墨囊及具有该墨囊的喷墨打印设备的制作方法

本发明涉及打印设备领域，具体涉及一种墨囊及具有该墨囊的喷墨打印设备。

背景技术：

目前，打印机作为数码印刷的主要设备，应用越来越广。然而，每年冬季的应用环境温度(气温)的降低，会导致墨水粘度的明显增大以及墨水各成分的溶解与亲和性能的下降，往往极大地影响喷墨性能。轻者导致喷头喷墨量不稳定、墨滴击打速度减慢及墨滴飞行偏向(斜喷)、墨水在介质上聚墨(不能有效铺展)等，重者导致喷头无法喷出墨滴或打印过程中断墨。因此，如何保证喷墨打印机的喷头端的输入墨水克服低温喷墨不良，实现稳定喷墨，是一个重要的研究课题。

显然，对喷头前的输入端墨水进行加热和温度控制是一个优选的方向，这种方案有对储墨瓶(或大墨盒)进行加热，如附图1所示。该方案的弊端：一是储墨瓶和喷头相隔很远，对于大幅面打印设备而言，往往中间管路的长度达三至七米，墨水到达喷头端已经基本冷却，效果不佳；二是长时间的加热导致储墨瓶中的溶剂挥发，造成墨水浓度和成分的变化，影响墨水性能和色彩浓度，从而影响打印稳定性。

另一种方案是对供墨管路进行加热，如附图2所示。该方案的弊端：一是管路往往是壁薄的软塑胶类材料，经常性地加热和冷却，会导致管路加速老化破损；二是同样存在和喷头有一段距离，墨水热量损失明显，温度控制不准确，效果不理想的缺陷。

同时，鉴于喷墨打印机是按需喷墨特性，墨水往往不是匀速流动，而是时流时停，方案一和方案二由于加热源都离喷头有一定的距离，后端还需要有一段细的管路会导致冷却，因此都无法达到准确控制刚输入喷头时的墨水温度，即喷头喷墨时墨水的温度，从而无法稳定控制喷墨性能。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种在喷头的最近的直接连接端——墨囊进行加热和温度控制的方案，实现了在微小和超薄空间进行加热和有效温度控制，从而完美地解决了喷头喷墨时墨水温度的准确和恒定供给，实现喷墨状态的持续稳定。

本发明通过如下技术方案实现其技术目的：

一种墨囊，包括：

墨囊主体，其具有用于连接输墨管路的接头一，用于连接喷头的接头二，以及设于主体内部的墨水存储区域；

发热元件，贴装于所述墨囊主体上的贴近所述墨水存储区域的平面上；

温度传感器，安装于所述墨囊主体上且贴近所述墨水存储区域；

以及，温度控制模块，其连接所述发热元件和温度传感器，基于所述温度传感器检测的温度控制所述发热元件的运行，以调节所述墨水存储区域内存储的墨水的温度；

其中，所述发热元件为薄膜加热电路片。

进一步的，所述薄膜加热电路片为pet薄膜加热电路片或聚酰亚胺薄膜加热电路片。

进一步的，所述发热元件通过不干胶或粘性导热胶黏贴于所述墨囊主体上。

进一步的，所述发热元件外部通过隔热灌封胶封装。

进一步的，所述温度传感器为小型封装的热敏电阻。

进一步的，所述温度传感器通过导热灌封胶封装于所述墨囊主体上。

进一步的，所述温度传感器与所述加热元件的薄膜电路集成布线制作。

进一步的，所述温度控制模块为具有pid整定功能的继电器式温度控制模块，或者调节输出占空比脉冲信号的调温电路。

进一步的，所述墨囊主体上设有电连接所述发热元件和温度控制模块的接线端口，所述温度控制模块通过导线及相应接头连接所述接线端口。

进一步的，所述墨囊主体采用导热塑料制作，并选用绝缘塑料导热添加剂。

进一步的，所述导热塑料为pp导热塑料，所述绝缘塑料导热添加剂为矿石粉或氧化铝。

进一步的，所述墨囊的类型包括但不限于不带阀门的墨囊、带阀门的墨囊以及双面双路供墨的墨囊。

本发明还提供了一种如上所述的墨囊的加工方法，包括如下步骤：

s1、在墨囊主体上选取或设置发热元件贴装平面、传感器凹槽和电路出线孔，所述发热元件贴装平面和传感器凹槽贴近墨水存储区；

s2、将薄膜加热电路片的反面贴装于所述发热元件贴装平面上，同时引出线路并制作线路接头；

s3、将温度传感器置于所述传感器凹槽内，并进行导热胶灌封以灌平凹槽；

s4、对薄膜加热电路片的外表面进行整体隔热胶灌封；

s5、对灌封好的墨囊进行焊膜封装；

s6、选取或设计合适的温度控制模块，与薄膜加热电路片和温度传感器进行连接，结合打印机的需求设计合适的温度控制模式，并进行多路控制的集成。

本发明还提供了一种喷墨打印设备，所述喷墨打印设备配置有如上所述的墨囊。

本发明的有益效果：很好的解决了长期困扰业界的喷头喷印墨水的加热和恒温控制问题，通过在最接近喷头的墨囊处布置加热和温度控制单元，达到对墨囊中流经的各种变流量的墨水的加热和温度控制的效果，从而很好地保障了打印品质的稳定性和持续性。

附图说明

图1为对储墨瓶加热的喷墨打印机供墨示意图；

其中：1-储墨瓶；2-运动墨车；3-供墨管路；4-喷墨打印头；5-墨囊；6-打印介质平台；7a-电热棒。

图2为对供墨管路进行加热的喷墨打印机供墨示意图；

其中：1-储墨瓶；2-运动墨车；3-供墨管路；4-喷墨打印头；5-墨囊；6-打印介质平台；7b-硅胶加热片或硅胶加热线(包裹管路)。

图3为墨囊和喷头的结构和连接示意图；

其中：4-喷头；5-墨囊主体；8-密封圈；9-墨柱。

图4为本发明的墨囊实施例中各个单元及其组合的示意图；

其中，10-温度传感器；20-薄膜加热电路片(含传感器线路)；30-墨囊主体；40-温度控制模块。

图5为本发明的墨囊的几种实施例的示意图；

其中，100-某种不带阀门的墨囊；200和300-某种带阀门的墨囊；400-某种双面双路供墨的墨囊。

图6为对现有墨囊主体进行结构修改的实施例示意图；

其中，1000-现有墨囊主体；2000-修改后的墨囊主体；3000-增加的信号线出口；4000-增加的传感器安装凹孔；5000-薄膜加热电路片贴装区域。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

如图3所示为现有的喷墨打印设备中墨囊和喷头的结构及连接关系示意图。其中，喷头4上设有若干个墨柱9，墨囊5的上部设有用于连接输墨管路的接头一，下部设有用于连接墨柱9的接头二，并于接头二处设有密封圈8，以实现接头二和喷头的密封连接。

本发明的第一类实施例提供了一种墨囊，如图4所示，其包括：

墨囊主体30，其与现有墨囊结构类似，具有用于连接输墨管路的接头一，用于连接喷头的接头二，并于主体内部设有墨水存储区域。由于其结构已为本领域技术人员所熟知，在此不作详细说明。在墨囊主体30上贴近墨水存储区域的平面上，设置有发热元件，该发热元件为含传感器线路的薄膜加热电路片20，紧密贴装于墨囊主体30上，用于对墨水存储区域内储存的墨水进行加热。同时，在墨囊主体30上还设置有温度传感器10，其同样贴近墨水存储区域安装，用于检测墨水存储区域内储存的墨水的温度。一般情况下，该墨水存储区是最靠近喷头的墨囊内部有薄膜封膜的空间。

另外，还包括温度控制模块40，其连接薄膜加热电路片20和温度传感器10，基于温度传感器10检测的温度控制薄膜加热电路片20的运行，以调节墨水存储区域内存储的墨水的温度。

如前所述，由于墨囊是通过密封圈接口，直接插接到喷头的墨柱上，是最接近喷头的部件；同时由于墨囊里有相对大一点容量的墨水缓冲存储，为加热温度的传达和均匀控制提供了良好的途径。因此，采用上述方案，可实现在微小和超薄空间进行加热和有效温度控制，从而完美地解决了喷头喷墨时墨水温度的准确和恒定供给，实现了喷墨状态的持续稳定。

作为一种优选实施方案，上述的薄膜加热电路片20为pet薄膜加热电路片或聚酰亚胺薄膜加热电路片。

作为进一步的优选实施方案，该薄膜加热电路片20通过不干胶或粘性导热胶黏贴于所述墨囊主体上，其外部通过隔热灌封胶封装。

另一方面，作为一种优选实施方案，温度传感器10为小型封装的热敏电阻。

作为进一步的优选实施方案，该温度传感器通过导热灌封胶封装于墨囊主体上。

同时，作为一种优选实施方案，墨囊主体30采用导热塑料制作，并选用绝缘塑料导热添加剂。

作为进一步的优选实施方案，上述的导热塑料为pp导热塑料，绝缘塑料导热添加剂为矿石粉或氧化铝。

上述的材料选用及封装模式总体上构成了本发明中的导热和隔热封装，发热元件采用贴紧墨水存储区的小体积设计，通过墨囊主体塑料的导热性能对存储区的墨水进行加热。发热元件和墨水之间，利用塑料主体做绝缘和热传导。上述的导热和隔热封装，总体上包括了墨囊塑料主体的导热材料选择，温度传感器的导热胶灌封，加热元件和墨囊主体的导热贴紧，以及加热元件和外部的隔热灌封，从而实现了良好的加热、导热、保温及控温效果。

作为进一步的优选实施方案，如图4b和4d所示，温度传感器与加热元件的薄膜电路集成布线制作，进一步节约了布线空间，实现了加热温控单元的一体化。

作为一种优选实施方案，温度控制模块40为具有pid整定功能的继电器式温度控制模块，或者调节输出占空比脉冲信号的调温电路。通过读取温度传感器的信息，和用户的设定温度比对，去控制加热电路的通断。

作为一种优选实施方案，墨囊主体上设有电连接发热元件和温度控制模块的接线端口，从而温度控制模块可通过导线及相应接头连接该接线端口，以实现墨囊的便捷安装。

如图5所示，在本发明的另外几种实施例中，其墨囊主体可选为某种不带阀门的墨囊100，或者某种带阀门的墨囊200、300，也可以是某种双面双路供墨的墨囊400。在能够实现本发明总体技术构思的前提下，墨囊主体的具体结构没有限制。

本发明的第二类实施例提供了上述的墨囊的加工方法。

作为一种优选实施方案，本实施例的加工方法中，墨囊主体可以是整体定制加工，也可以是对现有的墨囊进行相应改造，以节约成本。

下面结合附图6(6a和6b分别为改造前后墨囊的正面和背面视图)说明对现有墨囊进行改造的加工方法。其包括如下步骤：

第一步，在现有墨囊主体1000上加工传感器凹槽4000和电路出线孔3000，其中，位于墨囊主体上的发热元件贴装平面5000和传感器凹槽4000贴近墨水存储区；

第二步，将含传感器线路的薄膜加热电路片的反面贴装于发热元件贴装平面5000上，同时引出线路并制作线路接头；

第三步，将温度传感器置于传感器凹槽4000内，连接传感器线路接头后进行导热胶灌封，灌平凹槽即可；

第四步，对薄膜加热电路片的外表面进行整体隔热胶灌封1、，注意不要溢出围边。

第五步，对灌封好的墨囊进行焊膜封装；考虑美观，可以采用黑色pp/pet复合膜或pp/铝箔(或镀铝)/pet复合膜，以覆盖内部的电路。同时，也可以考虑墨囊的主体选用不透明的塑料颜色。

第六步，选取或设计合适的温度控制模块，与薄膜加热电路片和温度传感器进行连接，结合打印机的需求设计合适的温度控制模式，并进行多路控制的集成。

本发明实施例中的墨囊，在加工过程中，薄膜电路片的外围形状和尺寸可以根据墨囊主体的加热平面形状而定，传感线路要和加热布线有一定安全间隔。薄膜加热电路的功率和面积设计有以下几个因素：

1、功率要满足薄膜加热电路片本身材料工艺的功率密度的设计要求，根据该功率密度，选取合适的加热工作电压和阻抗。

2、功率设计要考虑到加热速度和墨囊主体导热(散热)性的平衡，以控制最高加热温度在墨囊主体材料的安全范围内，避免在诸如温度控制器失灵等极端情况下，由于持续加热导致的墨囊熔化损坏。

3、功率设计要考虑到在当墨囊内墨水达到最大流速时，墨囊散热急剧加大，同时流动的墨水的加热温度迅速下降，需要相对高的功率达到速热的效果。

综合以上三种因素，计算并设计薄膜加热片的合适的面积和功率。

结合上述三的设计要求，一般选取导热效果尽量好的墨囊主体材料，再对功率和面积结构设计进行优化。由于一般的墨囊内墨水存储区大多通过焊膜来构建，因此墨囊主体大多选用pp材料，和pp/pet复合膜进行焊接。因此，在维持原来工艺的情况下，优选同样焊接性良好的pp导热塑料。再考虑到产品电路安全性，该pp导热塑料同时要具备绝缘性，因此不适合选用碳纤维或金属粉的添加剂，适合选用矿石粉或氧化铝等具有绝缘性的塑料导热添加剂。

本发明的第三类实施例还提供了一种喷墨打印设备，该喷墨打印设备配置有如上第一类或第二类实施例所述的墨囊，从而其打印品质具有良好的稳定性和持续性。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。