专利名称：用墨滴投射在媒体上直接印刷的机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用墨滴投射在媒体上直接印刷的机器。
喷墨是已知的现有技术。
这种技术利用由一具有腔室的压电陶瓷制成的印刷头，该腔室通过变形将印墨射出喷嘴而到达一媒体上。对于某些类型的印墨，也可以通过加热形成气泡，气泡的逐出引起印墨的喷射，以此来获得印墨投射。
这些技术都与微处理器控制系统相联，这些系统可以通过印墨投射形成所需的图像，图像可以是例如标志或字母或以其他形式表示的图像。这些技术主要用在办公室自动设备上。
在这种设备中，喷墨引起的印刷头和待印刷的媒体之间的相对位移的幅度是较小的，因此，这种相对位移不危及印刷质量，这种小的位移也不影响投射喷嘴出口的所必需的部分真空。但是，这些技术只适用于某些特定类型的印墨，而不适用于具有高腐蚀能力的印墨投射，而为了获得好的印刷质量和它在媒体上的不能变更的粘附性，或为了用紫外线显示的印墨，人们要寻求这种高腐蚀性印墨的使用。
本发明就是要发明一种机器，它能够将腐蚀性的例如具有溶剂或以紫外线为基础的印墨同样有效地直接印刷在小格式或很大格式以及任何类型的特别是刚性的、平面的或有造型的媒体上。经过克服许多问题，发明了能满足这种要求的这类机器。
这些问题包括由于腐蚀印墨不能装到HEWLETT PACKARD(注册商标)类型或LEXMARK(注册商标)类型的已知的分配盒中，所以必须设计一种装置来供应给印墨的专门的系统，该装置能够在投射喷嘴的高度维持4毫巴的部分真空，使压力不会出现不利于好的印刷质量的变动，这必须与给定技术独立来完成，使用这种技术，头与投射喷嘴之间的相对移动必须很快。作为一个例子，头和喷嘴以每秒800毫米的速度和每秒每秒5000毫米的加速度移动，这会在喷嘴的高度产生压力变化。
此外，以略微部分真空(具有上述的变化)运行的喷嘴，在以动态功能移动的过程中，很可能吸入气泡。这就会损害它们的功能停止投射、使喷射偏移，等等。本发明就是要通过发明一种直接印刷的机器来解决这个问题。
为此，本发明的机器是，用一个或多个具有投射喷嘴的投射头将墨滴投射到媒体上来直接印刷，这种类型的机器在被印刷媒体与投射头之间有相对移动，每一头最好专门用于一种颜色或一种印墨，其特征基本在于-沿在空间相互垂直的三个轴线X，Y和Z，在要印刷的媒体的上方，一个或多个头由一可动滑座携带和移动。
-每一头设置有一安装在可动滑座的缓冲贮存容器，-头和它们的缓冲贮存容器保持部分真空，由一个或多个静止贮存容器在一定压力下为缓冲贮存容器进行补给。
根据本发明的另一特征，可动滑座在一系统上引导头和喷嘴，进行循环以清洁和维修头，通过吸入清洁喷嘴和为它们注入起动底墨，通过刮墨排出多余的墨滴，从而将喷嘴保持在良好的工作状态。
根据本发明的另一特征，每一加载后的缓冲贮存容器的内容积被分隔，以便降低由贮存容器的移动所产生的波纹的幅度。
通过阅读以下根据非限制性例子和所附的附图给出的对本发明一实施例的描述，可清楚地了解本发明的其他优点和特征，其中-
图1是本发明一机器的平面示意图，-图2示意性地示出了本发明机器的液压系统，-图3是具有投射头的缓冲贮存容器的示意图，-图4和5是插入每一贮存容器中的分隔件的平面和侧视图，-图6以一平面视图示出了清洁和维修投射头和投射喷嘴的连接于液压环路的系统，-图7是图6所示装置的剖视图，-图8示意性地示出了维修循环，-图9以一剖视图示出了缓冲贮存容器和附加贮存容器。
如图1的平面图所示，本发明的机器包括一矩形台子1，台子1由一平的矩形水平板组成，在印刷之前将媒体放在板上。在台子上有一可沿X方向移动的横向支架2。
在支架2上安装一加载的滑座3，可用任何已知机械使滑座3沿Y轴线和Z轴线移动，X、Y和Z轴线是相互垂直的。因此，可动滑座可在台子1上的全方位以及相对台子的Z方向的上下移动。这些移动是由一包括一与设备相连的微处理器的指令控制装置控制。可动滑座的位置，尤其是相对台子的高度，可用任何已知类型的探测系统来调节。
在台子的侧面，安装了一个或多个静止的贮存容器4，用于容纳所用的印墨，并通过导管7供应到可动滑座3的贮存容器6中，这些贮存容器6的位置低于贮存容器4。
固定安装在台子1上的是一清洁投射喷嘴的头部和板的系统5。
图2详细示出了加载滑座3及液压系统。
高速可动加载滑座包括一个或多个缓冲贮存容器6。图2所示的例子有四个缓冲贮存容器6，每一个专用于一种颜色的印墨或用于构成一种颜色的印墨的一种色调，每一个容器6通过导管7连接于静止的贮存容器4，静止贮存容器的小室和管道的数量与缓冲贮存容器的数目相同。
每一缓冲贮存容器的下游是一个或两个基于压电或其它系统的印墨投射头，每一头供应由一喷嘴板承载的投射喷嘴。根据较佳实施例形式，每一缓冲贮存容器6只供应一个投射头。此外，诸缓冲贮存容器6彼此独立，以可取下的方式安装在可动滑座上。这种安排，既可便于每个贮存容器的置换，又能方便组件的维修。为了同样的原因，为投射头和相应的喷嘴也提供一类似的装置。贮存容器6和投射头可取下的另一个优点在于提高了使用印刷机的灵活性。每一贮存容器6和相应的投射头只设置一种颜色和一类印墨。这样，人们就可在更换印墨之前免去对所有贮存容器和投射头都要进行清洁的麻烦，这一点之所以可取还因为不同类的印墨和/或不同颜色之间存在化学和/或物理不相容的问题。
标号8示出了每一投射头的连接部分，这种投射头由一在每一缓冲贮存容器6的下游的受控制的电分配器9供应。各电分配器9分别由指令控制装置控制。通过电分配器的指令，缓冲贮存容器与相应的投射头之间的连通或被中断或被建立起来，相应地，喷嘴供应的印墨也就或断或续。这些电分配器的控制彼此是独立的。
在每一缓冲贮存容器6的上游，在静止贮存容器4的每一供应线上，安装一由指令控制装置控制的电分配器10。通过控制这些电分配器中的每一个，相应的贮存容器4和6之间的连通或断或续，从而可对贮存容器6供给印墨或中断供应印墨。
为了探测贮存容器中的印墨高度和当印墨高度最低时命令补给印墨，以及当印墨高度最高时中断供应，一高度探测器与贮存容器6组合，并被设计成能传出两个不同的电信号，其中一个表示印墨达到最低高度，另一个表示印墨达到最高高度。这种高度探测器电连接于指令控制装置，以便向该装置传送最高和最低高度的信号。
如图2所示，缓冲贮存容器6通过一与提供部分真空的机构12共用的管道11而可以保持部分真空，其中该管道连接于一压缩机13。该提供部分真空的机构较好地由一使用文氏管效应的装置制成。这样一种已有技术的装置包括一第一内通道，沿通道的一端设置有压缩空气入口，沿其另一端设置有压缩空气出口。一第二通道的一端径向通入该内通道，其另一端连接于管道11。由于气流进入第一通道，在第二通道形成吸气效应，从而产生部分真空。
在压缩机13与使用文氏管效应的装置之间的管道11配备有用于供应和控制的机构，诸如过滤器、调节器和压力计，它们都属于已有技术，在这里不加以叙述。
一连接在管道11中的旁路14通过中间的旋塞阀(stopcock)15连接于使用文氏管效应的装置16，该装置用一排放旋塞18使贮存容器17中形成部分真空。处在部分真空的贮存容器17通过一电分配器19连接于清洁和维修印墨投射头的系统5。在管道11中的使用文氏管效应的装置12将缓冲贮存容器保持在部分真空中。
根据另一实施例形式，每一缓冲贮存容器6自身设置一用于产生部分真空的机构。这种产生部分真空的机构较好地由一使用文氏管效应的诸如前面描述过的一种的装置12。这种使用文氏管效应的装置的吸气口通过其吸气口直接连接于一通过缓冲贮存容器6的上壁的孔。因此，在贮存容器6的印墨高度之上的上部形成部分真空。
根据第一实施例形式，通过管道7向诸缓冲贮存容器供应印墨，印墨供应压力在0.1至0.2巴的数量级。
根据第二实施例形式，每一缓冲贮存容器6通过一属于它的一附加贮存容器34获得印墨，其中该附加贮存容器34通过对应的电分配器10连接于对应的管道7。这种例如圆筒形的附加贮存容器包括一底壁、一垂直直立在底壁上的围壁和一搁在围壁的上水平槽上的阻塞覆盖件，以便堵住壁在该高度形成的孔。附加贮存容器34有一高度探测器装置并通过一位于最低印墨高度下面的下管道34a和一位于印墨高度上面的上管道34b连接于缓冲贮存容器6，这样分别向缓冲贮存容器6提供印墨和平衡两贮存容器中的空气压力。较佳的是，管道34a和34b确保缓冲贮存容器6与附加贮存容器34之间的刚性机械连接。这样，这两种贮存容器6和34组成一全都是在一单件内一举可取下的组件。
如图9所示，附加贮存容器的围壁的下部设置有一通孔，电分配器10的出口连接于该孔。这样，该附加贮存容器设置成可从底部对其进行供应。这样在供应印墨时就可以避免了由于附加贮存容器34中和缓冲贮存容器6中的印墨压力的变化而形成波纹和冲击波纹。
高度探测器是较佳地由浮子35和在浮子位置的传感器36所制成。该传感器电气地连接于指令控制装置，它可以将一最低信号和一最高信号传递到装置中。该传感器由附加贮存容器34的覆盖件承载。
投射头在一部分略微真空中工作。对于正常的印刷，该部分真空必须一直保持恒定在约负4毫巴左右或只有较低的变化，该变化应在负4至负8毫巴之间。
在每一缓冲贮存容器6中，无论印墨高度如何变化，也如无论每一贮存容器由于承载它们的滑动座的运动而使印墨产生怎样的运动，部分真空必须保持最低的变化，以避免在喷嘴出口的部分真空的变化，这种变化会导致印刷上的混乱。
为此，每一缓冲贮存容器6被分隔开，以防止形成波纹。
图3示出在四个加载缓冲贮存容器6中的一个缓冲贮存容器的剖视图。
每一缓冲贮存容器6最好具有一圆筒形容积，其最高点被阻塞，其底部20在电分配器和投射头的周围受到限制。
为此，每一缓冲贮存容器的底壁21具有高度较低的圆筒形容积且其直径比带有输出喷嘴22的贮存容器为小。在每一缓冲贮存容器6的圆筒形容积中，放入一分隔装置23，该分隔装置23把缓冲贮存容器分隔成若干小的贮存容器，作为削弱波纹的阻尼装置。
如图5和6所示，分隔装置是一具有对应于缓冲贮存容器内容积的部分的分隔件，分隔件从底部到顶部装有平行的通道24，这些通道形成许多小的贮存容器。较好的是，分隔件的底部有一使印墨容易循环的凹部25。不用说，形成贮存容器的分隔和隔开的任何其他系统也是可以用的。
缓冲贮存容器(6)和附加贮存容器、分隔件和覆盖件由耐所用的印墨溶剂的合适的材料制成。
图7和8详细示出了清洁喷嘴板和维修喷嘴的装置，该装置通过旁路14(图2)连接于压缩机并示意性地图示在图1的位置中。在该板上，储备区域以矩形27的形式设置。两通道28和29通过管道连接于部分真空的贮存容器17，通入每一储备区域。诸储备区域27对齐，且相对于它们的对齐轴线倾斜偏移。每一储备区域27容纳一由柔性材料29诸如硅酮制成的板28。板28有两个倾斜平行的长方形孔口。第一较短孔口30对应于管道喷嘴28。孔口30设置有两个高度较低的唇形部31。第二长方形孔口32对应于管道29。该孔口32有一个用于刮墨(doctoring)的唇形部33。
投射头和喷嘴的维修循环如图8中一连线所示，循环的不同阶段和一头或若干头的移动用字母A，B，C，D，E，F和G所示。在A，投射头以速度V1在孔口30的唇形部31上被引导。在B，投射头以速度V2下降到唇形部31。在C，中断投射头的部分真空。吸入是由用文氏管效应的装置16在时间T1中作用提供的。在D，投射头在唇形部31上方朝上返回2毫米，吸入停止，部分真空又开始。在E，投射头以速度V2在刮墨唇形部33上方移动。在F，投射头又以速度V3回上去。在G，投射头置于维修和开孔区域32的上方，开始喷出在时间T内的印墨量。维修循环可以清洁喷嘴和喷嘴板，预注印刷头和喷嘴，同时防止它们被封住，例如由于溶剂蒸发而被封住。
最后，为了避免印墨在媒体上的不同印刷区域之间移动，要进行预聚合。为此，在投射头后面，机器配备有一对印在媒体上的印墨进行聚合的机构，其中该机构由一朝媒体辐射紫外线光的源头构成。任何其他合适的机构也可以使用。
权利要求
1.一种直接印刷在一媒体上的机器，该机器包括一台子(1)和一个或多个具有投射喷嘴的投射头，该机器是被印刷媒体与投射头之间有相对移动的那一类，每一头最好用于一种颜色或一种色调，其特征基本在于-沿在空间相互垂直的三个轴线X，Y和Z，在要印刷的媒体的上方，一个或多个头由一可动滑座(3)携带，-每一头设置有一安装在可动滑座上的缓冲贮存容器(6)，-这些头和它们的缓冲贮存容器(6)被保持在部分真空，并由一个或多个静止贮存容器(4)为缓冲贮存容器(6)补给印墨。
2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，该机器另外包括可动滑座可在其上引导头和喷嘴的清洁和维修的系统(5)，即通过吸入清洁喷嘴和预注喷嘴，通过刮墨去掉多余的墨滴，从而将喷嘴保持在良好的工作状态。
3.如权利要求1所述的机器，其特征在于，每一加载的缓冲贮存容器(6)的内容积被分隔，以降低由贮存容器移动时引起的波纹幅度。
4.如权利要求1和2所述的机器，其特征在于，一通过管道(11)连接于每一缓冲贮存容器(6)的压缩机(13)包括至少一个用于使这些缓冲贮存容器形成部分真空的文氏管装置(12)，贮存容器(4)通过管道(7)向这些缓冲贮存容器补给印墨，管道(11)的旁路(14)通过使用文氏管效应的装置(16)连接于清洁投射头和喷嘴的装置(5)。
5.如权利要求1和4所述的机器，其特征在于，一贮存容器(17)在使用文氏管效应的装置(16)与清洁装置(5)之间形成部分真空。
6.如权利要求4或5所述的机器，其特征在于，每一缓冲贮存容器(6)自身设置有使用文氏管效应的装置(12)。
7.如前述权利要求中的任何一项所述的机器，其特征在于，每一缓冲贮存容器(6)的印墨由一附加贮存容器(34)补给，该贮存容器(34)设置有一印墨高度探测器并通过一位于最低印墨高度下面的一下管道和一在印墨高度上面的上管道连接于缓冲贮存容器(6)，这两个管道分别为缓冲贮存容器(6)补给印墨和平衡两贮存容器(6)和(34)中的空气压力。
8.如权利要求1和2所述的机器，其特征在于，对于每一头和/或喷嘴板的清洁系统包括一长方形吸入孔口(30)和一用于喷出一定量印墨的长方形孔口(32)。
9.如权利要求1、2和8所述的机器，其特征在于，吸入孔口(30)设置有诸唇形部(31)。
10.如权利要求1、2、8和9所述的机器，其特征在于，孔口(32)设置有一刮墨的唇形部(33)。
11.如权利要求1、2、8和9所述的机器，其特征在于，在维修过程中，每一头经过刮墨吸入阶段和喷出定量印墨阶段。
12.如权利要求1和3所述的机器，其特征在于，每一加载缓冲的内容积设置有一分隔装置。
13.如前述权利要求中的任何一项所述的机器，其特征在于，在投射头后面，机器设置有一聚合印在媒体上的印墨的机构。
全文摘要
本发明涉及一种在媒体上喷墨的直接印刷机器,它包括一个或多个具有喷嘴的印刷头,每印刷头用于一种色调。本发明的特征在于印刷头由一沿三个相互垂直的轴线X、Y和Z的在媒体上方的滑座所携带和移动。每一头设置有一安装在滑座上的可动容器,这些容器由一个或多个静止的容器进行补给,印刷头和可动容器保持在低压,可动容器的印墨由固定容器补给。
文档编号B41J2/175GK1322168SQ9981190
公开日2001年11月14日 申请日期1999年8月10日 优先权日1998年8月10日
发明者A·布泰, C·阿利亚加 申请人:工业自动化数字技术体系股份有限公司