用于液相墨再循环系统的废墨回收装置

摘要

本发明涉及从喷墨印刷装置接收净化墨的墨回收容器。墨回收容器中的墨润湿设置在回收容器中的带孔膜并流入流动通道。施加于被设置为与流动通道流体连通的端口的负压从流动通道撤回墨以用于所述喷墨印刷装置中，同时润湿膜中孔的墨阻止空气流入流动通道。

说明书

技术领域

本发明大体涉及供应液体并从装置回收液体的系统，且尤其涉及被配置为供应液相墨到喷墨印刷装置内的储墨器并且从关联于喷墨印刷装置的容器回收液相墨的喷墨印刷机。

背景技术

液体运送系统被人们所熟知且被用于许多应用中。在机器中运送液体的一种具体应用是在印刷机中墨的运送。墨的普通例子包括水性墨和相变墨或者固相墨。水性墨在用于成像操作之前储存时会保持液体形式。固相墨或相变墨往往具有固相形式，为有青色、黄色、品红和黑色的颜色墨的墨球或者墨条，将固相墨或相变墨经印刷机的供料通道的开口插入该供料通道中。在将墨条进给至印刷机中之后，通过重力或机械促动器的驱动墨条被推至印刷机的加热器组件。加热器组件包括加热器与熔化板。将电能转化为热量的加热器被放置在熔化板附近，以将熔化板加热到使与熔化板接触的墨条熔化的温度。熔化板可以被定向为将熔融墨滴入储墨器，并且储存在储墨器中的墨在等待后续使用时继续被加热。

每个有颜色的液相墨的储墨器可以被流体联通于喷墨印刷装置。液相墨从储墨器被抽取到喷墨印刷装置的支管。当喷墨印刷装置中的喷墨器将墨喷射到接收介质或成像部件上时，喷墨器中隔膜的动作从支管中抽拉墨。喷墨器可以是由带有驱动信号的控制器有选择地激活的压电装置。

通常使用在储墨器与一个或更多喷墨器之间运送墨的导管可以被称为“脐带”。脐带可以被用作在墨供应储墨器与喷墨印刷装置之间运送液相墨的流体联接。脐带可以包含运送诸如墨等液体的一个或许多单独的通道。例如，典型现有技术的脐带组件包括一个或更多由诸如受挤压的硅树脂等柔韧材料形成的导管。在操作中，将脐带中的通道填充墨以便避免将空气泡插入喷墨印刷装置。空气泡悬浮在供应喷墨印刷装置的墨中可以导致在成像操作中喷墨器不能启动。

在维护和清洁操作中，喷墨印刷装置内的墨可以经喷墨器被净化。可以使用容器或捕集器捕获并持有净化墨。在净化操作之后，通过已应用负压源的另一脐带从容器中吸墨可以将容器清空。在现有技术印刷机中，净化墨在将其从容器中移除之后就将其丢弃。通过使将被当作废物丢弃的墨能再利用，净化墨的收集和转移使喷墨印刷机的操作更有效率。

发明内容

在一个实施方式中，已经开发了墨回收容器。所述墨回收容器包括：具有形成墨收集容积腔的前壁、后壁和底壁的槽、放置在所述墨收集容积腔内将所述墨收集容积腔划分为收集储墨器和流动通道的膜以及端口。所述膜具有预定尺寸和预定可湿性的孔。所述端口延伸过所述后壁以便经过所述端口能实现与所述流动通道的流体连通，以使所述墨收集容积腔中的墨能响应所述膜的一部分接触所述墨而润湿所述膜，并能使产生在所述端口的负压将所述墨收集容积腔中的墨吸拉经过所述流动通道到达所述端口。在一种实施方式中，所述膜被水平定位在所述墨收集容积腔内且所述膜将所述墨收集容积腔划分为上部与下部。在另一种实施方式中，所述膜被垂直定位在所述墨收集容积腔内且所述膜将所述墨收集容积腔划分为前部与后部。

在另一实施方式中，已经开发了喷墨印刷设备。所述喷墨印刷设备包括具有多个喷墨器的喷墨印刷装置，所述喷墨印刷装置被配置为从所述喷墨器净化墨，被配置为供应墨到所述多个喷墨器的储墨器，具有形成墨收集容积腔的前壁、后壁和底壁的槽，设置在所述墨收集容积腔内将所述墨收集容积腔划分为收集储墨器与流动通道的膜，以及延伸过所述后壁的端口以使经过所述端口实现与所述流动通道的流体连通。所述槽被放置靠近于所述多个喷墨器以接收经过所述多个喷墨器净化的墨。所述膜具有多个具有预定尺寸的孔，该预定尺寸的孔在由墨润湿所述膜时建立让墨流动经过所述膜的第一压强与让空气流动经过所述膜的第二压强。所述第二压强的量级大于所述第一压强的量级。在一种实施方式中，所述喷墨印刷设备为按需喷墨设备。

附图说明

图1A是墨回收容器的前视图，可以将该墨回收容器可操作地连接于喷墨印刷装置以从该喷墨印刷装置收集净化墨。

因1B是墨回收容器的后视图，可以将该墨回收容器可操作地连接于喷墨印刷装置以从该喷墨印刷装置收集净化墨。

图2是墨回收容器的剖视图，其包括与所述容器垂直定向的带孔膜。

图3是墨回收容器的剖视图，其包括与所述容器水平定向的带孔膜。

图4是墨回收容器的剖视图，其可操作地连接于喷墨印刷装置。

图5是墨回收容器的可替换实施方式的剖视图，其可操作地连接于喷墨印刷装置。

图6是墨回收容器的剖视图，其包括带有临近带孔膜设置的孔的壁。

图7是包括放置在容器中的两带孔膜的墨回收容器的视图。

图8是包括成角度后壁的墨回收容器的视图。

图9是包括挡板部件的墨回收容器的视图。

具体实施方式

为了大体理解公开于此的本系统和方法的环境以及该系统与方法的细节，附图被用于参考。在附图中，相似的参考数字贯穿全文用于指代相似的元件。如这里所使用的，术语“可湿性”指的是固相材料能使诸如液相墨等液体在该材料表面扩散的性质。相关的术语“润湿”指的是当液体接触所述材料的一部分时液体在该材料表面上扩散的过程。在带孔材料中，润湿过程在液体扩散时将所述材料中的孔填充液体。在所述液体填充了所述材料中的某些或全部孔之后，所述材料被称为“润湿了的”。可润湿材料是能使液体与所述材料表面的一部分直接接触并在所述表面的剩余部分扩散的那些材料。高度可润湿材料可以指当其接触水性液体时是亲水的，并且在其接触非水性液体时是亲液的。术语“弯液面力”指的是诸如墨等液体对跨越液体路径设置的材料开口(诸如膜中的孔)周围材料的吸引力。弯液面力保持所述孔中的液体直到更高量级的压强破坏了对所述膜材料的液体吸引力并且将气体吸拉过所述孔。因此，润湿了的膜具有填充了具有弯液面力的液体的孔。当跨越湿润了的孔的压强保持在破坏弯液面的压强之下时，所述润湿了的孔能将液体吸拉过所述膜的所述孔，同时阻止了气体通过所述膜。

术语“导管”指的是具有通道或腔管的本体，经该通道或腔管来运送液体或气体。如这里使用的，“净化”指的是由喷墨印刷装置执行的强制将墨从喷墨器排出的维护过程。净化可以通过施加气压到喷墨印刷装置的喷墨器或者通过施加吸力到喷墨器来执行。净化往往被用于移除每次相变墨从固相熔化为固相时在喷墨印刷装置内的导管中形成的气泡。净化也可以被用于清除来自喷墨器的污染物。术语“净化墨”指的是在净化操作期间被排出的墨。净化墨不是朝着图像接收表面喷射，而是沿着喷墨印刷装置的面留下。

图1A和图1B分别描述了与墨回收容器150相连的喷墨印刷装置100的前视图和后视图。喷墨印刷装置100包括设置在喷墨印刷装置前面104上的多个喷墨器。喷墨印刷装置100可以是匹配接收从多个喷墨器喷射的墨的图像接收器的宽度的全宽(full-width)装置，或者可以覆盖图像接收器的部分宽度。印刷装置100的宽度也可以比图像接收器的宽度更宽，诸如以便使用多余的喷墨器列。储墨器108容纳与多个喷墨器流体连通的墨供应源。储墨器108与喷墨器的各种实施方式可以使用不同的墨，包括相变墨、水性墨、溶剂基墨、紫外线可固化墨等等。当喷墨器运行时，通气孔112使储墨器108中的压强相等，在运行中允许储墨器108中容纳的墨补充喷墨器。虽然图1B的通气孔112从喷墨装置100的后部延伸，在可替换的实施方式中该通气孔可以被设置在不同的位置。墨端口118让来自外部墨供应源(未图示)的墨能进入储墨器108。墨端口118可以被流体连通于诸如柔韧脐带之类的导管。墨端口118可以包括诸如止回阀之类的单向阀以允许墨进入储墨器108，同时阻止墨从墨端口118流出。在某些实施方式中，负压源也可以经墨端口118将负压施加到储墨器108。

墨回收容器150被设置以在净化期间收集从喷墨印刷装置100排出的墨，并将该墨返回以便印刷装置100使用。墨回收容器150包括带有墨收集容积腔的容器，该容积由前壁158、底壁162和后壁166组成。墨回收容器150可以进一步包括覆盖部分墨收集容积腔的顶部件(为清楚起见而将其省略)，以及在墨收集容积腔上的使净化墨能从喷墨印刷装置100流入墨收集容积腔的开口。读者应该理解到对于所有结构，例如通过对底面或后面的成型或折叠或者通过装配单独的零件，使各面形成了具有容器容量的容积腔。在图1A和图1B的实施方式中，在单个净化操作中，墨回收容器150中的墨收集容积腔足够容纳来自喷墨印刷装置100的所有净化墨。前壁158延伸超过喷墨装置100前面104的前部，以让净化墨能沿方向144从印刷装置流下并进入墨回收容器150。流动通道178沿着后壁166的长度延伸。端口174延伸通过后壁166。端口174与流动通道178流体连通。在图1B的实施方式中，端口174被放置在后壁166的中心，与墨回收容器150的每个末端是等距的。如下面更详细地描述的那样，经过端口174施加的负压可以经过端口174撤回墨回收器150中的墨。

图1A和图1B中描述的示例喷墨印刷装置100和墨回收容器150描述了喷墨印刷装置和墨回收容器的一个实施方式的外观图。以下附图更详细地描述了墨回收容器以及墨回收容器与喷墨印刷装置组合的各种实施方式。

图2描述了适合收集和回收来自喷墨印刷装置净化的墨的回收容器200的一个实施方式。墨回收容器200包括由前壁258、底壁262和后壁266组成的墨收集容积腔。在图2的实施方式中，单个结构部件形成前壁258与底壁262，尽管在可替换的墨容器中的壁可以包括连接在一起的单独结构部件。

带孔膜270延伸通过墨回收容器200，将墨收集容积腔划分为如此处看作为储墨器208的前部与如此处看作为流动通道278的后部。在一个实施方式中，带孔膜270由具有多个孔的金属片形成，所述多个孔穿过所述金属片形成，所述金属片基本设置为二维结构。带孔膜270也可以由带孔的聚合物材料形成。收集储墨器208容纳净化墨224。净化墨224可以通过带孔膜270进入流动通道278，如箭头216所示。图2的实施方式描述了放置于净化墨224与带孔膜270之间的可选过滤层272。过滤层272由诸如毡等纤维材料的三维模型形成，但其他过滤材料也可以使用。过滤层272被配置为阻止净化墨中的颗粒污染物通过该层以及堵塞带孔膜270中的孔。

净化墨湿润过滤层272与带孔膜270。选择过滤膜272与带孔膜270的材料和结构以促进由收集储墨器208中的墨224对过滤层272与带孔膜270的润湿。响应于净化墨224接触过滤层272与带孔膜270表面的一部分，可润湿的过滤层272与带孔膜270能使净化墨224润湿带孔膜270与过滤层272的整个表面面积。因此，甚至在诸如墨液面低或者墨回收容器200呈角度倾斜之类墨224不接触孔的情况下，墨224也可以润湿膜270中的孔。

在图2的示例中，带孔膜270与过滤层272被以实质上垂直的方向示出。如这里使用的，垂直的方向意思是带孔膜270与过滤层272被定向为与墨回收容器200中的后壁266近似平行。更一般地来讲，垂直的方向描述了与垂直于后壁相比通常更平行于后壁的方向。与底壁或后壁呈大约45°方向或者与底壁及后壁呈大约45°方向可以为描述为是垂直的。所述膜与过滤层被描述为平的但也可以是诸如增加暴露表面面积的弯曲形状之类的其他形状。

运行中墨回收容器200可以以各种角度倾斜。图2中，收集储墨器208中的墨224与过滤层272和带孔膜270接触。当墨润湿带孔膜270中的孔时，墨与带孔膜270之间的表面张力在每个孔中形成阻止空气和墨流过该润湿的孔的弯液面。穿过膜270形成的孔的预定尺寸能使以第一量级所施加的压强按方向216将墨拉过膜270。以第二更大量级所施加的压强将空气拉过膜270。润湿膜270的孔的墨224的弯液面力与阻止墨通过膜270相比更阻止空气通过膜270，建立了大于将墨拉过该膜所需要的压强量级的将空气拉过膜270所需要的压强量级。在图2的示例中，膜270包括直径约为10μm的孔，然而可替换的膜可以具有更大或更小直径的孔。某些范例实施方式可以包括直径范围从1μm到100μm的孔。所选的孔尺寸建立的负压量级在约0.1psi时撤回墨，同时撤回空气通过润湿了的孔的墨弯液面所需要的负压量级约为0.5psi，然而各种不同的墨和孔尺寸可以导致不同的弯液面力。

运行中，沿方向216被拉过膜270的墨进入流动通道278。端口274与流动通道278流体连通，且可以将负压经端口274与经导管(未示出)施加以从墨回收容器200经端口274回收墨。如上所述，负压的第一量级足够沿方向216将墨经过滤层272与带孔膜270撤回，同时也阻止了空气流过膜270。该压强级阻止了在通过流动通道278与端口274的回收墨中形成气泡。包括蠕动泵与往复泵的其他各种负压源也可以供应适当量的负压以回收拉过膜270几乎没有气泡的墨。一个或更多与墨回收容器200流体连通的喷墨印刷装置可以使用回收墨。

图3中示出了墨回收容器300的可替换结构。墨回收容器300包括前壁358、底壁362、后壁366、带孔膜370、过滤层372和端口374。带孔膜370将墨收集容积腔分割为如这里所见为收集储墨器308的上部与如这里所见为流动通道378的下部。如同图2的实施方式，收集储墨器308中的墨324润湿膜370中的孔且足够的负压可以将墨沿方向316从收集储墨器拉到流动通道。在图3的实施方式中，膜370被以水平方向放置，而且过滤层372被以水平方向放置以防止墨324中的污染物阻塞膜370中的孔。如这里所使用的，带孔膜的水平方向指的是带孔膜被定向为近似平行于墨回收容器300中的底壁362。更一般地来讲，水平定向描述的是与垂直于底部相比一般更平行于底部的方向。与底壁或后壁成大约45°角的方位或者与底壁和后壁成大约45°角的方位可以被描述为是水平的。带孔膜可以处于各种其他在墨回收容器中允许墨润湿带孔膜并允许墨在负压下通过带孔膜而防止空气通过带孔膜的方位。

墨324的表面张力将墨拉过膜370与过滤层372的表面并润湿形成在膜370中的孔。墨324甚至在诸如墨回收容器300成角度倾斜时墨324不接触膜370的整个表面的情况下也可以润湿膜370的整个表面。与图2相似，润湿膜370的孔的墨324的弯液面力与阻止墨通过膜370相比更能阻止空气通过膜370。通过膜的空气在回收墨中形成气泡。因此，经过端口374所施加的适当级别的负压经过流动通道378回收墨，同时防止气泡形成在回收墨中。

图4描述了喷墨印刷装置400的剖视图，其可操作地连接于墨回收容器450。喷墨印刷装置400包括多个喷墨器404、储墨器408、通气孔412和墨端口418。通气孔412以高于储墨器408中容纳的墨406的位置延伸进入储墨器408。墨端口418能使外部墨源(未示出)将墨抽到储墨器408。诸如墨脐带或诸如此类的导管可以将墨端口418连接到墨源。可以将导管流体联接到止回阀，该止回阀能使墨源将墨抽吸通过墨端口418，同时防止储墨器408中的空气和墨进入导管。喷墨印刷装置400周期性地将墨406的部分或全部经过多个喷墨器404净化，如箭头430所示净化墨流下喷墨印刷装置400进入墨收集容器450。

墨回收容器450包括前壁458、底壁462、后壁466、带孔膜470、过滤层472和墨端口474。前壁458、底壁462、带孔膜470和过滤层472形成了容纳净化墨454的墨收集容器452。后壁466、带孔膜470、过滤层472形成流体联接于墨端口474的流动通道478。墨回收容器450处于靠近喷墨印刷装置400的位置。前壁458延伸过多个喷墨器404以使来自储墨器408的净化墨流入墨收集容器452。

响应于经过端口474所施加的负压，净化墨454沿方向434通过过滤层472与带孔膜470进入流动通道478。然后回收墨经端口474流到用于将墨经过墨端口418供应到储墨器408的外部墨源。如上所述，甚至在净化墨的水平面没有覆盖过滤层472和带孔膜470的整个表面时，净化墨454的表面张力也会润湿过滤层472与带孔膜470。甚至在净化墨只是部分填充收集容器452或者在诸如在运行中将墨回收容器450以一定角度倾斜的情况下将净化墨不均匀地分布时，经端口474施加的负压也可以回收净化墨454。

图5描述了喷墨印刷装置500与墨回收容器550的可替换结构。图5中，墨回收容器550被放置为与储墨器408可选择地流体连通。流体路径574延伸过后壁466以将流动通道478放置为与单向阀528流体连通。并入后壳576中的流体路径574被放置为紧挨着后壁466以使墨沿方向534从流动通道478流入单向阀528。单向阀528被进一步流体连接于储墨器408。这里单向阀528被表示为包括球532的止回阀，球532通过重力被偏置在闭合位置，阻止储墨器408中的墨406经单向阀528流入墨回收容器550。

运行中，经通气孔412所施加的负压在储墨器408中形成部分真空。止回阀(未示出)可以临时性地关闭墨端口418，同时施加负压来帮助在储墨器408中形成部分真空。在可替换的结构中，负压可以经过墨端口418施加且螺线管(未示出)可以密封通气孔412以在储墨器408中形成部分真空。该部分真空迫使球532离开闭合位置，并经流体路径574施加负压到流动通道478。容纳在收集储墨器452中的净化墨454沿方向534流过过滤层472、膜470、流动通道478、流体路径574和单向阀528。回收墨随后进入储墨器408，在储墨器408中，墨406可以通过喷墨器404用于印刷。单向阀528在没有负压时关闭，阻止了墨406从储墨器408流入墨回收容器550。通气孔412所施加的负压量级足够打开单向阀528并将墨从墨回收容器抽到储墨器408中，同时也足够小以防止空气随净化墨通过膜470。

图4和图5描述了可操作地连接于墨回收容器的喷墨印刷装置的两个范例结构。任何这里呈现的各种墨回收容器与以相似方式作用的墨回收容器可以被设置为从喷墨印刷装置收集和回收净化墨。在另一结构中，可以将墨回收容器与喷墨印刷装置分开安置。当被分开安置时，墨回收容器与喷墨印刷装置在净化操作中可以有选择地彼此啮合以使喷墨印刷装置将墨净化进入墨回收容器。墨回收容器和喷墨印刷装置在成像操作中可以不啮合。

图6描述了墨回收容器600的另一实施方式。与上述墨回收容器相似，墨回收容器600包括由前壁658、底壁662和后壁664形成的墨收集容积腔，以及将墨收集容积腔划分为收集储墨器608与流动通道678的带孔膜670。这里看到的位于墨回收容器600一端的端口674延伸过后壁664并可以施加负压以回收容纳在墨回收容器的墨。图6的实施方式包括被邻近于墨收集容器608中的膜670设置的额外的壁624。壁624包括诸如孔628之类的多个孔，孔628让容纳在收集储墨器608中的墨能流入这里剖视图所示的形成于壁624与带孔膜670之间的空间632。选择空间632的尺寸和形状来促进墨粘附于带孔膜670与面向带孔膜670的壁624的面。如上所述，甚至在收集储墨器608中墨的水平面低于膜670的整个高度时，容纳在收集储墨器608中的墨与膜之间的表面张力也能使墨润湿膜670中的孔。壁624通过在墨接触膜670时为墨粘附提供额外的表面从而促进润湿过程。壁624与膜670之间墨的毛细管作用迫使墨从底壁662向上，使得墨润湿带孔膜670的整个高度。墨回收容器600可以以与前述墨回收容器相似的方式运行。可以将图6所示包括孔628的壁624与包括图2-3及图7-9所示的范例实施方式的其他墨回收容器的实施方式结合。

图7描述了墨回收容器700的另一实施方式，其包括前壁758、底壁762和后壁766。墨回收容器700包括放置在将收集储墨器708与流动通道(未示出)分隔开的分隔壁772上的开口处的两个带孔膜770A与770B。分隔壁772的实心部分几乎是不渗透水和空气的，且膜770A与770B覆盖了墨回收容器700的部分宽度。分隔壁772的开口与膜770A和770B处于各个分隔壁772末端的位置。

容纳在收集储墨器708中的墨润湿带孔膜770A和770B，允许经过端口774施加负压以回收容纳在墨回收容器700中的墨。在带孔膜770A与770B被润湿后，在墨回收容器成角度倾斜的情况下墨可以汇聚(pool)并与两个膜中的一个接触。将汇聚的墨经过放置在分隔壁772任一末端的膜770A和770B中的一个回收。墨回收容器700的各种修改可以包括带有带孔膜的额外开口，以及可以将膜沿着分隔壁的各种位置放置。分隔壁772可以被垂直、水平或以允许经过端口774回收容纳在墨收集容器中墨的任何其他角度定位。其他墨容器的实施方式可以包括两个或更多的如图2-3、图6和图8-9所示范例实施方式的带孔膜。

图8描述了墨回收容器800的另一实施方式，其包括前壁858、底壁862、后壁866、带孔膜870和端口874。墨回收容器800包括从后壁866的任一侧端朝前壁858的侧端向外延伸的两个成角度后壁868A与868B。前壁858、底壁862、后壁866与成角度壁868A-868B形成了收集储墨器808。墨收集储墨器808被配置为容纳通过带孔膜870到与端口874流体连通的流动通道(未示出)的净化墨。在墨回收容器800中的成角度壁868A与868B被配置为将收集储墨器808中的净化墨导向膜870与端口874。在一种结构中，墨回收容器800与放置在前壁858之下的端口874一起定位以使在成角度壁868A与868B引导墨流向端口874时重力迫使墨流向端口874。净化墨流向带孔膜870，且带孔膜870可以具有比能使经收集的墨流向端口874的可替换实施方式中的带孔膜宽度更短的宽度。可以将图8中描述配置的成角度壁与包括图2-图3、图6-7和图9所示的范例实施方式的其他墨回收容器的实施方式结合。

图9描述了墨回收容器900的另一实施方式，其包括前壁958、底壁962、后壁966、带孔膜970和端口974。图9的实施方式包括被设置在带孔膜970到前壁958之间的挡板部件964A、964B、964C和964D。挡板部件964A-964D、前壁958、底壁962和后壁966形成多个分开的墨收集储墨器908A、908B、908C、908D和908E。墨收集储墨器908A-908E中的每一个被配置为容纳通过带孔膜970到与端口974流体连通的流动通道(未示出)的净化墨。虽然图9描述了单个带孔膜970，但其他墨回收容器结构可以包括用于一个或更多墨回收容器的分开的带孔膜。

墨收集储墨器908A-908E之间的挡板部件964A-964D限制墨横向流过墨回收容器900。当墨回收容器900成角度倾斜时，墨可以流向墨回收容器900的一端。挡板部件964A-964D限制了墨可以横向流动的距离。虽然图9描述了四个挡板部件964A-964D，可替换的结构可以使用更少或更多数量设置在不同位置的挡板部件以形成分开的墨收集储墨器。也可以将挡板部件与包括图2-图3及图6-8所示范例实施方式的其他墨回收容器的实施方式结合。