打印装置

摘要

一种用打印介质打印基片(12)的压电式按需滴墨类打印装置(10)包括：一个打印头(16)，其被设置成能够相对于待打印基片被传送的方向大体横向往复移动，用于已脱气打印介质的工作容器(30)和一个挠性工作容器(32)偶联。这样提高了生产力。

权利要求

1.一种打印装置，其根据按需滴墨原理用打印介质来打印基片，该装置包括一个打印头，其被设置成能够相对于待打印基片被传送的方向大体横向往复移动，且该打印头有至少一个喷嘴和一个压电元件，其能按需产生和释放打印介质滴，该喷嘴和一个用于已脱气打印介质的挠性工作容器相通，该挠性工作容器被设置在一个固定的位置，且相对于喷嘴处于一个工作高度，该工作高度位于预定高度范围内，以保持打印介质的压力在一个预定压力范围内，其特征在于：在操作期间，工作容器(30)和一个用于已脱气打印介质的可拆卸挠性储存器(32)开放式连通。

2.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于，该储存器(32)位于工作容器(30)上方的一个高度差处。

3.根据前述任何一项权利要求所述的打印装置，其特征在于，该打印装置设置有一个移位装置，其用来相对于工作容器(30)向上移动储存器(32)。

4.根据权利要求3所述的打印装置，其特征在于，该移位装置包括用来支撑储存器(32)的支撑装置，其朝工作容器(30)倾斜。

5.根据权利要求4所述的打印装置，其特征在于，该支撑装置包括一个支撑板(50)，其可绕一个位于端部(52)附近的旋转点(54)旋转，该端部(52)朝向工作容器(30)；支撑板在相反的端部(56)连接到反压力装置(58)上，且支撑板在水平位置支承在支撑点(51)上。

6.根据权利要求5所述的打印装置，其特征在于，具有信号发出装置(66)，其用于远程探测支撑板(50)的倾斜。

7.根据权利要求6所述的打印装置，其特征在于，该信号发出装置(66)连接一个开关(62)，支撑板(50)倾斜时该开关通电。

8.根据权利要求1或2所述的打印装置，其特征在于，该挠性储存器(32)由金属化塑胶薄膜制成，其不透气。

9.根据权利要求1或2所述的打印装置，其特征在于，在完全充满的状态下，该储存器(32)的高度尺寸要小于工作容器(30)的高度尺寸。

10.根据权利要求1或2所述的打印装置，其特征在于，该储存器(32)具有一个前表面(80)和一个后表面，两表面沿外围(82)彼此连接，一个带有连接装置(86)的出口(85)设在一个外围部分(84)中，该连接装置用来和工作容器(30)偶联。

11.根据权利要求10所述的打印装置，其特征在于，该外围部分(84)以这样一种方式成形，即，该储存器(32)的内壁(88)沿出口(85)的方向逐渐过渡。

12.根据权利要求10所述的打印装置，其特征在于，该储存器(32)的前表面(80)的长度和宽度的比大于2.5。

说明书

打印装置

技术领域

[0001] 本发明的第一方面涉及一种打印装置，其根据按需滴墨原理使用打印介质来打印基片。该装置包括：一个打印头，其被设置成能够相对于待打印基片被传送的方向大体横向往复移动，且该打印头有至少一个喷嘴，该喷嘴有一个互相作用的压电元件，其能按需产生和释放打印介质滴，该喷嘴和一个用于容纳已脱气打印介质的挠性工作容器相通，该挠性工作容器被设置在一个固定的位置，并相对于喷嘴位于一个工作高度，该工作高度位于预定高度范围内，以保持打印头中的打印介质的压力在预定压力范围内。 [0002] 背景技术

[0003] 这种类型的打印装置在本领域是公知的，并且也被称为“压电式按需滴墨类喷墨打印机”。这种类型的装置一般包括一个打印头，其被设置在一个滑座上，该滑座可相对于待打印基片的运动方向横向往复移动。打印头包括至少一个喷嘴，通常每种颜色用例如8个或者16个喷嘴，该喷嘴通过一个输入通道和一个挠性工作容器相通。此外，每一个喷嘴的打印头都包括一个产生墨滴的压电元件。通过压电元件在打印头内电生成一个冲击波，从而每一次冲击波形成一滴打印介质。这种打印介质滴只有在需要用其打印基片时才形成。这种原理已被命名为“按需滴墨”。除了压电式按需滴墨之外，热敏式按需滴墨也是公知的，其中加热元件被用来代替一个压电元件形成打印介质滴。

[0004] 本领域一般公认脱气打印介质是“压电式按需滴墨”所必需的。如果使用了未脱气的打印介质(对于传统类型的墨水来说，在大气压下氧的平衡浓度大约为8毫克O2每升)，在高加热频率下气体积聚在打印头中，其中积聚的气体消弱了促使介质滴形成的冲击波。结果是在一段时间后形成更少的介质滴或者甚至不再形成介质滴，且该喷墨打印机开始出故障或者甚至完全停止。使用未脱气的打印介质时，这种现象的出现意味着需要使用低加热频率或周期性地中断打印操作来去除积聚的气体，通常采用清洗的方式。这两种方案都降低了打印装置的生产力。如果使用了脱气墨水，就不会出现这种现象和与此现象相关联的不利影响。例如，脱气打印介质有一个大约1毫克每升的氧浓度。如果脱气打印介质和空气接触大约一天，氧浓度就会回到上述的平衡值。因此，必须避免和空气接触，尽管短暂的接触是可接受的。

[0005] 打印介质的脱气可在打印过程中在线完成，例如刚好在打印介质被供给到打印头之前或其在打印头中时完成。后者尤其在相关的大型工业打印装置中使用。另一种可行方案是使用已经脱气了的打印介质，该方案尤其被相对小规格的打印装置采用。这对包装提出了更高的要求，特别是针对其气体和/或空气渗透性而言。这种性质的包装例子已被欧洲专利申请857573和1013449公开。

[0006] 在如上所述的一种压电式按需滴墨打印装置中，因为允许工作袋与打印头一起移动，例如在滑座上移动，会导致打印头中打印介质的压力不合要求地波动，而导致打印质量不均匀，所以工作容器通过一个足够长的挠性线被设置在一个固定位置且连接着打印头，考虑到无需空气进入便可以放空，该工作容器制成可变形的(尺寸大小不稳定)。因为打印头中的压力和打印介质(体积和相对于打印头的工作高度)所施加的压力有关，所以已知的工作容器的体积 都相对较小(几百毫升量的量级)，因而需要由操作人员进行频繁更换，更换时，该打印装置不得不因此而被停止。

[0007] 在本领域中还有一些其他的打印装置，其设置有主要由阀控制的输入系统，用来把打印介质从储存器输送到工作容器。其例子从例如JP-A-11105299、EP-A-0927638以及JP-A-2003118134中可知。这样的系统使得该打印装置的复杂度、成本、以及对干扰的敏感度增加。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种压电式按需滴墨类打印装置，其可长时间打印。本发明进一步的目的是提供这种类型的一个装置，其中，在操作时如果需要便可加满或更新打印介质的供给。还有另一个目的是保持打印介质的脱气状态。另一个目的是提供一种压电式按需滴墨类打印装置，其包括一个用于打印介质的、相对简单的、不受干扰影响的、便宜的输入系统以便用打印介质对基片进行连续打印。

[0009] 在导言所述类型的一个打印装置中，通过使工作容器和一个用于容纳已脱气打印介质的可拆卸挠性储存器相联，该发明目的得以实现。根据本发明内容，打印介质的总储备量是按相对小的工作容器的容量以及一个相对大的存储器的容量设置的，其体积为，例如，几升。工作容器和储存器由于它们之间的开放式连接在正常操作时形成连通容器。在打印过程中，所需的打印介质从工作容器中流向打印头以用于打印过程。由于以连通容器的方式和储存器相连通，工作容器从储存器中自动加满，由于打印介质储量所施加的压力，打印头中打印介质的压力被保持在一个限定的压力范围内。由于是开放式连接，储存容器中的液压在某一高度时和工作容器中处于同 样高度时的液压相等。但如果在各容器阀中有切断工具和关闭装置时则不适用，该切断工具和关闭装置在操作过程中受控和/或被连续地反复地关闭和打开。在本发明所述的打印装置中，通过由在操作中的开放式连接而形成的自由液体交换，容器中打印介质的流体静压和高度水平建立起一个平衡。因为储存器和工作容器设置在一个固定位置，所以当储存器排空的时候工作容器能够与之脱开。为此并不需要中断打印装置的操作，因为工作容器中的打印介质的量起缓冲器的作用，其可使用时间大大长于置换所需要的时间。因此，储存器可以在操作过程中进行不停机状态下的更换。在储存器的短暂更换中，储存器和工作容器之间的开放式连接被临时中断，例如，通过一个打开/关闭阀。

[0010] 在本发明所述的打印装置中，工作容器和储存器都可变形且适用于容纳已脱气打印介质。在打印机的运行过程中，尺寸稳定的容器不能够保持打印介质处于脱气状态，因为，在操作过程中，要么因容器中产生一个负压而导致打印过程因不再供给打印介质而停止，要么空气从外界吸入到容器中，空气在其中接触打印介质由此脱离脱气状态。 [0011] 换句话说，在本发明装置的操作过程中，除了交换或替换储存器时，工作容器都持续处于与储存器的开放式连接。在这样一个交换过程中，也可防止空气进入工作容器。 [0012] 为了促进打印介质的放空，储存器优选地定位在工作容器上方的一个高度差上，通常为一个相对小的高度差。在该优选实施例中，储存器的底部位于稍高于工作容器底部的水平面上，所以在操作过程中储存器比工作容器稍早放空。工作容器的工作高度以及储存器和工作容器之间的高度差是由打印头中的压力确定的，目的是为了压电元件被激活时也足以形成和释放介质滴，以及为了保持输入通 道的充盈。如果储存器被设置在一个过高的位置，打印头中打印介质所施加的压力将大到使打印介质从喷嘴泄漏出来。如果储存器被设置在一个过低的位置，打印介质的弯月面将在压电元件的抽吸活动中在打印头中被打断。如果打印头中产生超低压(由于工作容器位置过低)，将会有通过喷嘴从外界吸入空气的危险。在本发明的打印装置中，没有例如泵和类似的额外装置被用来把打印介质从工作容器输送到打印头中或者从储存器输送到工作容器中。

[0013] 因为储存器有一个相对大的体积，由于打印过程中液面下降而造成的其中打印介质量的减少对打印头中的压力产生相对广泛的影响。除了挠性储存器、工作容器、以及打印头之间高度差以外，作为一个附加特征，储存器的形状最好较矮，例如，高度尺寸小，这样打印时储存器中打印介质水平面的下降不会对打印头内的压力产生不可接受的影响。考虑到材料的成本首选的是狭窄的储存器。此外，也可以有多个储存器，每种颜色用一个，它们在相对短的长度上彼此侧邻设置。为了实现一个特定的输送量，首选的储存器为一个长的、浅的，狭窄的袋。

[0014] 当操作时储存器中的打印介质量减少时，特别是当储存器实质上已经空了的时候，为了促进打印介质的流出，本发明打印装置的一个优选实施例设置有移位装置，其用来相对于工作容器向上移动储存器，特别是移动远离工作容器的储存器端部。这样，储存器中打印介质的水平面能相对于工作容器被监测并控制在预定的可允许的限度内。 [0015] 根据另一个实施例，移位装置包括支撑装置，该支撑装置能在工作容器的方向上倾斜以支撑储存器。该倾斜使储存器的出口相对于工作容器保持在大致原来的位置上，而打印介质水平面的下降由该倾斜补偿。该支撑装置优选地包括一个支撑板，该支撑板可绕其 朝向工作容器的一个端部附近的旋转点旋转。且支撑板在相反的端部连接到反压力装置上，例如一个反压力弹簧。该支撑板在水平位置时，例如在一个位于支撑板下方的(固定的)支撑点，或者在一个朝向工作容器的支撑板端部附近且位于其上方的(固定的)支撑点，抵靠着支撑装置。由于支撑装置和位于其上的含有内容物的储存器的质量在工作过程中逐渐减少，在超过反压力装置所定义的一个限定值时，该支撑装置由反压力装置绕旋转点逐渐倾斜。

[0016] 特别是如果储存器实质上已经空了的话，该移位对于使甚至最后的残余物也能够流出储存器是有利的。在移位之前，支撑装置在一个实际水平位置上支撑着储存器。 [0017] 优选地，设置有用于远程探测支撑板的倾斜的信号发出装置。除操作员目视检测倾斜外，该信号发出装置能够，例如，产生一束光或者一个声音来通知操作员。特别是如果一个操作员负责几个打印装置时，该信号发出装置是有利的。通过使不同的元件彼此适配，倾斜力矩可被调节，从而储存器的残余物在短时间内流到了工作容器中。即，当开始倾斜时储存器中的打印介质残留量可通过反压力装置调节。此倾斜力矩表明要求更换储存器。该信号发出装置可连接到一个探测开关，在发生倾斜时该开关通电。

[0018] 根据本发明对常规压电式可控制打印装置所做的改进使无中断操作时间极大地延长，例如，与现有技术的打印装置2至3小时的操作时间相比，延长到10小时。而打印头内的压力可保持在精确的限度内，因而在操作期间打印质量和供墨量没有变化。现有的压电式可控制打印装置易于根据本发明进行改进(翻新改进)。仅需提供一个可与储存器相连的附加连接件或偶联件来改进工作容器黑盒，打印装置的电子和控制技术不会受到影响。

[0019] 挠性储存器优选地由一个金属化塑胶薄膜制成，该薄膜是气密 性的。挠性储存器的材料更优选为夹层结构。一个铝阻挡层是合适的例子，在其两侧都有一个聚乙烯或聚丙烯的薄膜。储存器的厚度能够使储存器充分地变形以适应打印时容积的变化，使得无需空气进入即可保持打印介质的脱气状态。根据另一优选实施例，完全充满的储存器的高度尺寸(厚度)要小于工作容器的高度尺寸。处于这种特性状态，如果储存器处于一个稍高于工作容器底部的工作高度，打印头中的压力就不会偏离打印装置的设计限制。 [0020] 储存器优选地包括一个前表面和一个后表面，这两个表面沿着外围彼此相连接，在一个外围部分中具有一个出口，该出口与用于与工作容器偶联的连接装置相连通。最好使用气密性连接件，例如由PVdF(聚偏二氯乙烯)或塑胶制得，该塑胶本身气密性不够但却设置有一个阻挡层。为了快速连接，储存器和工作容器的连接装置最好为为快速适配连接件，该连接装置包括本身为已知的互补件。

[0021] 为使打印介质正确地流出，所述外围部分优选以这样一种方式成形，即储存器内壁沿出口的方向逐渐过渡。当储存器为细长的矩形时，这对于沿所述外围部分(通常为顶侧)的一条曲线彼此相连的矩形前后表面的拐角而言是可能的。如上面所讨论的，在充满状态时，挠性储存器最好为一个长的、浅的、狭窄的袋状。根据一个特别优选的实施例，储存器的前表面长度和宽度的比大于2.5，更优选的是大于3。

[0022] 本发明的另一个方面涉及一个挠性储存器，其充满已脱气打印介质，且特别显而易见的是其是供本发明打印装置使用的。该储存器包括一个前表面和一个后表面，其由气密的金属化塑胶薄膜制成，两表面沿外围互相连接；一个可关闭的出口设置于一个外围部分中，其具有与工作容器偶联的连接装置。从属权利要求中限定了 这个储存器的优选实施例。为了在存储和运输中保护储存器以及为了改进其操作性能，该挠性储存器可被封装在一个保护性包装中，例如一个(纸板)箱，在这种情况下只有连接装置凸出于该包装。这样，上述支撑装置优选以这样一种方式设计，即，使得带有保护性包装的储存器直接放置在其中或其上。

[0023] 另外，本发明的另一方面涉及一个用于脱气打印介质的挠性工作容器，且特别显而易见的是其是供本发明打印装置使用的，包括：一个由气密的金属化塑胶薄膜制成的挠性容器，其第一外围部分设置有一个出口，该出口具有用于与一个通向打印头的输入前导端偶联的连接装置；且该容器的第二外围部分设置有一个入口，该入口具有用于与一个储存器偶联的连接装置。当使用本发明的工作容器时，打印介质(半)连续地流过工作容器，因此没有“旧”墨或其他打印介质残余在其中。这样，工作原料持续更新。 [0024] 另外，本发明的另一方面涉及一个输入系统，其用于把打印介质供给到打印装置，且特别显而易见的是其是供本发明打印装置使用的，包括一个根据本发明的挠性储存器，其与本发明的工作容器可操作地相连。

附图说明

[0025] 本发明在附图的基础上举例说明如下，其中：

[0026] 图1是根据本发明的一个打印装置的实施例的图解。

[0027] 图2是根据本发明一个输入系统的实施例的图解。

[0028] 图3是根据本发明一个用于已脱气打印介质的挠性储存器的实施例。 具体实施方式

[0029] 图1中，根据本发明的一个压电式可控制打印装置整体由附图标记10来表示。打印装置10用于将穿过该打印装装置的网状基片12连续打印上例如打印图像14的重复图案。一个单箭头记号表示基片的传送方向。为了简明，并未标出传送基片的装置，例如一个或多个驱动辊子。打印装置10包括一个打印头16，其设置在一个滑座(未标明)上。该滑座可相对于基片的传送方向通过一个合适的驱动器(未标明)沿着轨道18横向往复移动，例如带齿的带驱动器。在打印头16中每种颜色设置一个或多个喷嘴20，例如黑色、红紫色、黄色、以及蓝绿色，这些喷嘴通过在打印头16中的输入通道22与挠性输入线24(仅表明其中一条)相连接。压电元件26设置在位于喷嘴20处的输入通道22端部的附近。该压电元件26在需要时通电以在输入通道22内的打印介质中产生冲击波并且以这种方式形成介质滴。挠性输入线24又与一个用于容纳脱气打印介质的工作袋30相连，该介质例如为已脱气打印墨水。该工作袋30相对于打印头16设置在一个固定工作高度上。根据本发明的一个挠性储存器32也设置在一个固定位置并通过一个挠性连接件34连接到工作袋30上。

[0030] 图2是根据本发明一个输入装置的实施例的更详细的图解。与图1中相同的元件用相同的参考号来表示。工作袋30设置在一个固定的位置且相对于打印头处于预定的工作高度上，该工作袋具有相对小的体积，例如300ml。这个工作高度是在一个预定高度范围内的，其极限值由打印头确定。一方面，如果工作袋相对于打印头位于一个过高的工作位置，墨水将会泄漏。另一方面，如果工作袋相对于打印头位于一个过低的位置，打印头中打印介质的弯月面将在压电元件的抽吸运动中被打破。如果由于工作袋位置过低而产生超低压，工作袋甚至可能把打印头中的打印介质吸出来，这样空气 就会被吸引到打印头中。在工作袋30的一个出口侧40，设置有一个出口42，其连接着例如打印头输入通道的一个针连接件。在相反侧46，工作袋30通过一个可拆卸偶联34和挠性储存器32相连，在该相反侧46，可选择地设置一个开/关切断装置47。挠性储存器32设置在一个箱形体48中，其在存储运输以及操作过程中保护储存器32不受损害。细长的储存器32由一个支撑板50支撑，其沿储存器32的纵向延伸，且其朝向工作袋30的一端52支撑在一个旋转点54上或者连接着一个枢轴销。在另一端56上，支撑板50由一个反压力弹簧58支撑，弹簧被支撑板50、挠性储存器32，储存器的内含物、以及箱形保护体48的共同重量而压缩。此外，在此端附近，有一个通过控制杆60通电的开关62。在水平位置，大约中心处，支撑板50支承在一个支撑点51上。旋转点54、支撑点51、以及反压力弹簧58可被固定到一个高度可调整的平台64上(图1)。为使打印头中打印介质的压力保持在精确的限定范围内，将支撑板50(和带有打印介质的挠性储存器)相对于工作袋30置于一个固定高度。在申请人提供的一个商标名“蓝宝石”的打印装置的一个实施例中，根据本发明改进该打印装置后，挠性储存器
32的下侧将位于高出工作袋30的下侧大约3.5cm的高度。储存器32的形状是：处于完全充满状态时，储存器32的顶侧与其底部之间是在5cm的范围之内。这样设的原因是：工作袋和储存器32放空过程中打印头内的压力在这种类型打印机中将在5cm水柱范围内保持稳定。对于一个在储存器32中的打印介质的相对大的储存体积来说，储存器采用了一个相对的长的、狭窄的、浅的袋的形状，例如尺寸为500×150mm、填充体积大约为2升。打印过程中，随着时间的流逝，挠性储存器32将逐渐放空且变轻，这样反压力弹簧58所施加的弹力将在一个特定的瞬间足以把支撑板50 举出水平位置并使其绕旋转点54倾斜。该倾斜动作将启动开关60，这样信号灯66就点亮。在压力弹簧58上支撑板的重力下降到低于反压力弹簧所施加的反作用力之下后，支撑板50的一端56将在反压力弹簧58的影响下绕着支撑板50另一端的旋转点54逐渐向上倾斜。这就促使了储存器32的完全放空，而打印头的压力保持在所需压力范围内。开关62检测到：储存器32中打印介质量已经几乎被用完了，且通过信号灯66发出一个警报，用以向操作员发出警告，即储存器32需要更换了。因为工作袋30中仍储存有打印介质，该工作袋起缓冲作用，因而为了完成该更新无需中断打印装置本身的运行。

[0031] 图3展示了根据本发明的挠性储存器32的一个实施例。挠性储存容器32由金属化塑胶薄膜制成，其可充分地变形以使储存器放空而无需空气空气进入其中。如果使用一个多层的薄膜，该多层包括例如有一个铝阻挡层夹在其中的外层聚乙烯层，该阻挡层一方面在储存中防止打印介质挥发，同时另一方面防止外部空气的进入。储存器32包括一个前表面80和一个后表面，两表面以气密方式沿外围82彼此连接。在外围部分84中有一个出口85，其具有一个能够被封闭的连接装置86，例如用一个盖(为标明)来封闭。在此外围部分84上，前表面80与后表面的固定是这样的，即挠性储存器32的内边缘88平滑地并入出口85。因此，打印过程中储存器32中没有打印介质会滞留。