专利名称：喷墨印刷头以及该印刷头特别用于大尺寸符号印刷时的使用方法
技术领域：
本发明涉及一种特别用于印刷大尺寸符号的喷墨印刷头，还涉及这种印刷头的使用方法。
喷墨印刷应用得越来越多，这就导致要日益寻求其更好的性能。如何获得大尺寸的符号是一个问题，例如，目前在应用喷墨技术印刷所谓条形码时遇到的大尺寸符号，就是一个问题。因而希望找到解决这一问题的办法。大家知道印刷条形码的特定规范，它一方面规定了高度，另一方面规定了宽度，以及规定了字符(或线条)间的相对位置。
本发明的目的在于满足这些要求，保证这些参数所需的精度，以及在最小体积限度下应用喷墨技术。为此，申请人首创了在同一个壳体内使至少两个喷嘴相互配合的做法，使得由这些喷嘴中的每一个喷嘴喷出的墨束所形成的线条相互衔接，增加线条的总体尺寸。这不是单纯地和简单地联结两个标准类型的印刷头，因为这样的方案将导致操纵的复杂化，并且这样的方案所具有的空间体积难以被利用。与此相反是实现配合，如所说的那样，在同一个壳体内，一些喷嘴由一条油墨回路供给油墨并且提供一系列相互衔接的墨滴束。未被利用的墨滴被回收到一个所有喷嘴共用的回收组件中。
更具体地说，本发明涉及一种连续喷射充电的和偏转的墨滴，用以在承印面上形成印刷线条的印刷头，其特征在于，在一个单一的壳体(1)中，该印刷头包括至少两个调节体(A)和(B)，它们带有由单一的油墨回路供应油墨的喷嘴，该印刷头还包括一个与所有喷嘴相配合的、具有单一回收输出管(350)的、用来回收未被利用的墨滴的回收组件(30)。由每一喷嘴所发出的每一次的墨滴喷射都受到控制，使得实际印在承印面上的相邻的每一线条相互衔接，以形成连续的线条(T)。
借助所作的说明及附图，本发明将被更好地理解，其中
图1以分解图的方式简略地表示了一个本发明的印刷头壳体以及它的主要零件;
图2简略地表示了图1中的一个零件;
图3是回收组件的示意图;而图4则是这个回收组件的平面图，表示该组件如何工作;
图5表示一个放置在图1的壳体上的支座;
图6表示与图5的支座相连的第一防护罩和一个中心软管，以及当本发明的印刷头与该中心软管配合使用时所采用的第二防护罩;
图7是墨滴充电程序的说明示意图;
图8示意性表示了程序逻辑电路的布置;
图9是补充说明的示意图。
为更加清楚起见，在所有附图中，相同的零件具有相同的标号。
在一个涉及条形码的应用实例中，对于印刷所用的油墨和承印面来说，条形码的宽度决定了所用的喷嘴的直径，所要印刷的条形码的高度在决定印刷速度的同时，还决定了印刷头中将要一起配合的喷嘴的数目，以及由每一喷嘴印出的一个线条中墨滴的数目。在下文所述的非限制性的例子中，喷嘴的数目为2。至于线条的相对位置，无论是在机械调整的方案中，还是在电子控制的方案中，都需要各个不同喷嘴的相互配合。
现通过图1至图5来对本发明的两喷嘴印刷头的实施例加以描述和表示，可同时参照这些附图以便更好地理解说明书。
根据本发明的一个特征，这个印刷头由一个配有可拆卸的底板(2)的单一壳体(1)组成，底板贴向壳体(1)的底座(100)，并且分隔出一个隔腔，一些油墨供应管线和一个收回油墨的管线、以及所有电控线路(未示出)都通入该隔腔。密封是通过密封圈(3)来保证的。正如已经表示的，在壳体(1)的前部设有两个与底座相连的调节体(A)和(B)，它们在图2中可更清楚地看出。在图中还可以看到两个支承件(6a)、(6b)，它们各自支承着一个喷嘴支撑套管(200)，该套管套入一个位于支承件中的定距套管(201)。密封圈(j1，j2)保证了相应的密封性。图中右边的部分通常处在左边部分的延长位置上。因此，插件(203)整个插入喷嘴支撑套管(200)中，它被压头(205)压紧，密封则由密封圈j3保证。一个螺母(206)可将整个组件紧固，并且可与压头(205)共同作用，如下文所述那样，使套管定向。在图1上，为了图的清楚起见，只标出了与调节体(B)有关的压头(205)、套管(200)和螺母(206)。然而，对于两个调节体(A)和(B)来说，这些零件都是相同的。
根据本发明的一个特征，这些调节体(A)和(B)是由套管支承件(6a)、(6b)来支承的，为了保证这两个组件(A)和(B)的喷射排成一直线，这些调节体配有一些调整元件，即a)一些使得套管能够沿箭头(f)的方向转动的第一部件，以便在一个平行于支承件(6a)、(6b)的支撑表面的平面内对喷射束加以引导。转动是通过一个工具实现的，该工具插入为此而预设在喷嘴支撑套管周围的孔(201)内。为使转动成为可能，只需对螺母(206)和压头(205)进行前面所说的定向调整。
b)一些能够保证在第一平面内实现绕轴转动的第二部件，以便将未充电的、因而也是未被利用的墨滴束很好地引入回收组件中。
c)一些能够弥补零件间位置误差的第三部件，以保证充电电极中的喷射束正确定中。
对于(b)和(c)两点，它们是通过在椭圆形孔(11)和(12)中转动的偏心杆来实现的。因而所有这些调整部件能够引导喷射束进入一个槽，调整喷射束相对于充电电极的定中情况，以及调整偏转。
在壳体(1)的底座(100)上，在一个用虚线画出的四方形所确定的区域(101)中，可以看到有一组为油墨和电流的流通而准备的通道，以及为调整偏心杆和支承件(6a)、(6b)的紧固螺栓而准备的一些通孔。
在壳体(1)的底座(100)上，还可以看到充电电极(20)和(21)、充电检测电极(22)(23)、以及偏转电极(24)(25)。一个未示出的与底板(2)相对的盖子将所有这些零件罩起来。
未被利用的油墨被回收到一个回收组件(30)中，根据本发明，该回收组件的特征在于为两个喷嘴所共有，并且其作用是接纳未被充电的油墨，并将所回收的油墨通过单一的一个管路送回到油墨总回路中。
这个回收组件引30)被更清楚地表示在图3和图4中。图4是一平面图。每一喷射束都被回收到两个接收导管(31)和(32)中，它们通过开孔(O1)和(O2)将油墨引入组件(30)。这些接收导管与一个配有节流旋塞(34)的回收总管路(33)相通，该旋塞允许或禁止油墨流入单一的一个油墨返回总管路(35)中，该总管路(35)通过输出套管(350)将油墨引向油墨回路。设置孔(36)、(37)，在导管通向总管路(33)的途中，这些孔相切于油墨回路。孔被用来容纳电极(360)和(370)，这些电极与一个设置在通向总供给回路的油墨返回总管路(35)中的套管(350)共同作用，以便测定油墨混合液的电阻以及处于套管(350)和电极(360)、(370)之间的空气的电阻，并检测可能突然发生的任何偏差。如果电阻很大，这表明油墨没有循环，从而表明相应的喷嘴堵住了，或表明喷射的回收情况很差。另外还设置了金属连接器(371)和组件(30)的除静电金属板(400)。一些紧固件(39)、(40)也被设置，用来使导管(31)、(32)保持就位。固定件(41)用来将金属板固定在组件(30)上。连接器(371)与螺栓(41)相连接。印刷头的各个不同零件都是塑料的，这就有可能产生静电荷。金属板(400)处在相对于所示零件的位置上，作为一个静电屏蔽，用以避免静电荷积累在墨滴通道的垂直方向上。否则的话将会影响墨滴的轨迹。图4上显示了为实现通道(153)、(154)所必须的孔(150)、(151)，它们再被永久性地封闭起来。
依照本发明的另一重要特征，壳体(1)(图1)包括一个配有密封圈(51)的支承面(50)，用来承接图5所示的支座(52)。
支座具有一个第一表面(53)，其形状与壳体(1)的支承面(50)的形状相同。两表面间的连接通过任何已知的方式进行。密封由密封圈(51)来保证。支座(52)带有一个平行于第一表面并且其轮廓差不多是圆形的第二支承面(54)，正是该表面承接着被叫做“ADP罩”的防护罩(70)，因为这个罩防护着“相位检测放大”(注其首字母为ADP)电路。在图6中可见到该防护罩。根据本发明，支座(52)包括一个用来支承油墨分配器(56)的零件(55)，该分配器通过位于上方的输入、输出两个套接管(57)、(58)而与油墨总回路相通。在分配器(56)的出口处，可以发现(在下方的)两根供给管线(60，61)和两根排出管线(62，63)。这个分配器(56)接纳总油墨回路，而根据本发明，对所有的喷嘴来说，都使用这同一个总回路，即通过套接管(58)供给油墨，以及通过套接管(57)将排出的油墨送回该总回路。一个与套接管(350)相通的单独的管线保证了回收组件(30)中所收回的油墨的再循环。当涉及到一个被称作“中心软管”的实施例时，可以把这个未示出的管线纳入到中心软管(72)中去。
支座(52)还包括其它一些断面，例如(69)，电子控制板(ADP)就固定在它们的上面。
一个密封圈(65)保证了支座(52)的第二支承面(54)与图6上所示的ADP罩(70)之间的密封。
根据本发明的另一个特征，本发明的印刷头配有一个ADP防护罩(70)，它的底面(71)与支座(52)的表面(54)的形状相同，并通过固定装置(P1)和(P2)与这个支座相连。存在着两个选择第一是使用没有中心软管的印刷头;第二是使用带有中心软管的印刷头。在图6上表示了带有中心软管(72)的实施例。然而，如果不考虑后一种选择，只描述第一种实施例，那么，在这种情况下，ADP防护罩(70)通过任何已知的方式与支座(52)相连接，注意不要遗漏密封圈(65)。罩的第二表面(73)本身直接与油墨回路(未示出)相连。它的转动表面，通过已知的适配元件，能够使印刷头相对于印刷装置的主体定向。一边是电连接器，另一边是油墨管路，分别被直接连接到电子控制板(ADP)(74)和油墨分配器(56)上。通过支承在支座(52)的断面(69)上的零件(75)，电子控制板(74)在防护罩(70)的内部保持就位。
在使用中心软管的实施例中，这个中心软管的一端包括一个配有法兰(77)的第一套接管(76)，法兰上有一组紧固用的孔(78)。该法兰(77)支承在防护罩(70)的内部，并通过那些紧固孔固定到防护罩(70)的内表面(73)。中心软管的另一端包括一个配有螺母(80)和螺纹杆(81)的第二套接管(79)，被称为“中心软管罩”的第二防护罩容纳着这个套接管(79)。套接管的螺纹杆部分穿过孔(83)，整个部分通过螺母(84)加以固定。密封圈(85)、(86)保证了密封性。中心软管罩(82)的上表面(87)与油墨回路(未示出)相连。
印刷头包括一组喷嘴，它们中的每一个都包括一些(就每个喷嘴而言)独立的喷射调整元件。印刷头还包括单一的一个油墨回收组件，该组件具有通向总回路的单一的一条油墨返回管路。
如前面所说的那样，依照本发明的印刷头能够在至少两个调节体(A)和(B)之间实现配合，使得由每个喷嘴喷出的喷射束所形成的线条之间相互衔接，增加线条的总尺寸。
至于线条的位置，无论是在机械调整的方案中，还是在电子控制的方案中，都需要各个不同的喷嘴间的相互配合。现在来描述这种配合，它涉及到前述的元件以及相配合的电子控制元件的应用方法，引伸出一个实施例。
在这个实施例中，条形码通过由相邻的喷嘴产生的并列的和衔接的线条来印出。
根据本发明的第一个特征，在一个线条中，墨滴的排列形式和它的充电电压呈不断增加的形式，为的是无论印刷头相对于承印面的相对速度如何，线条总保持直线形式。
根据本发明的第二个特征，由两个相邻喷嘴所印出的线条实行串接排列。为的是使所印出的线条在彼此的延长部分上，这样来实现大高度的线条，而不管承印面的进给速度是怎样的。这个特征通过图7所示的简图来说明，图中涉及函数(Vc)的两条曲线对标注为(n)和(n+1)的两个相邻喷嘴中每一个而言的墨滴充电电压对于时间的函数。在这个图上可以看到，充电电压是不断增加的，并且，对于其中的一次喷射，在时间(t2-t1)＝(θ)期间，以及对于另一次喷射，在(t2-t3)＝(θ)期间，具有几个时间(θ′)的阶段。
按照图8中所示的程序逻辑就可以获得这一结果。信号(S1)在印刷程序的起动时间(t1)被送入印刷程序逻辑电路(Cn)，该电路与喷嘴(n)所放出的喷射相对应。在由(n)进行的线条的印刷结束时，信号(S2)在时间(t2)启动用来控制喷嘴(n+1)的喷射的印刷程序逻辑电路(Cn+1)，直到相应线条的印刷结束时间(t3)为止。
根据本发明的第三个特征，印刷头应当围绕着一个垂直于承印面(x，o，y，)的轴线(OZ)被定向，以便补偿线条在轴(y)上可以发生的偏斜角(α)。这样，在时间(θ)期间，就导致了承印面的相对速度(V)与用来印刷线条的一系列连续墨滴的喷射速度之间的速度组合，这些参数通过下述公式相互联系2Vθ＝Htg(α)这里，H是所印出的组合线条(T)的高度。
在图9上可以看到飞入两个喷嘴(n)和(n+1)所共有的偏转平面中的墨滴组合;承印面(x，o，y);和在以速度(V)进给的承印面上所产生的高度为(H)的组合线条(T)。
本发明应用于采用喷墨技术来作标记的场合，特别是用于大尺寸符号(文字、图表)和条形码的印刷。
权利要求
1.一种连续喷射充电的和偏转的墨滴、用以在承印面上形成印刷线条的印刷头，其特征在于，该印刷头在一个单一的壳体(1)中包括至少两个调节体(A)和(B)，它们带有由单一的油墨回路供应油墨的喷嘴；该印刷头还包括一个与所有喷嘴相配合的、具有单一回收输出管(350)的、用来回收未被利用的墨滴的回收组件(30)；由每一喷嘴所发出的每一次的墨滴喷射都受到控制，使得实际印在承印面上的相邻的每一线条相互衔接，以形成连续的线条(T)。
2.根据权利要求1的印刷头，其特征在于，所述壳体(1)的一侧由一个可拆卸的底板(2)封闭，该底板贴向底座(100)，并且分隔出一个隔腔，一些油墨供应管线、一个单一的与回收组件(30)相连的回收管线、以及一些电控线路都通入该隔腔，壳体的另一侧容纳着通过支承件(6a)、(6b)而与底座(100)相连的调节体(A)和(B)，对于每一个调节体(A)或(B)，这一组件包括一些调整元件，分别能够使a)每一调节体(A)或(B)的套管(200)沿箭头(f)转动;b)能够保证支承件(6a)、(6b)在第一平面内绕轴转动，以便将未充电的墨滴束引入回收组件(30);c)能够弥补零件间的位置偏差，以保证在充电电极(21)中的喷射束的正确定中。
3.根据权利要求1和2中任一项的印刷头，其特征在于，回收组件(30)包括对应于每一喷嘴的回收导管，例如(31)、(32)，这些导管将油墨引入配有旋塞(34)的总管路(33)，该旋塞允许或禁止油墨流向与油墨总回路相通的唯一的回收出口套管(350)。
4.根据权利要求3的印刷头，其特征在于，孔(36)、(37)与油墨回路相切，用来容纳与输出套管(350)配合作用的电极(360)、(370)，以测定油墨混合液的电阻，以及测定处于套管(350)和这两个电极(360)、(370)之间的空气的电阻。
5.根据前述任一项权利要求所述的印刷头，其特征在于，与回收组件(30)相连的金属板(400)保证静电屏蔽作用，这样避免静电荷积累在墨滴通道的垂直方向上。
6.根据前述任一项权利要求所述的印刷头，其特征在于，壳体(1)包括一个用来接纳支座(52)的支承面(50)，该支座具有一个其形状与支承面(50)的形状相同的第一表面(53)，并且该支座还具有一个其形状差不多是圆形的，用来接纳被称作“ADP罩”(70)的第二表面(54)。
7.根据权利要求6的印刷头，其特征在于，支座(52)包括一个用来支承油墨分配器(56)的零件(55)，该分配器在上方配有输入和输出套管(57)、(58)，在下方有为每一调节体(A)和(B)而配的两根油墨供应管线(60)、(61)和两根排出管线(62)、(63)。
8.根据前述任一项权利要求所述的印刷头，其特征在于，支座(52)包括一些断面(69)，上面固定有一个位于防护罩(70)的内部的电子控制ADP板(74)。
9.根据权利要求6、7、8中任一项的印刷头，其特征在于，圆形的ADP罩(70)被固定在印刷装置的主体上面，以便印刷头组件能够定向。
10.根据权利要求6、7、8中任一项的印刷头，其特征在于，ADP罩(70)容纳一个中心软管(72)，软管包括一个第一套接管(76)，它配有支撑在罩(70)内部的法兰(77)，软管还包括一个第二套接管(79)，用来接纳一个与印刷装置相连的、被称作“中心软管罩”的第二防护罩(82)。
11.根据前述任一项权利要求所述的印刷头的使用方法，其特征在于，为了获得条形码，在一个线条中，墨滴的排列形式和充电电压呈不断增加的形式。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，由相邻喷嘴印出的线条实行串接排列，以便所印出的线条处在彼此的延长部分上。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的方法，其特征在于，印刷头可围绕一个垂直于承印平面(x，o，y)的轴(oz)定向，以补偿线条在OY轴上的偏斜角(α)。
全文摘要
本发明涉及喷墨印刷头，以及该印刷头特别用于大尺寸符号印刷时的使用方法。这样的一个印刷头包括至少两个调节体(A)和(B)，并配有每个喷嘴的调整元件。印刷头还包括一个带有单一返回管路(350)的回收组件(30)。该印刷头的壳体(1)在其表面(50)接纳ADP防护罩的支座，并且，在中心软管的实施例中，还接纳被称作“中心软管罩”的第二防护罩。在印刷条形码的使用方法中，包括所印出的线条的串接排列，墨滴的排列形式和充电电压呈不断增加的形式，以及包括印刷头的定向，以便补偿线条在承印面上的偏斜。
文档编号B41J2/04GK1051885SQ901091
公开日1991年6月5日 申请日期1990年10月16日 优先权日1989年10月16日
发明者吕克·M·勒尼奥, 艾里克·M·博内 申请人:伊马治公司