專利名稱：用于噴墨打印機的墨水和溶劑容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及一種噴墨打印機，特別是一種連續(xù)式噴墨打印機。當包括消費品在內的各種基材上需要諸如日期之類的文字、數(shù)字式字符時，常用這種設備進行高速印刷。連續(xù)噴墨系統(tǒng)工作是通過使選中的墨滴滴到基材上，而將未用的墨滴送回打印系統(tǒng)以便重新使用。當使用墨水時，向打印機提供新的墨水是很有必要的。除此以外，由于蒸發(fā)的原因，還需要定期更換溶劑以補償損失，從而保證墨水的成份相對穩(wěn)定。
因此，在大多數(shù)噴墨系統(tǒng)中，設置了一個當需要時系統(tǒng)可從中吸取溶劑的溶劑容器，以及一個需要時可從中吸取新的墨水的單獨墨水容器。印刷系統(tǒng)本身通常帶有采用各種技術來測量墨水成份，數(shù)量，粘度和/或溫度的基于微處理器的控制器，來判斷何時需要加入溶劑和/或新墨水。當發(fā)現(xiàn)需求時，操縱閥門來從容器中把溶劑或墨水或兩者吸入到噴墨操作系統(tǒng)中。
該系統(tǒng)的一個實例在美國專利第4,555,712號中公開，原屬于Arway的本專利已轉讓給本受讓人。在本發(fā)明中，如圖2所示，有由電子控制器34來操作的溶劑容器58和新墨水容器56來向噴墨系統(tǒng)供應溶劑和墨水。根據(jù)現(xiàn)有技術的這種打印機系統(tǒng)的一個大大簡化的例子可參看本申請的

圖1。
盡管在使用時兩容器系統(tǒng)工作得很好，但也存在著缺陷。由于墨水和溶劑的消耗速度不同，這就需要在不同時間進行補充，因此造成維護工作頻繁。與之相關的一個問題是使用者為同一機器存放和安裝兩種不同的供應產(chǎn)品。在連接中，通常容器外形一樣而標簽不同，很可能由于疏忽而把打印機系統(tǒng)的連接形式互換，從而當需要墨水時，卻將溶劑吸入到系統(tǒng)中，反之亦然。這樣一種混亂會導致錯誤操作，并且需要停機檢修。兩容器供液系統(tǒng)的另一個問題是在安裝過程中液體墨水有可能泄漏。本發(fā)明是對采用兩供液容器的現(xiàn)有技術系統(tǒng)的一種改進，其中采用單一容量的溶劑產(chǎn)生新墨水和補充溶劑。
現(xiàn)有技術建議采用一種用于按需供墨式噴墨打印機的單供液系統(tǒng)。這樣一種系統(tǒng)公開于1995年3月15日的歐洲專利申請第941 068140(公開號0642924A2)中。該申請在圖1和圖2中公開了一種外殼，其中有一個可拆卸的濃縮墨盒。流體，最好是水，從供水處引入外殼，從而向濃縮墨盒加壓，濃縮墨水從墨盒被壓到作為外殼一部分的混合管中。在混合管處，水和濃縮墨水混合在一起。隨后供給噴墨打印機。在圖4所示的實施例中，顯示了一個可更換系統(tǒng)，其中能在不中斷打印的情況下更換空的系統(tǒng)。
本發(fā)明在許多重要方面有所改進。先前的裝置局限于采用加壓的供應流體，即采用供應的水。另外，這種裝置只提供新墨水，而不單獨提供溶劑，因為它適用于按需供墨式打印系統(tǒng)而不是連續(xù)的噴墨系統(tǒng)。這樣，就缺少溶劑供應以補充溶劑揮發(fā)造成的損失。
因此，本發(fā)明的一個目的就是克服這些以及相關問題，并簡化向打印系統(tǒng)提供溶劑和新墨水的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過定期更換裝有溶劑和新墨水單一的整體式設備，可以延長噴墨打印機的使用壽命。
本發(fā)明的另一個目的是根據(jù)需要來提供新墨水，以避免在使用前墨水溢出，分解和污染。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用來調配噴墨打印機液態(tài)墨水和墨水溶劑的容器，該容器包括一個盛裝溶劑的腔室，在溶劑腔室和打印機之間連通溶劑的裝置，裝有濃縮墨水的墨水腔室，能將溶劑從溶劑腔室導入墨水腔室從而稀釋濃縮墨水來產(chǎn)生液態(tài)墨水的裝置，以及在墨水腔室和打印機之間連通液態(tài)墨水的裝置。
本發(fā)明將參照附圖并結合實施例作進一步描述，其中圖1表示的是一個現(xiàn)有技術中的典型噴墨打印系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括分開的溶劑和墨水供應容器；圖2是本發(fā)明第一實施例的截面圖，顯示了其細節(jié)部分；圖3表示的是第一實施例的改進方案，形成兩個可拆卸部分；圖4表示的是本發(fā)明的另一個改進方案，其中采用的是壓力源，而不是真空源；圖5表示的是本發(fā)明的另一個改進方案，其中采用可變形的溶劑容器，從而不再需要排氣孔；圖6表示的是一個雙重系統(tǒng)，其中在需要更換容器的過程中，通過容器之間的切換來實現(xiàn)基本上不間斷的打?。粓D7表示的圖2所示實施例的一個改進方案，它包括一個位于容器之間流體通道內的閥門；圖8表示的是圖2所示實施例的一個改進方案，它包括一個用來平衡上腔室中壓力的閥門；圖9表示的是本發(fā)明的另一個改進方案，其中通過重力作用來把溶劑送到墨水容器中；圖10表示的是圖2所示實施例的一個改進方案，它采用泵將溶劑輸送到上腔室；圖11是本發(fā)明的另一個改進方案，其中當需要時采用一個單獨的腔室來將濃縮液射入墨水腔室。
參看圖1，其中用簡圖的形式表示出一種典型的連續(xù)噴墨系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括打印頭10，可通過管道12來從主打印機控制器和供料室14向打印頭10提供墨水。墨水系統(tǒng)控制模塊16位于供料室14中，它包括可在美國專利第4,555,712號中所公開的那種類型的現(xiàn)代連續(xù)噴墨打印機系統(tǒng)中見到的常用閥門，真空源和電子控制設備，該專利作為參考文獻包含在本文中。當墨水控制模塊16發(fā)現(xiàn)需要進行補充供墨時，就利用真空管或高壓管中的壓差將墨水從新墨水供料盒18送入系統(tǒng)。類似地，如果由于揮發(fā)損失，判斷出系統(tǒng)中的墨水需要補充溶劑時，溶劑就由供料盒20送入系統(tǒng)中。通過這種方法，打印機系統(tǒng)中的墨水量可以保持在一個容許限度內。通過添加溶劑，墨水的成份也可以基本保持在一個容許的質量限度內。而且，有必要定期更換墨水和溶劑容器18和20，當更換時，必須關閉打印機系統(tǒng)。在通常的工商業(yè)應用中，不希望打印機停機，并且應當避免這種情況。由于有兩個單獨的容器，而且由于裝在容器中液體的使用速度不同，通常需要在不同的時候更換這些容器，從而需要額外的操作。此外，由于容器的形狀和功能實質上是相同的，就有可能將溶劑容器和新墨水容器混淆，并造成安裝錯誤，這就需要停機來進行排除故障的檢修。
根據(jù)本發(fā)明，這些和背景技術中提到的另一些缺陷可通過使用圖2所示類型的整體式溶劑和墨水容器來克服。這種裝置取代了圖1所示的墨水容器18和溶劑容器20。另外，由于不采用待用液態(tài)墨水，而是更穩(wěn)定的濃縮液，所以將顯著延長產(chǎn)品的有效期。現(xiàn)參看圖2，它表示了本發(fā)明的第一實施例。本發(fā)明包括一個總體用22來表示的容器。該容器將與連續(xù)供墨式噴墨打印機的墨水系統(tǒng)16相連。容器22包括用來盛裝溶劑的下儲槽24和用來盛裝粘性濃縮墨水或干燥粒狀濃縮墨水的上儲槽26。在本實施例中，上儲槽和下儲槽都位于整個外殼中。還提供了三個外端口來連通裝置的內部。端口27可使重新混合好的液態(tài)墨水經(jīng)管道28流入墨水系統(tǒng)16。端口30是個通氣口，它可使下腔室24中的壓力與大氣壓相等。端口32可使溶劑直接從腔室24中流回，從而經(jīng)管道34向墨水系統(tǒng)16供應溶劑。
容器22包括能將上腔室26與下腔室24相連的通道40。通道40的上部末端終止于上腔室26頂部的端口42。通道40的下部末端終止于靠近腔室24底部的位置。
一個濃縮墨水的供應裝置位于上腔室26中。如前所述，濃縮液可以是粘性濃縮墨水，也可以是干燥的粒狀墨粉。在任一種情況下，墨水最好是裝在封閉的可滲透液體的容器44中。膜可由纖維素過濾材料構成，如通常在咖啡過濾器中使用的那種。裝在容器44中的濃縮墨水46由支撐元件48支撐在上腔室26中。支撐元件48也是可滲透液體的，并最好是由一片金屬篩網(wǎng)和/或一片過濾材料構成。
在支撐元件48的下面是一個錐形容器50，重新混合的液態(tài)墨水在進入與端口27相連的導管52之前，落入這個容器中。
圖2所示裝置的工作情況如下，當需要溶劑時，系統(tǒng)16就使管道34產(chǎn)生真空或壓力差。這使得溶劑從下儲槽24中通過端口32被吸到墨水系統(tǒng)中。當需要新墨水時，則通過管道28產(chǎn)生真空或壓力差。壓力差經(jīng)過容器50，最好是經(jīng)過導管51而與上腔室26相通，以防止?jié)饪s墨水阻塞氣流。結果是，溶劑從下腔室24經(jīng)由導管40被吸入腔室26。然后溶劑經(jīng)端口42被排到帶有濃縮墨水46的膜44上。溶劑混合或溶解一部分濃縮液，從而產(chǎn)生新的墨水。這就很容易通過多孔的可滲透膜44。墨滴再通過支撐元件48上的開口進入收集容器50。從這里它通過導管52被吸到端口27，從而供給墨水系統(tǒng)16。
這樣，在現(xiàn)有技術系統(tǒng)中需要兩個單獨供料容器的情況下，本發(fā)明既可向噴墨打印機系統(tǒng)提供溶劑，也可提供新墨水，也可同時供應溶劑和墨水。然而本發(fā)明只需要一個容器，從而避免了容器混淆的可能性，而且還不需額外維護。由于只需要單獨一個容器，在打印機殼中所需的空間更小。另外，重要的一點是由于墨水是根據(jù)需要隨時調配的，這就延長了有效期。
參看圖3，它表示了本發(fā)明的第二實施例。這個實施例的功能與圖2所示實施例一致，但容器的結構不同。更具體地說，圖3所示實施例的上腔室26與下腔室24是可拆卸連接的。為此，采用了螺紋嚙合表面60和62。類似地，也在64和66處采用了螺紋嚙合表面，從而使上腔室的頂部68可以拆卸。對于本領域技術人員來說，可明顯的看到由于在這些地方采用了螺紋，就可能重新裝填容器20以再利用。這樣，通過將腔室分開，可重新向下腔室24裝入溶劑，并且重裝之后，上腔室的頂部68可被卸下來，以補充濃縮墨水。另外，如果需要，還可以構造本發(fā)明實施例的結構而使得腔室相互隔開。
參看圖4，它表示了第三實施例。在這個實施例中，容器22的結構與圖1所示結構相同。然而在本實施例中，采用了正壓力源70，它通過端口30來控制該裝置，以代替作用在管道28和34上的真空壓力。在操作中，如需要溶劑，就在端口30上作用壓力而管道34受到輕微的真空作用或只是打開，從而使端口30和32之間的壓差將溶劑從下儲槽24吸到墨水系統(tǒng)16中。在這一過程中，溶劑不會流過導管40，但最好關閉管道28以防止溶劑被壓入上腔室。
另一方面，當需要重新調配墨水并將它供給系統(tǒng)時，可通過向端口30加壓和打開管道28來完成。在所有的其它方面中，這個實施例與前兩個實施例相同。
參看圖5，它表示了本發(fā)明的另一個實施例，其中溶劑儲槽是由可變形或可折疊的材料構成。本實施例不再需要第一實施例中的端口30。更具體地說，當液態(tài)溶劑從腔室24被吸出時，下腔室的側壁80塌陷或收縮，可防止產(chǎn)生真空，該真空會阻礙溶劑流向墨水系統(tǒng)16或上腔室26。為形成一個可折疊的下部部分，側壁80最好是由軟材料構成，如商用塑料中能防止墨水溶劑中化學物質腐蝕的那些。當儲槽中的溶劑消耗時，采用的槽紋或波紋結構可起到收縮功能。
圖6表示的是一個雙重供料系統(tǒng)，其中通過采用本發(fā)明中墨水和溶劑的合用容器而節(jié)省下來的空間可使供料能力加倍。在雙重系統(tǒng)中，當發(fā)現(xiàn)一個容器空了的時候，可以在容器之間通過手動或自動轉換來實現(xiàn)噴墨打印機的連續(xù)操作。這樣，當發(fā)現(xiàn)一個容器為空時，就進行轉換，從而使打印機的操作能連續(xù)不間斷地進行。這時可用一個滿的墨盒替換空墨盒，從而永遠不會出現(xiàn)墨水系統(tǒng)得不到溶劑和新墨水供應的情況。更具體地講，圖6中的雙重容器22通過三通閥82和84平行地連到墨水系統(tǒng)16上。假設左邊的容器向系統(tǒng)提供墨水和溶劑，閥門所處的位置應使液體與容器連通。當墨水系統(tǒng)16發(fā)現(xiàn)由于沒有溶劑而不再有液體從該容器流出時，它就控制三通閥82和84轉向右邊容器，從而繼續(xù)向墨水系統(tǒng)16供應溶劑和墨水。最好是當轉向發(fā)生時，有一個信號傳送給系統(tǒng)操作者以更換空容器。
參看圖7，它表示了圖2所示裝置的改進方案。在這個實施例中，閥門100位于溶劑腔室24和墨水腔室26之間的液流通道中。閥門100由墨水控制系統(tǒng)16控制。閥門的作用是能更好地控制溶劑進入墨水腔室。具體地講，由于殘留真空會存在于墨水腔室26中，就需要防止有時會發(fā)生的過多溶劑進入墨水腔室的現(xiàn)象。這樣，如果沒有閥門100，在向墨水系統(tǒng)送墨水過程中或在這之后，殘留真空可能會產(chǎn)生“虹吸”作用，導致整個墨水腔室26充滿了溶劑。
為了避免這種不利的可能情況，可通過閥門100來對流向墨水腔室的溶劑進行正向控制，只有當需要將溶劑吸入腔室26時才打開閥門。否則，閥門一直關閉以阻止不應有的流動。
參看圖8，它表示了對不利液流問題的另一種解決方案。在這個實施例中，閥門104用來平衡腔室26中的壓力，從而消除殘留真空，以避免液體“涌入”墨水腔室。圖8中的實施例除了一點，其它都如圖2的實施例相同，即當需要將溶劑吸入墨水腔室時，閥門104是關閉的，當操作完成后閥門是打開的，以平衡腔室壓力，從而防止多余溶劑流入。
圖9是本發(fā)明的另一個實施例，其中墨水腔室24位于溶劑腔室26的下方，從而通過重力就可將溶劑吸入墨水腔室。在這個實施例中，溶劑可直接被墨水系統(tǒng)16從腔室24經(jīng)端口32和管道34吸入。當需要墨水時，操縱閥門105可使溶劑經(jīng)管道110從端口106流向端口108。由于溶劑位于墨水儲槽的上方，所以溶劑會向上流經(jīng)導管112進入端口42，從而進入墨水腔室26。由于借助自重流動來把溶劑送向墨水腔室，就需要通過操縱閥門105來對液流進行正向控制。在所有的其它方面，本實施例與圖2類似。
圖10是圖2實施例的一種變化形式，其中泵114用來將溶劑從溶劑腔室24送入墨水腔室26。這能對溶劑液流進行正向控制，并防止由于殘留真空而導致墨水腔室的過溢。
圖11是本發(fā)明的另一個實施例，其中省去了含有濃縮墨水的膜。取而代之的是一個單獨的容器或貯罐116，它里面有濃縮墨水118。活塞120，最好由在墨水系統(tǒng)16控制下的螺線管122來操縱，將定量的濃縮墨水經(jīng)噴嘴124“壓入”腔室26。濃縮的“墨滴”126進入腔室后，它落在篩網(wǎng)層48上，暴露在從端口42出來的溶劑中。在工作中，很明顯，先啟動濃縮噴射器的螺線管將濃縮墨滴壓入墨水腔室。然后將溶劑吸入腔室，使之與濃縮液混合并產(chǎn)生新墨水。本實施例的優(yōu)點在于，它能精確控制濃縮液和溶劑的量，以提高經(jīng)濟效益。
上腔室中的濃縮墨水最好具有半固態(tài)的、油狀的粘度。這使得當需要時可方便地生成液態(tài)墨水。要想制成這種粘度的濃縮墨水，墨水中現(xiàn)有的常用染料要與足夠的溶劑混合，并使混合物均勻化。然后將溶劑蒸發(fā)，使之達到所需的油狀粘度。如前所述，也可使用干燥或粉末狀的濃縮墨水。采用可滲透液體的容器來保存墨水和/或支撐濃縮油墨，可保證新制成的墨水在供給墨水系統(tǒng)之前充分均勻化。
權利要求
1.一種用來將液態(tài)墨水和墨水溶劑送向噴墨打印機的容器，包括用來盛放溶劑的溶劑腔室(24)，將溶劑從溶劑腔室連通到打印機的連接裝置(32，34)，用來盛放濃縮墨水的墨水腔室(26)能將溶劑從溶劑腔室(24)導向墨水腔室(26)，從而稀釋濃縮墨水來生成液態(tài)墨水的裝置(40，42)，以及能使液態(tài)墨水從墨水腔室連通到打印機的裝置(50，52，27，28)。
2.如權利要求1所述的容器，其特征在于，將溶劑與打印機連通的裝置包括一個位于溶劑腔室(24)中的端口(32)，所述溶劑腔室(24)經(jīng)過導管(34)與打印機相連。
3.如權利要求1或2所述的容器，包括用于盛放濃縮墨水的可滲透液體的容器(44)，該容器(44)位于墨水腔室(26)中。
4.如權利要求1-3中任一項所述的容器，其特征在于，墨水腔室(20)包括一個可滲透液體的支撐件(48)，它用來支撐濃縮墨水。
5.如任一前述權利要求所述的容器，其特征在于，連通液態(tài)墨水的裝置包括一個與腔室(26)相連的收集容器(50)，它用于將溶劑與濃縮墨水混合后生成的液態(tài)墨水收集在一起；以及一個與所述收集容器(50)相連的端口(27)，用于把液態(tài)墨水送向打印機。
6.如任一前述權利要求所述的容器，其特征在于，將溶劑從溶劑腔室(24)引向墨水腔室(26)的裝置包括一個導管(40)，導管一端位于溶劑腔室(24)中，另一端與墨水腔室(26)中的端口(42)相連。
7.如權利要求1所述的容器，其特征在于，容器是由兩個可拆卸地安裝在一起的單元構成，這樣能重新裝填溶劑和墨水腔室，墨水腔室(26)可拆卸地與溶劑腔室(24)相連，并且墨水腔室包括一個可拆卸的端蓋部分(68)。
8.如權利要求1-6中任一項所述的容器，其特征在于，溶劑腔室(24)由可變形材料(80)構成，從而當溶劑從腔室中被抽走時，它可發(fā)生塌陷。
9.噴墨打印機的墨水處理系統(tǒng)，包括如前述任一權利要求所述的容器，以及可選擇地將液態(tài)墨水和溶劑從容器送往打印機的裝置。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于選擇運送的裝置包括能使溶劑腔室(24)產(chǎn)生壓差從而將溶劑從溶劑腔室(24)送向打印機的裝置，以及能在溶劑腔室(24)和墨水腔室(26)之間形成壓差的裝置，使得溶劑從溶劑腔室(24)吸入墨水腔室(26)，從而由濃縮墨水生成液態(tài)墨水，然后將液態(tài)墨水送向打印機。
全文摘要
一種墨水和溶劑的供應裝置,包括一個雙腔室的容器(22)。下腔室(24)裝有補償溶劑,而上腔室(26)則裝有濃縮墨水。當需要溶劑時,溶劑可直接從下腔室(24)流出。當需要新墨水時,作用在上腔室(26)上的真空使得溶劑從下腔室(24)經(jīng)導管(40)流入上腔室(26),從而將濃縮墨水稀釋成新的墨水,然后供給打印系統(tǒng)。
文檔編號B41J2/175GK1200080SQ96197
公開日1998年11月25日 申請日期1996年8月19日 優(yōu)先權日1995年9月1日
發(fā)明者G·W·阿維, F·艾雷米蒂 申請人:錄象射流系統(tǒng)國際有限公司