技术领域

本发明涉及一种喷墨打印头供墨系统。

背景技术

喷墨打印是使墨水在计算机的控制下，通过喷墨打印头以微小墨 滴形式喷出并附着在纸张等媒体上形成特定图案用于信息记录的过 程。

喷墨打印头有多种技术形式，但各种打印头都对工作时的墨水压 强有确定的要求。墨水压强超出允许的范围时，打印头将不能正常工 作。

家用和商用打印机使用确定容积的墨盒，其中的墨水消耗完毕后 需要中止打印任务，人工更换墨盒。这在工业生产型设备中是不被允 许的，在大型账单打印机、数字印刷机等设备中，设计有专门的连续 供墨系统，为打印头提供不间断的墨水供应，如图1所示。

真空泵为二级墨盒提供稳定的负压，该负压与二级墨盒液面到打 印头喷孔处的高差共同决定喷墨打印头的墨水压强。液位传感器检测 二级墨盒的液位，通过反馈-控制逻辑决定是否启动墨泵从一级墨盒 向二级墨盒输送墨水。除非系统内的墨水完全耗尽，否则打印头处的 墨水压强与二级墨盒或一级墨盒液位无关。一级墨盒开放在大气中， 可以在打印系统不停机的情况下，为一级墨盒加墨。该结构中，要求 真空泵必须连续稳定可靠地工作，不能停机。

图1中真空泵是系统中的关键部件，持续工作对泵的可靠性提出 了较高要求，万一真空泵出现故障，则供墨系统不能稳定可靠地工作。

因墨水质量或设备使用原因，打印头可能出现喷孔堵塞或墨路气 泡等现象，影响系统的正常工作。清理堵塞和气泡有两种常用方法： 一是施加较大负压从喷孔处向外吸墨，二是在墨路上施加较大正压强 迫使墨水向外冲洗喷孔，但无论是哪种方式都需要一种泵或类泵结构 以提供正压或负压。打印头喷孔清理需要使用短时间(300-500ms)、 大压差的脉冲冲击，才能达到清理效果好且费墨少的目标。但是常规 泵类机构从启动到输出额度压强往往需要2s以上的时间，小压强长 时间将浪费大量墨水。

发明内容

为了克服已有连续供墨系统的可靠性较差、清洗效果较差的不足， 本发明提供一种提升可靠性、具有良好的清洗效果的喷墨打印头供墨 和清洗系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种喷墨打印头供墨和清洗系统，包括一级墨盒、二级墨盒和喷 墨打印头，所述一级墨盒通过主墨泵、过滤器与二级墨盒连通，所述 二级墨盒内安装液位传感器，所述液位传感器与反馈控制模块连接， 所述反馈控制模块与主墨泵连接，所述二级墨盒通过供墨通道与喷墨 打印头连通，所述二级墨盒设有与大气连通的通气管，所述喷墨打印 头喷孔处比所述二级墨盒的最高液位处要高；所述二级墨盒的底部设 有辅助出液口，所述出液口上连接辅助出液管，所述辅助出液管上安 装附加墨泵，所述供墨通道包括出口管和输出管，所述出口管上安装 电磁阀，所述出口管一端与二级墨盒连通，出口管另一端与输出管一 端连通，所述输出端另一端与喷墨打印头连通，所述辅助出液管与所 述出口管另一端连通，且所述辅助出液管和出口管的直径均大于所述 输出管的直径。

进一步，所述辅助出液管和出口管的直径均为所述输出管的直径 的两倍或以上。

所述供墨和清洗系统还包括用于检测大气压强P₀的气压传感器， 所述气压传感器与反馈控制模块连接所述喷墨打印头喷孔处与所述二 级墨盒的液面的高度差为ve，高度差ve对应的墨水压强差为P_ve，所 述喷墨打印头喷孔处的墨水压强为P₀-P_ve，在标准大气压下，以所述喷 墨打印头喷孔处为基准的液位下限值为Vmin，液位上限值为Vmax， 在P₀-P_ve处于Pmin到Pmax之间时所述喷墨打印头都能正常工作，所 述反馈控制模块包括：

液位控制模块，用以接收液位传感器的信号，ve趋近于Vmin时P₀-P_ve趋近于并达到最小值Pmin，所述液位控制模块向主墨泵发出启动供墨 指令，ve趋近于Vmax时P₀-P_ve趋近于并达到最大值Vmax，所述液 位控制模块向主墨泵发出关断指令；

供液压力控制模块，用以接收气压传感器的压力P₀，所述供液压力控 制模块计算P₀与标准大气压之差dp，计算产生与dp等值压强所需的 液位高度差dv，通知所述液位控制模块相应改变控制液位上限至 Vmax-dv，使对应P₀-P_ve仍等于Pmax，改变控制液位下限至Vmin-dv， 使对应P₀-P_ve仍等于Pmin-dp，所述喷墨打印头喷孔处的墨水压强 P₀-P_ve仍始终处于Pmin到Pmax之间，保证所述喷墨打印头能正常工作。

本发明的技术构思为：避免使用真空泵，提升了整个系统的可靠 性，由供墨系统输出清洗打印头喷孔所需的短时间、大压差的脉冲冲 击，以费墨较少的代价实现较好的清理效果。

本发明的有益效果主要表现在：1，不使用真空泵，没有连续运转 部件，提高了系统可靠性；2，基于大气压强，通过检测和补偿处理， 具有更好的墨水压强稳定性和更高的精度；3，高压脉冲式冲洗喷孔， 清洗效果好，且节约墨水。与直接使用同一墨泵冲洗相比，节约墨水 90％以上。

附图说明

图1是现有的连续供墨系统的示意图。

图2是本发明的喷墨打印头供墨和清洗系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图2，一种喷墨打印头供墨和清洗系统，包括一级墨盒d、 二级墨盒a和喷墨打印头g，所述一级墨盒d通过主墨泵b、过滤器c 与二级墨盒a连通，所述二级墨盒a内安装液位传感器e，所述液位 传感器c与反馈控制模块f连接，所述反馈控制模块f与主墨泵b连 接，所述二级墨盒a通过供墨通道与喷墨打印头g连通，所述二级墨 盒设a有与大气连通的通气管，所述喷墨打印头g喷孔处比所述二级 墨盒a的最高液位处要高；所述二级墨盒a的底部设有辅助出液口， 所述出液口上连接辅助出液管，所述辅助出液管上安装附加墨泵i，所 述供墨通道包括出口管和输出管，所述出口管上安装电磁阀h，所述 出口管一端与二级墨盒连通，出口管另一端与输出管一端连通，所述 输出端另一端与喷墨打印头连通，所述辅助出液管与所述出口管另一 端连通，且所述辅助出液管和出口管的直径Φ2均大于所述输出管的 直径Φ1。

进一步，所述辅助出液管和出口管的直径Φ2相等且为所述输出 管的直径Φ1的两倍以上。

所述供墨和清洗系统还包括用于检测大气压强P₀的气压传感器， 所述气压传感器与反馈控制模块连接所述喷墨打印头喷孔处与所述二 级墨盒的液面的高度差为ve，高度差ve对应的墨水压强差为P_ve，所 述喷墨打印头喷孔处的墨水压强为P₀-P_ve，在标准大气压下，以所述喷 墨打印头喷孔处为基准的液位下限值为Vmin，液位上限值为Vmax， 所述喷墨打印头在P₀-P_ve处于Pmin到Pmax之间时都能正常工作，所 述反馈控制模块包括：

液位控制模块，用以接收液位传感器的信号，ve趋近于Vmin时P₀-P_ve趋近于并达到最小值Pmin，所述液位控制模块向主墨泵发出启动供墨 指令，ve趋近于Vmax时P₀-P_ve趋近于并达到最大值Vmax，所述液 位控制模块向主墨泵发出关断指令；

供液压力控制模块，用以接收气压传感器的压力P₀，所述供液压力控 制模块计算P₀与标准大气压之差dp，计算产生与dp等值压强所需的 液位高度差dv，通知所述液位控制模块相应改变控制液位上限至 Vmax-dv，使对应P₀-P_ve仍等于Pmax，改变控制液位下限至Vmin-dv， 使对应P₀-P_ve仍等于Pmin-dp，所述喷墨打印头喷孔处的墨水压强 P₀-P_ve仍始终处于Pmin到Pmax之间，保证所述喷墨打印头能正常工作。

本实施例中，使二级墨盒内部空腔与大气连通，这样二级墨盒液 面处的气压为大气压强。记二级墨盒液面与打印头喷孔间的高差为 -ve(对应的压强差为Pve)，大气压强为P₀，显然打印头喷孔处的墨 水压强为P₀-P_ve。二级墨盒液面位置由反馈-控制逻辑f保持恒定。

在具体打印头允许的墨水压强偏差较大时，不考虑大气压强P₀的变化，本发明通过调整二级墨盒的安装位置，改变-ve，即可保证打 印头喷孔处能获得合适的墨水压强。

进一步地，考虑海拔和气候环境对大气压的影响，当具体打印头对 墨水压强精度要求较高时，可以在系统中增加一个气压传感器用于检 测大气压强P₀，相应地通过反馈-控制逻辑f调整-ve的上下限值， 使打印头喷孔处的墨水压强P₀-Pve仍处在允许的限值区间内。

电磁阀h具有比墨泵i更好的频率响应特性，能在50毫秒以下的 时间内完成打开或关闭操作。电磁阀h平时处于打开状态，墨水能自 由流过，不影响打印头对墨水的一般需求。

在需要清理打印头喷孔时，先启动墨泵i，延时若干秒至墨泵电 机达到额定转速，泵输出额定功率。根据设计，图中辅助出液管和出 口管的直径Φ2大于2倍输出管的直径Φ1，因此墨泵i的输入和输出 管道经由电磁阀h和二级墨盒处于短路状态，只有很微弱的压强会传 递到打印头处，因此在这段时间内不会有大量墨水从打印头喷孔流出 造成浪费。

突然并闭电磁阀h，持续较短时间后再打开。由于墨泵i已经处于 额定输出工况，电磁阀h的瞬间关闭将使打印头喷孔处获得一次脉冲 式的高压墨水冲击。该脉冲宽度取决于电磁阀h的并闭时长，压强取 决墨泵i的额度输出。重复短时并闭后再打开电磁阀h的动作，可以 对打印头喷孔进行多次重复清洗。清洗结束后并闭墨泵i。

电磁阀h具有常见的内部结构，其打开或关闭瞬间由于内部腔体 容积变化，产生的压力波动传导到打印头喷孔处，可能出现空气倒吸 回喷孔现象，根据上述流程，关闭墨泵i之前电磁阀h已经处于的打 开状态，如前所述，墨泵i的输入和输出管道经由电磁阀h和二级墨 盒处于短路状态，但仍有很微弱的压强会传递到打印头处，这部分压 强能抑制这种压力波动，阻止空气倒吸入喷孔。

关于实施例的关键技术参数：

打印头型号：XAAR XJ128压电打印头，额定供墨压力100.9KPa ±0.5％；

辅助出液管和出口管的直径Φ2为输出管的直径Φ1的两倍；

清洗压强峰值0.22MPa，谷值0.19MPa，单次清洗时间300ms；

标准大气压下，以打印头喷孔处为基准的二级墨盒液位上限-15 mm，下限-65mm；打印头喷孔处墨水压强上限101175Pa，下限 100675Pa，压强波幅±0.25％；

大气压强为标准大气压的95％时，以打印头喷孔处为基准的二级 墨盒液位上限492mm，下限442mm；大气压强为标准大气压的102％ 时，以打印头喷孔处为基准的二级墨盒液位上限-218mm，下限-268 mm。