具有水保护的改进的喷墨打印头制造技术

本发明专利技术涉及一种具有水保护的改进的喷墨打印头，用于操作连续喷墨打印机的打印头的方法包括：‑在所述打印头的腔中产生至少一个墨喷射流，‑将所述喷射流中的一个或多个喷射流的用于打印的液滴或部段与不用于打印的液滴或部段静电分离，‑通过在腔的外部上开口的槽(17)使墨的用于打印的液滴或部段从所述腔中离开，‑使空气的至少一个流沿着所述腔的出口槽沿基本上垂直于由所述打印头喷出并且用于打印的至少一个墨喷射流的方向进行循环，所述空气的水蒸气压力低于在打印头的最冷温度下由100％相对湿度定义的水蒸气压力。

【技术实现步骤摘要】
具有水保护的改进的喷墨打印头
本专利技术尤其适用于打印机的打印头或者适用于偏转的连续喷墨打印机或者适用于设置有多喷嘴液滴生成器的二元连续喷墨打印机。
技术介绍
在已知的喷墨打印头中使用的墨具有一定浓度的水。在连续喷墨(CIJ)打印机中，所述浓度可以在窄的范围(例如从0.5％至5％)内变化。超出该范围，墨可能无法被正常地用于打印。添加的水是由于与来自打印头外部的湿空气交换和/或由于水蒸气在连接到打印头的液压系统中冷凝而产生的。在一些实施例中，借助于以至少10升(空气)/小时的泵送速率对所述墨和空气进行泵送的泵使得不用于打印的墨进行再循环。CIJ打印头被制造成在10％至90％相对湿度、相关温度为5℃至45℃的环境中工作，这是进入打印头和再循环回路的内部的水源。实际上，打印头所经受的温度变化将导致回路内部的水冷凝。更确切地说，由空气负载的蒸气流率Qvap可以计算如下：其中：-Q是空气流率(l/h)；-Mw是水的摩尔质量(g/mol)；-Psat(T)是饱和蒸气压力(kPa)；-Patm是大气压(kPa)；-Vm(T)是在温度T下的摩尔体积，计算如下：--在T＝45℃的情况下：Vm(45)＝26.11l/mol以及Qvap＝0.58g/h。这表明在T＝45℃并且HR＝90％的情况下，10l/h的空气流率负载0.58g/h的水蒸气。如果温度下降几度(例如5℃)，这对于喷墨打印机而言是非常现实的情况，则液态水将会冷凝。因此，基于饱和蒸气压力曲线，在空气流率为10l/h的情况下，在温度为45℃和90％相对湿度下，温度降低5℃导致10％的冷凝，这意味着将0.06g/h或0.07cm3/h的水添加到墨中。此外，CIJ打印机的墨回路的体积大约为1l(升)，这意味着在墨密度为0.85的情况下，该墨大约为850g。水的初始质量浓度例如为0.5％(＝4.25g的水或0.43％的体积)。在运作了70小时之后，已经添加了70×0.06＝4.2g的水，这意味着水质量浓度为1％(可接受的上限)。在实际条件下，打印机几乎连续地运作，并且即使每个被打印液滴载有一定量的水，上述计算也给出被低估的结果(如果在每天使用10小时(200小时/月)的情况下被打印墨的流率为1升/月，则被打印墨的平均流率为5cm3/h)。回路中的水量的总平衡考虑了水的冷凝(根据上述示例为0.07cm3/h)以及添加到回路中的墨量(根据上述示例，含有体积浓度为0.43％的水)，而水由被打印墨消耗。回路中的水的体积的变化由下式给出：V(t+Δt)C(t+Δt)＝V(t)C(t)+Q水Δt+Q墨C0Δt-Q墨C(t)Δt或：V(t+Δt)C(t+Δt)＝V(t)C(t)+Q水Δt-Q墨(C(t)-C0)Δt其中：-V(t)是时间为t时回路中的总体积；-C(t)是时间为t时水的体积浓度；-V(t)C(t)是时间为t时回路中的水的总体积；-Q水(相应地，Q墨)是水(相应地，墨)的流率。假设V(t)＝V(t+Δt)＝V，则一个公式可以写成：其中：和最后一个等式的解法为：假设C(0)＝C0。假设V＝1l，C0＝0.43％，Q墨＝5cm3/h以及Q水＝0.07cm3/h，则得到图9A的曲线。基于该曲线，在打印80小时(这意味着运作了大约8天)之后，得到了在墨中为1％的水质量浓度，这对于打印机、特别是一些技术性墨的使用者而言是不可接受的。当然，上述结果可以根据初始值而变化。但是，即使水流率为一半(0.03g/h，而不是0.06g/h)，在200小时之后仍将达到可接受的水质量浓度的上限，这也是使用者不可接受的。一种解决方案是对打印头进行加压，这防止了空气从外部大气进入打印头。但是这增加了打印头中溶剂的蒸发，产生了湍流并且干扰了从其轨迹偏转的液滴。这些问题在多喷射流打印头中被放大，其中，泵送速率可以达到60升(空气)/小时或更高，在这种情况下，在仅运作几小时之后，水浓度就可以达到可忍受的值。图9A和图9B示出了在泵送速率为10l/h(图9A)和泵送速率为100l/h(图9B)的情况下，已知打印机的回路中的水质量浓度；在泵送速率的下限(相应地，上限)的情况下，在100h(相应地，大约10h)时，达到了1％的水质量浓度；换句话说，在高的泵送速率的情况下，可以更快速地达到可接受的水质量浓度的上限，这使得问题更加严重。
技术实现思路
本专利技术首先涉及一种用于操作连续喷墨打印机的打印头的方法，其中，所述方法包括：-在所述打印头的腔中产生至少一个墨喷射流，-将所述喷射流中的一个或多个喷射流的用于打印的液滴或部段与不用于打印的液滴或部段静电分离，-通过在打印头或腔的外部上开口的槽使墨的用于打印的液滴或部段从所述腔离开或释放。在根据本专利技术的方法中，所述出口槽的入口和/或出口处的局部大气是干燥且寒冷的，并且防止了来自打印头外部的大气的湿空气流入所述打印头中。根据本专利技术的方法优选地使空气(优选地干燥且寒冷的空气)的至少一个第一流沿着所述打印头或所述腔的所述出口槽的至少一部分、更优选地沿着所述出口槽的入口和/或出口的至少一部分进行循环；优选地，所述空气的至少一个第一流沿垂直于或基本垂直于由所述打印头喷出并且用于打印的至少一个墨喷射流的方向进行循环。优选地，所述空气的水蒸气压力低于在所述打印机中的最冷温度下由100％相对湿度定义的水蒸气压力。如此循环的空气将不会在打印头内部冷凝并且不会将水添加到墨中。因此，墨中的水的浓度将保持在窄的范围内，例如从0.5％至5％。沿着出口槽的至少一部分进行循环的所述空气的至少一个第一流可以包括干燥空气(或干燥且寒冷的空气)，该干燥空气由从周围空气中产生干燥空气的装置提供。在实施例中，从所述腔中提取的空气通过再循环回路进行再循环并且被喷射到所述打印头的腔中，所述再循环回路包括例如至少一个冷凝器。在示例中，所述再循环空气的一部分(例如50％)可以沿着槽的至少一部分进行循环，而不与所述空气的至少一个流的也沿着槽的至少一部分进行循环的空气(例如由用于从周围空气中产生干燥空气的装置提供的干燥空气)混合，而所述再循环空气的另一部分(例如50％)被喷射到所述腔中，而不沿着所述槽进行循环。在另一实施例中，从所述腔中提取并通过再循环回路进行再循环的所述空气的流的一部分与沿着所述出口槽的至少一部分进行循环的所述流的至少一部分混合。例如，所述再循环空气的一部分(例如50％)可以与沿着槽的至少一部分进行循环的空气(例如由用于从周围空气中产生干燥空气的装置提供的干燥且寒冷的空气)的至少一个流混合，所述混合物然后沿着槽的至少一部分进行循环，而所述再循环空气的另一部分(例如50％)被喷射到所述腔中。可以在所述腔的内部和/或外部和/或在再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作连续喷墨打印机的打印头的方法：/n-在所述打印头的腔(5)中产生至少一个墨喷射流，/n-将所述喷射流中的一个或多个喷射流的用于打印的液滴或部段与不用于打印的液滴或部段静电分离，/n-通过在所述打印头或所述腔的外部上开口的槽(17，219)使墨的用于打印的液滴或部段从所述腔释放，/n-使空气的至少一个流(200

【技术特征摘要】
20181228 EP 18248284.41.一种用于操作连续喷墨打印机的打印头的方法：
-在所述打印头的腔(5)中产生至少一个墨喷射流，
-将所述喷射流中的一个或多个喷射流的用于打印的液滴或部段与不用于打印的液滴或部段静电分离，
-通过在所述打印头或所述腔的外部上开口的槽(17，219)使墨的用于打印的液滴或部段从所述腔释放，
-使空气的至少一个流(2001，2011)沿着所述打印头或所述腔的出口槽(17，219)的至少一部分进行循环，所述空气的水蒸气压力低于在所述打印机的最冷温度下由100％相对湿度定义的水蒸气压力。


2.根据权利要求1所述的方法，所述空气的至少一个流沿基本上垂直于由所述打印头喷出并且用于打印的至少一个墨喷射流的方向进行循环。


3.根据权利要求1所述的方法，所述空气的流包括干燥空气，所述干燥空气由用于从周围空气中产生干燥空气的装置(370)提供。


4.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法进一步包括将从所述腔中提取并且通过再循环回路进行再循环的再循环空气喷射到所述腔中，所述再循环回路可能至少包括冷凝器。


5.根据权利要求4所述的方法，将所述再循环空气的一部分与沿着所述出口槽(17，219)的至少一部分进行循环的所述空气的至少一个流的至少一部分混合。


6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括测量所述腔的内部和/或所述腔的外部和/或再循环回路中的温度和/或湿度，并且基于所述测量的温度和/或湿度，提供所述空气的至少一个流的水蒸气压力，所述水蒸气压力低于在所述打印机的最冷温度下由100％相对湿度定义的水蒸气压力。


7.根据权利要求6所述的方法，在所述腔的外部至少测量温度和湿度，并且在再循环回路中、优选地在所述再循环回路的冷凝器(260)的出口处至少测量温度，根据在所述腔的外部和在所述再循环回路中的所述测量值对通过所述再循环回路进行再循环并且被供应到所述打印头的空气的温度和/或湿度进行调整。


8.根据权利要求1或2所述的方法：
-基于属于所述打印机的温度工作范围的预设温度来估计所述打印机的所述最冷温度；
-和/或基于所述打印机的温度工作范围和/或基于所述打印机的湿度工作范围来估计所述水蒸气压力。


9.根据权利要求1或2所述的方法，所述空气的流所处的温度低于或等于所述打印头的内部和/或所述再循环路径的内部的所述最冷温度。


10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述空气的流沿着所述出口槽以小于2m/s的速度进行循环。


11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述空气的流的至少一部分：
-沿着所述出口槽(17，219)在所述打印头的外部进行循环；
-和/或被喷射到所述打印头中并且沿着所述出口槽(17，219)在所述打印头的内部进行循环。


12.一种包括打印头的二元连续喷墨打印机，所述二元连接喷墨打印机包括：
-用于使至少一个墨喷射流进行循环的腔(5)，所述腔由侧壁(9，10)界定，
-用于在所述腔(5)中产生至少一个墨喷射流的装置(4，41，4x，4n)，
-用于将所述喷射流中的一个或多个喷射流的用于打印的液滴或部段与不用于打印的液滴或部段静电分离的装置(6)，
-槽(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安·玛丽安，简·兴，瑞内·费里，
申请(专利权)人：多佛欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH