用于以恒定压力向多个打印头供应油墨的油墨输送系统的制作方法

本发明涉及用于喷墨打印机的油墨输送系统。它被开发主要用于在相对恒定的压力下向多个打印头供应油墨。

发明背景

采用技术的喷墨打印机在商业上可用于多种不同的打印格式，包括小型办公室家庭办公室(“soho”)打印机、标签打印机和宽格式打印机。打印机通常包括一个或更多个固定的喷墨打印头，该喷墨打印头是用户可更换的。例如，soho打印机包括单个用户可更换的多色打印头，高速标签打印机包括沿介质馈送方向对齐的多个用户可更换的单色打印头，并且宽格式打印机包括处于交错重叠布置的多个用户可更换的打印头，以便跨越宽格式页面宽度。

随着打印头的数量增加，向多个打印头供应油墨可能是有问题的。为了保持高打印质量，每个打印头应该从共同的油墨罐接收大约相同油墨压力的油墨。在us8,480,211中描述了一种用于向多个喷墨打印头供应油墨的系统，其内容通过引用并入本文。在现有技术的系统中，结合有压力控制系统(例如，浮阀调节器)的共同的储墨罐将油墨经由油墨供应线供给到多个打印头。当打印头不打印时，返回油墨线能够进行各种注墨(priming)、排墨(de-priming)和清除操作。然而，在us8,480,211中描述的油墨输送系统的问题是，并非所有打印头都必然地接收相同的油墨压力。离储墨罐最远的打印头受到更靠近储墨罐的打印头上压降的影响。因此，存在对于打印头经历不同油墨压力的趋势，特别是当在全渗色打印时或者当系统中不同的打印头具有不同的油墨需求时。

希望提供一种油墨输送系统，该油墨输送系统以可靠且高度受控的静液压油墨压力向多个打印头供应油墨。还希望提供一种可扩缩的油墨输送系统，其可以适于向多个打印头供应油墨，打印头的数量可以从打印系统到打印系统而变化。

发明概述

在第一方面中，提供一种用于喷墨打印机的油墨输送系统，该油墨输送系统包括：

正油墨线，其具有受控的正油墨压力；

负油墨线，其具有受控的负油墨压力；

一个或更多个打印模块，其经由相应的入口线和出口线互连在正油墨线和负油墨线之间，每个打印模块包括：

连接到入口线的入口端口；

连接到出口线的出口端口；

在入口端口和出口端口之间互相连接的打印头；

控制阀，其定位在入口端口处，用于控制打印头中的油墨压力；

油墨压力传感器，用于感测打印模块中的油墨压力；和

控制器，用于接收来自压力传感器的反馈并控制控制阀；

其中，在打印期间，油墨压力传感器、控制器和控制阀协作以将打印头中的背压控制在预定背压范围内。

本发明有利地为系统中的每个打印头提供局部压力控制。以这种方式，增加打印头的数量不会影响系统中的压力控制的程度。此外，本发明将打印头互连在正(“高”)和负(“低”)压力油墨线之间。这使得能够在打印头的高压侧使用相对低的公差阀对压力进行出色的局部控制；所有阀门调节都是通过来自油墨压力传感器的反馈来动态调节的。此外，正压力线的使用为多个打印头提供了足够的压力的头部，而在打印期间不会受到系统中打印头中的任何一个上压降的影响。从下文的详细描述中，这些和其他优点将是很明显的。

优选地，每个打印模块包括：具有入口端口和出口端口的供应模块；和打印头。

优选地，打印头被包含在可释放地连接到供应模块的可更换打印头盒中。同样，每个打印模块可以是可更换单元，该可更换单元可以经由入口端口和出口端口处的合适的联接器容易地从入口线和出口线分离。

优选地，供应模块包括：

入口模块，其包括入口端口、控制阀和压力传感器；和

出口模块，其包括出口端口。

通常，供应模块还包括用于控制打印头的操作的合适的驱动和逻辑电路。例如，供应模块可以包括打印引擎控制器芯片，用于控制由供应模块接收的相应的打印头。

优选地，入口模块还包括用于将空气引入到打印头中的空气入口和对应的空气阀。空气入口和空气阀能够对打印头排墨，诸如当需要打印头盒更换时。例如，在us8,845,083中描述了用于控制打印头排墨的空气入口和空气阀的操作，us8,845,083的内容通过引用并入本文。

优选地，出口模块包括截止阀。出口模块还可以包括限流器(例如，孔口)，限流器连同负油墨线一起在打印头中提供背压。在一些实施方案中，限流器可以结合到截止阀中。

出口模块还可以包括例如用于抑制油墨压力波动的柔顺机构(compliance)(例如，空气室或柔性壁室)。

优选地，油墨输送系统还包括连接到正油墨线和负油墨线的油墨储器，使得油墨从油墨储器经由正油墨线循环到每个打印头，并且然后经由负油墨线返回到油墨储器。

优选地，油墨输送系统还包括油墨输送模块，该油墨输送模块具有连接到正油墨线的正线联接器、连接到负油墨线的负线联接器和用于连接到整体油墨供应罐的供应联接器，其中输送到供应联接器的油墨被油墨储器接收并经由相应的正压力调节系统和负压力调节系统分配到正线联接器和负线联接器。

正压力调节系统和负压力调节系统有利地通过设定正油墨线和负油墨线中的预定油墨压力来使打印头处压力能够总体控制，同时使用控制阀实现精细的局部压力控制。因此，不要求每个控制阀在高公差下操作，并且，此外，控制阀和压力传感器中的任何滞后不会显著影响打印头背压。

优选地，正压力调节系统和负压力调节系统包括相应的调节泵。

优选地，油墨输送模块还包括选自于由以下组成的组的一个或更多个部件：

正压力传感器，其用于感测正压力调节系统中的正油墨压力；

负压力传感器，其用于感测负压力调节系统中的负油墨压力；

正压力调节器；

负压力调节器；

柔顺机构，其用于抑制压力波动；

油墨过滤器；

油墨温度传感器；

通风口；

油墨液位传感器，其用于感测油墨储器中的油墨液位；

再填充泵，其定位在供应联接器和油墨储器之间；和

油墨脱气器。

优选地，油墨输送系统还包括连接到供应联接器的整体油墨供应罐。油墨输送模块通常是自包含单元，其可连接到整体油墨供应器、正油墨线和负油墨线。以这种方式，打印模块和油墨输送模块可以作为套件提供，使得用户能够构建适合他们个人需求的打印系统。

在一个实施方案中，正油墨线中的正油墨压力由包括油墨储器的正压力回路控制，并且负墨管线中的负油墨压力由包括油墨储器的负压力回路控制，其中正油墨线连接到正压力回路，并且负油墨线连接到负压力回路。

优选地，油墨输送系统包括多个打印头(例如，2至50个打印头)，其中正油墨线是用于每个打印头的共同的正油墨线，并且负油墨线是用于每个打印头的共同的负油墨线。

在第二方面中，提供了一种控制一个或更多个打印头中的背压的方法，该方法包括以下步骤：

经由具有受控的正油墨压力的正油墨线向每个打印头供应油墨；

经由具有受控的负油墨压力的负油墨线从每个打印头吸取油墨；和

通过在每个打印头的正压力侧处局部控制油墨的流动来控制每个打印头中的背压。

优选地，背压经由控制阀来控制，该控制阀集成在用于每个相应的打印头的打印模块中。

优选地，控制阀由控制器控制，控制器从打印模块中的油墨压力传感器接收反馈。

优选地，油墨从油墨储器经由正压力回路供应到正油墨线，并且油墨从每个打印头经由负压力回路吸回到油墨储器。

在第三方面中，提供了一种套件，该套件包括：

(a)油墨输送模块，该油墨输送模块包括：

供应联接器，其用于连接到整体油墨供应器；

油墨储器，其用于从供应联接器接收油墨；

正线联接器，其用于连接到正油墨线；

负线联接器，其用于连接到负油墨线；

正压力调节系统，其用于调节油墨储器和正线联接器之间的油墨压力；和

负压力调节系统，其用于调节油墨储器和负线联接器之间的油墨压力；和

(b)一个或更多个打印模块，每个打印模块包括：

入口端口；

出口端口；

打印头，其互连在入口端口和出口端口之间；

控制阀，其定位在入口端口处，用于控制打印头中的油墨压力；

油墨压力传感器，用于感测打印模块中的油墨压力；和

控制器，用于接收来自压力传感器的反馈并且控制控制阀。

附图简述

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施方案，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的油墨供应系统；

图2示意性地示出了用于连接到正油墨线和负油墨线的油墨输送模块；

图3示意性地示出了在正油墨线和负油墨线之间互相连接的打印模块；和

图4是打印模块的透视图。

发明的详细描述

参考图1，示意性地示出了油墨输送系统1，油墨输送系统1包括连接到油墨输送模块7的正油墨线3(“正轨”)和负油墨线5(“负轨”)，该油墨输送模块7调节正油墨线和负油墨线中的每一个中的油墨压力。多个打印模块9经由相应的入口线10和出口线12互连在正油墨线3和负油墨线5之间。尽管在图1中示出了三个打印模块9，但是应当理解，任何数量的打印模块可以在正油墨线3和负油墨线5之间互相连接。打印模块9可以物理上以交错重叠布置定位，以便延伸跨越比单个打印模块更宽的打印区介质。以这种方式，可以采用多个打印模块9用于打印到具有大于约8英寸(例如，至少16英寸、至少32英寸或至少40英寸)的宽度的打印介质上。

现在参考图3和图4，单个打印模块9包括供应模块14和可释放地连接到供应模块的打印头盒16。打印头盒16包括用于打印到打印介质上的喷墨打印头17，并且可以是如本领域已知的彩色或单色打印头(例如，双色或四色打印头)。例如，打印头可以是申请人的共同提交的题为“monochromeinkjetprintheadconfiguredforhigh-speedprinting”(代理人案号为rrg001us)的申请中描述的类型，该申请的内容通过引用并入本文。为了清楚起见，在本文中描述了用于一种颜色的油墨的油墨输送系统，但是应理解，多个油墨输送系统可以用于多种颜色的油墨的供应。

供应模块14包括容纳用于打印头17的驱动和逻辑电路(例如，具有打印引擎控制器芯片、驱动晶体管等的一个或更多个pcb)的主体20，以及入口模块22和出口模块24。入口模块22具有连接到入口线10的入口端口26，并且出口模块24具有连接到出口线12的出口端口28。合适的打印模块联接器29允许在需要时方便地更换整个打印模块。

打印头盒16通过打印头入口联接器30和出口联接器32流体地连接到供应模块14。打印头入口联接器30和出口联接器32通常是快速连接联接器，其使能够方便地从每个打印模块9移除用过的打印头盒16，并且由用户用新的打印头盒替换。

入口模块22包含用于为各个打印模块9提供打印头17中的油墨压力的局部控制的所有必要部件。因此，每个打印模块9提供对其相应的打印头17中的油墨压力的局部独立控制，使得局部油墨压力可以自动地和响应于局部压力波动而微调。

入口模块22包含控制阀33，该控制阀33响应于来自油墨压力传感器35的反馈而动态地调节油墨压力，油墨压力传感器35感测控制阀的下游的油墨压力。油墨压力传感器35向控制器37(例如，微处理器)提供反馈，控制器37又控制控制阀33的可变位置，以便将打印头17中的油墨压力在预定背压范围内调节。显著地，通过连接在正油墨线3和负油墨线5之间(这已经提供了油墨压力的总体控制)，控制阀33允许以最小滞后精细控制油墨压力。因此，控制阀33的相对大的调节仅在打印模块9中产生相对较小的油墨压力上的变化。

另外，入口模块22包括用于将空气引入到打印头中的空气入口40和对应的空气阀42，该空气阀42可以切断进入到打印头中的空气流。空气阀42通常是电磁阀，其可以由控制器37控制。对于大多数操作，空气阀42关闭。然而，当需要对打印头16排墨(例如，用于更换打印头盒17)时，空气阀42打开，其中控制阀33完全关闭，以便将空气吸入到打印头16中并移除油墨。

出口模块24包括截止阀44，用于在需要时与控制阀33结合隔离打印模块9。截止阀44结合了以孔口形式的限流器，该限流器限制油墨流动并与负油墨线5结合控制打印头17中的背压。

在图3中所示出的实施方案中，入口模块22和出口模块24两者各自包括柔顺机构45(例如，空气室或柔性壁室)，该柔顺机构45靠近相应的入口端口26和出口端口28，用于抑制油墨压力波动或“尖峰”。

回到图1，油墨输送模块7包括中间油墨储器50，该中间油墨储器50经由以正压力回路52的形式的正压力调节系统连接到正油墨线3。同样，中间油墨储器50经由以负压力回路54的形式的负压力调节系统连接到负压力油墨线。中间油墨储器经由例如蛇形排放路径(未示出)通向大气。正压力回路52调节正油墨线3中的正油墨压力，而负压力回路54调节负油墨线5中的负油墨压力。在打印期间，油墨从中间油墨储器50循环到正油墨线3中，通过每个打印模块8，并且经由负油墨线5返回到中间油墨储器。

中间油墨储器50经由油墨输送模块7中的再填充泵58从整体油墨供应罐56补充油墨。中间油墨储器50具有合适的油墨传感器(未示出)，用于检测低油墨液位，并在需要时提供反馈用于致动再填充泵58。

油墨输送模块7通常是具有各种外部联接器的自包含单元：供应联接器61，其用于将再填充泵58连接到整体油墨供应罐56；溢流联接器63，其用于将再填充泵连接到溢流罐(现在示出)；正线联接器65，其用于将正油墨线3连接到正压力回路52；和负线联接器67，其用于将负油墨线5连接到负压力回路54。

现在转到图2，更详细地示出了油墨输送模块7的内部部件。特别地，正压力回路52包括正回路泵70，该正回路泵70将油墨从中间油墨储器50朝向正压力调节器72泵送。正回路泵70和正压力调节器72之间的油墨保持在经调节的正压力，并且正油墨线3从正压力回路52的该调节部分75经由正线联接器65分接。在正压力调节器72的下游，油墨处于未调节的压力，并且在通过图4中箭头p所指示的方向上返回到中间油墨储器50。

类似地，负压力回路54包括负回路泵80，该负回路泵80通过负压力调节器82将油墨从中间油墨储器50泵送并且到负回路泵的泵入口中。负压力调节器82和负回路泵80之间的油墨保持在调节的负压力，并且负油墨线5从负压力回路54的该调节部分85经由负线联接器67分接。在负回路泵80的下游，油墨处于未调节的压力，并且在通过图4中箭头n所指示的方向上返回到中间油墨储器50。

在正压力回路52和负压力回路54中的每一个中，压力传感器91向相应的正压力调节器72和负压力调节器82提供反馈。因此，每个回路的调节部分75和85分别保持在最佳正压力和负压力下。正压力回路52和负压力回路54中的每一个还包括用于从油墨过滤颗粒的过滤器和用于抑制油墨压力波动的柔顺机构。油墨输送模块7还可以包括脱气器，如本领域中已知的，用于在油墨递送到打印模块9之前从油墨中移除气泡。

当然，应当理解，油墨输送模块7可以包括可替代的正压力调节系统和负压力调节系统。例如，正压力回路52和负压力回路54可以不存在，并且油墨输送模块7可以提供中间油墨储器50与正线联接器65和负线联接器67之间的油墨压力的内联调节。

在打印期间，处于经调节的正压力下的油墨被供应到正油墨线3。每个打印模块9从正油墨线3吸取油墨，并且油墨经由负油墨线5在经调节的负压力下被回馈到油墨输送模块7。通过保持对正油墨线3和负油墨线5中的相对正压力和负压力的控制，在每个打印模块9处提供相对恒定的背压。每个打印头17中的背压的附加局部控制由每个打印模块9的输入模块22中的控制阀33提供。使用来自油墨压力传感器35的反馈，控制阀33是可调节的，以保持最佳背压。当压力太高时，控制阀33稍微关闭；当压力过低时，控制阀33稍微打开。

因此，本发明提供了对多个打印头17中的打印头背压的极好控制，该多个打印头17被供应有来自共同油墨储器的油墨。经由油墨输送模块7的整体压力调节和经由每个打印模块9中的控制阀33的局部压力调节的组合确保每个打印头17具有足够的油墨压力用于不同的油墨需求，并且进一步确保系统中的每个打印头保持在相对恒定的背压下。此外，油墨输送系统1可扩缩用于与任意数量的打印模块9(例如，从1到50个打印模块)一起使用。

当然，应理解，本发明已仅通过示例的方式被描述，并且在本发明的范围内可做出细节的修改，本发明的范围被限定在所附权利要求中。