板19处经受的背压大小由喷嘴板超过中间墨料罐100中墨料20高度的高度h来确定。
18.墨料从散装墨料储存器被供应到中间墨料罐100的墨料入口端口110，该散装墨料储存器包括容纳在墨盒24中的可溃缩的墨料袋23。墨盒24经由墨盒通风口25通向大气，使得可溃缩的墨料袋23可以在系统消耗墨料时溃缩。可溃缩的墨料袋23通常是包含脱气的墨料的不透气箔衬袋，该脱气的墨料经由墨料供应管线28被供应到墨料入口端口110。墨盒24通常是使用者可更换的、并且经由适合的墨料供应联接件32连接到墨料供应管线28。
19.控制系统用于维持中间墨料罐100中的墨料的基本恒定高度、以及因此恒定高度h和相对应的背压。如图1所示，控制阀30位于墨料供应管线28中、并且控制墨料从墨盒24进入中间墨料罐100中的流动。控制阀30在第一控制器107的控制下操作，该第一控制器接收来自
‘
高’传感器102和
‘
低’传感器104(例如光学传感器)的反馈，这两个传感器定位在中间墨料罐100的侧壁处。当墨料20的高度下降到
‘
低’传感器104以下时，第一控制器107向阀30发信号使其打开，并且当墨料的高度达到
‘
高’传感器102时，控制器向阀发信号使其关闭。以这种方式，可以使中间墨料罐100中的墨料20的高度维持相对恒定。中间墨料罐100可以是如例如在us 10,427,414中所描述的，该专利的内容通过援引并入本文。
20.封闭的流体回路(结合了中间墨料罐100、第一墨料管线10、打印头4、以及第二墨料管线16)有利于灌注、灌注启动不足(de-priming)以及其他所需的流体操作。第二墨料管线16包括用于使墨料围绕流体回路沿顺时针方向循环的蠕动泵40，如图1所示。
21.泵40与夹管阀布置42配合、以协调各种流体操作。夹管阀布置42包括第一夹管阀46和第二夹管阀48，并且可以采用例如在us 2011/0279566、us 2011/0279562、以及us 9180676中描述的夹管阀布置的任一种的形式，这些专利的内容通过援引并入本文。
22.第一夹管阀46控制空气经过空气导管50的流动，该空气导管从第一墨料管线10中分出。空气导管50在空气过滤器52处终止，该空气过滤器通向大气、并且在需要时用作用于封闭的流体回路的进气口。
23.借助于空气导管50，第一墨料管线10被划分成位于墨料出口端口106与空气导管
50之间的第一区段10a、以及位于打印头入口端口8与空气导管50之间的第二区段10b。第二夹管阀48控制墨料经过第一墨料管线10的第一区段10a的流动。
24.泵40、第一夹管阀46、以及第二夹管阀48都由第二控制器44来控制，该第二控制器协调各种流体操作。根据前述内容，应理解的是，图1示出的墨料输送系统提供了通用范围的流体操作。表1针对打印机1中使用的一些示例流体操作描述了各种夹管阀和泵状态。当然，可以采用这些示例流体操作的各种组合。
25.表1.用于打印机1的示例流体操作
[0026][0027][0028]
在正常打印(“打印”模式)期间，打印头4从中间墨料罐100、在重力下以负的背压抽吸墨料。在此模式下，蠕动泵40用作切断阀，同时第一夹管阀46关闭并且第二夹管阀48打开，以允许墨料从墨料出口端口106流动到打印头4的第一端口8。在打印期间，墨料在第一控制器107的控制下被供应到中间墨料罐100的墨料入口端口110，以维持用于打印头4的相对恒定的背压。
[0029]
在打印头灌注或冲洗(“灌注”模式)期间，墨料在控制阀30关闭情况下、在前向方向上围绕封闭的流体回路循环(即如图1所示的顺时针方向)。在此模式下，蠕动泵40在前向泵送方向上被致动，同时第一夹管阀46关闭并且第二夹管阀48打开，以允许墨料经由打印头4从墨料出口端口106流动到墨料返回端口108。以此方式进行灌注可以用于为打印头灌注墨料。
[0030]
在“待命”模式下，泵40被断开，同时第一夹管阀46关闭并且第二夹管阀48打开。“待命”模式使打印头4维持负的流体静力学墨料压力，这使得当打印机空闲时喷嘴板19上的颜色混合最少。通常，打印头在这种模式下被盖住以使得墨料从喷嘴的蒸发最小(例如，参见us 2011/0279519，其内容通过援引并入本文)。
[0031]
为了更换耗尽的打印头4，需要在其可以从打印机移除之前，使打印头灌注启动不足。在“灌注启动不足”模式下，第一夹管阀46打开，第二夹管阀48关闭，并且第一泵40在前向方向上被致动、以经由空气导管50从大气中抽吸空气。一旦打印头4已经变得墨料灌注启动不足，打印机就设定成使打印头与墨料供应隔离的“无效”模式，由此允许墨料溢出最少地安全移除打印头。
[0032]
根据前述内容，应理解的是，多个流体操作可以使用上文结合图1描述的墨料输送系统来执行。
[0033]
灌注干式打印头4
[0034]
结合图1所描述的墨料输送系统非常适合用于灌注湿式打印头(即，通常灌注有运输流体的打印头)。在
‘
灌注’模式下，泵40在前向方向上被致动以便经过入口端口8将墨料抽吸到打印头4中。以此方式，运输流体从打印头4移出并且经由第二墨料管线16围绕墨料输送系统顺时针循环回到中间罐100。(运输流体对墨料的任何稀释对使用者来说几乎是不可察觉的，或者可通过从打印头4喷射墨料来快速缓解这种稀释)。
[0035]
然而，干式打印头不太适合使用如图1所示的墨料输送系统来灌注。这是因为在前向方向上致动泵40倾向于经由墨料喷射喷嘴将空气抽吸到打印头4中，而不是经过入口端口8将新鲜的墨料抽吸到打印头中。该问题在较长的打印头(例如长于200mm的打印头或长于250mm的打印头)中尤其严重。克服灌注干式打印头这个问题的一种手段是密封喷嘴以便防止空气被抽吸到打印头4中。打印头封盖器是本领域技术人员众所周知的、并且被设计成用于在空闲时段期间抑制墨料从喷嘴脱水(例如，参见us10,518,536中所描述的封盖器，该专利的内容通过援引并入本文)。然而，封盖器很少能在打印头喷嘴板周围提供完美的气密密封，尤其是在较长的打印头中。实际上，许多封盖器提供有小呼吸孔以平衡封盖腔室内外的压力，由此，在需要时能够容易地将封盖器从打印头打开。因此，将打印头4简单地盖住通常并不能充分地解决在尝试灌注打印头时空气被抽吸到喷嘴中的问题。
[0036]
图2中示出了适合用于灌注干式打印头4的系统。在此系统中，在灌注期间，打印头4由封盖器200盖住；此外，经由连接到封盖腔室202的合适的真空源(例如真空泵)对封盖器200施加抽吸。
[0037]
因此，根据上述
‘
灌注’操作，当泵40在前向方向上被致动时，空气不会经过喷嘴被抽吸到打印头4中。相反，封盖器200的封盖腔室202保持较小真空压力，允许墨料在需要时经由入口端口8被抽吸到打印头4中，从而为打印头中的(多个)墨料通道灌注墨料。抽吸量是受控的，以便足以克服由打印头喷嘴处的泵施加的压力。然而，抽吸量被控制为不足以经过打印头的喷嘴将墨料抽吸到封盖器200中。因此，打印头4中的将入口端口8与出口端口14互连的(多个)墨料通道可以被灌注墨料。
[0038]
第二控制器44可以用于控制封盖腔室200中的抽吸量，与泵40的致动配合。以此方式，墨料输送系统不依赖于强制墨料经过打印头4单向流动，使用这种类型的墨料输送系统可实现干式打印头的灌注。
[0039]
当然，应了解的是，仅通过举例的方式描述了本发明，并且在所附权利要求中限定的本发明的范围内可以进行细节的修改。