申请/专利权人：纪州技研工业株式会社

申请日：2018-09-07

公开（公告）日：2020-10-23

公开（公告）号：CN110091609B

主分类号：B41J2/17(20060101)

分类号：B41J2/17(20060101)

优先权：["20180129 JP 2018-012295"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.23#授权;2019.08.30#实质审查的生效;2019.08.06#公开

摘要：本发明提供一种能够抑制墨水溶剂的消耗量、且将价格上升及装置的大型化限于最小限度的喷墨打印机。本发明中，具备将墨盒2内的气压保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值的溶剂蒸发抑制机构10。溶剂蒸发抑制机构10构成为包括：管5i，其安装于墨盒2的主体21或盖22；以及止回阀58，其配置于该管5i的中途且在管内的气压超过规定的值时打开，将墨盒2内的气压保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值，由此，抑制墨水溶剂蒸气向大气中排出。

主权项：1.一种喷墨打印机，其特征在于，具备：墨盒，该墨盒对墨水进行贮存；打印头，该打印头将从该墨盒供给的墨水朝向被打印物的表面喷射；沟槽，该沟槽对从该打印头喷射出的墨水中没有用于打印的墨水进行回收；泵，该泵从所述墨盒朝向所述打印头转移墨水，并且朝向所述墨盒转移由所述沟槽回收的墨水；溶剂蒸发抑制机构，该溶剂蒸发抑制机构由管和止回阀构成，将所述墨盒内的气压保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值，所述管安装于所述墨盒，所述止回阀配置于该管的中途且在管内的气压超过规定的第一值时打开；以及支管，该支管以绕过所述止回阀的方式安装在所述管上，并且，在该支管上配置有开闭阀，在所述管内的气压超过规定的第二值时，打开所述开闭阀，所述支管将所述墨盒内的墨水溶剂蒸气向外部排出。

全文数据：喷墨打印机技术领域本发明涉及连续式喷墨打印机，更详细而言，涉及具备抑制由沟槽回收的墨水溶剂蒸发的机构的喷墨打印机。背景技术连续式喷墨打印机中，从打印头的喷嘴喷射出的墨滴中用于打印的墨滴偏转飞行而向被打印物的表面喷射。另一方面，没有接受飞行轨道修正的与印字无关的墨滴被收纳于沟槽，经由回收管而回收到墨盒中。向墨盒回收的墨水与空气一起运输，其中，空气从墨盒中排出。但是，喷墨打印机中使用的墨水通常使用甲基乙基酮等挥发性高的溶剂，因此，在向墨盒回收时，相当量的溶剂蒸气向大气中排出，墨水的粘度升高。另一方面，为了维持打印的品质，需要将墨水的粘度保持在一定的范围内。以往，将对墨水溶剂进行收纳的盒与墨盒分开设置，补给因蒸发而向大气中排出的墨水溶剂，由此，保持墨水的粘度例如参照专利文献1。但是，由于墨水溶剂的价格较高，所以溶剂补给成为导致打印成本上升的原因。除了上述的补充墨水溶剂的方法以外，还提出了为了抑制墨水溶剂朝向大气中排出而将墨水溶剂的蒸气液化来进行回收的方法例如参照专利文献2。专利文献2中记载的方法中，使用珀尔帖元件等热电冷却模块，使从墨盒排出的墨水溶剂的蒸气液化，然后，使其返回到墨盒。专利文献专利文献1：日本特开平6-166185号公报专利文献2：日本特开平10-86410号公报发明内容根据专利文献2中记载的方法，能够对排出到大气中的墨水溶剂蒸气的多半进行回收。但是，由于热电冷却模块的价格高，所以成为导致打印机的价格上升的原因，此外，由于需要确保热电冷却模块的设置位置，所以也成为导致打印机大型化的原因。本发明是鉴于像这样的现有的问题点而实施的，其目的在于，提供一种能够抑制墨水溶剂的消耗量、且将价格上升及装置的大型化限于最小限度的喷墨打印机。为了达成上述目的，本发明所涉及的喷墨打印机的特征在于，具备：墨盒，该墨盒对墨水进行贮存；打印头，该打印头将从该墨盒供给的墨水朝向被打印物的表面喷射；沟槽，该沟槽对从该打印头喷射出的墨水中没有用于打印的墨水进行回收；泵，该泵进行从所述墨盒朝向所述打印头转移墨水以及朝向所述墨盒转移由所述沟槽回收的墨水；以及溶剂蒸发抑制机构，该溶剂蒸发抑制机构将所述墨盒内的气压保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值，所述溶剂蒸发抑制机构由管和止回阀构成，该管安装于所述墨盒，该止回阀配置于该管的中途且在管内的气压超过规定的第一值时打开。在此，优选为，在所述管上以绕过所述止回阀的方式安装有支管，并且，在该支管上配置有开闭阀，在所述管内的气压超过规定的第二值时，打开所述开闭阀，将所述墨盒内的墨水溶剂蒸气向外部排出。优选为，所述墨盒由盒主体和盖构成，该盒主体的上表面敞开并对墨水进行贮存，该盖以密闭的状态将该盒主体的上表面覆盖。优选为，在从所述墨盒向所述打印头转移的墨水的压力超过规定的第三值时，判断为墨水的粘度升高，从而向所述墨盒补给墨水溶剂。如果使用本发明所涉及的墨水溶剂的蒸发抑制机构，则会将墨盒内的气压保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值，由此，能够抑制墨水溶剂蒸发，从而抑制溶剂消耗。本发明中，作为抑制墨水溶剂蒸发的机构，只需要在被密闭的墨盒的主体或盖上安装管并在该管上配置止回阀即可，因此，能够将打印机的成本上升和装置的大型化限于最小限度。附图说明图1是本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机的配管图。图2是表示本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机的控制系统的构成的框图。图3是表示乙醇的蒸气压曲线的图表。图4是对本发明的实施方式的效果进行说明的图表其1。图5是对本发明的实施方式的效果进行说明的图表其2。符号说明：1-喷墨打印机；2-墨盒；3-打印头；4-泵；5、5a～5j-管；9-控制器；10-溶剂蒸发抑制机构；21-盒主体；22-盖；41～44-隔膜单元；51-沟槽；52～54-过滤器；55-缓冲器；56、58-止回阀；57-节流阀；61～66-开闭阀；67-墨水排出阀；71、74-压力传感器；72-温度传感器；73-液面检测传感器；81、82-补给盒；83-凝聚盒；91-CPU；92-ROM；93-RAM；94-输入显示面板；95-存储装置；96-总线；I-墨水。具体实施方式以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的喷墨打印机进行说明。＜喷墨打印机的构成＞图1中示出本实施方式所涉及的喷墨打印机的配管图。另外，图2中示出上述打印机的控制系统的框图。如上所述，本发明的主要目的在于抑制墨水溶剂蒸发，因此，图1及图2中，省略了与抑制墨水溶剂蒸发无关的打印关联部件。如图1的配管图所示，喷墨打印机以下，简称为“打印机”1构成为包括：墨盒2，其对墨水I进行贮存；打印头3，其将墨水喷出而对被打印物的表面进行打印；泵4，其将墨水输出；管5a～5j以下，也总称为“管5”，它们将这些部件连结起来；开闭阀61～66，它们配置于管5的中途且对管进行开闭；传感器71～74，它们对墨水的各种状态进行检测；以及盒81及82，它们用于墨水及溶剂的补给。如图2所示，打印机1的动作通过控制器9来控制。因此，在控制器9的输入侧连接有图1中示出的传感器71～74，在输出侧连接有对泵4进行旋转驱动的马达45以及进行管5开闭的开闭阀61～66。以下，对各部件进行说明。墨盒2构成为包括：长方体状的盒主体21，其由强化塑料等制作且上表面敞开；以及平板状的盖22，其同样由强化塑料等制作且设置成将盒主体21的上表面覆盖。如图1所示，在盖22上形成有多个供管5穿过的孔、以及供温度传感器72以及液面检测传感器73穿过的孔。形成于盖22的这些孔与管等之间被密封。这些孔可以设置于盒主体21以及盖22中的任意一方，不过，本实施方式中，从操作的容易度考虑，设置于盖22。使用螺栓螺母等，以夹着衬垫的状态未图示，将盒主体21的开口部与盖22之间紧固，由此，盒主体21与盖22之间被密闭，因此，墨盒2内的溶剂的蒸气不会从间隙向外部泄漏。对打印头3的构成和动作简单地进行说明。喷墨打印机大体分为连续式和请求式，本发明中，采用连续式。连续式喷墨打印机的打印头的构造为众所周知，因此，没有采用附图进行说明。该方式中，使用泵4对墨水进行加压，从设置于打印头3的喷嘴喷射墨水，在喷射出的墨水分离为墨滴的位置使墨滴带电，进而利用偏转电极使带电的墨滴的轨道弯曲，使其冲撞打印面的规定位置，从而形成墨点。连续式打印机中，从打印头3喷射出的墨滴中没有用于打印的墨水被沟槽51回收，通过如后所述的管5c，向墨盒2返回，被再利用。在将墨盒2和打印头3连结起来的管5a的中途配置有泵4，将盒内的墨水转移至打印头3。本实施方式中，作为泵4，使用4个隔膜单元41～44一体化且以1个马达45参照图2对这些隔膜单元进行旋转驱动的隔膜式泵。隔膜单元41用于将墨盒2内的墨水向打印头3转移，另外，隔膜单元42及43用于将由沟槽51回收的墨水向墨盒2转移。另外，隔膜单元44用于使墨水循环而对墨盒2内的墨水进行搅拌，且在将收纳于补给用盒81或82的墨水或溶剂向墨盒2供给时使用。设置于管5a、5c的中途的过滤器52、53以及54除去墨水内的杂质，止回阀56防止墨水逆流。在止回阀56内置有弹簧，通过弹簧的作用而在墨水的压力没有超过规定的值时阻止墨水转移，仅在超过了规定的值时对墨水进行转移。除此以外，在管5上安装有缓冲器55及节流阀57。下文中，对它们的功能进行说明。在管5a、5d、5e、5f以及5g的中途，除了上述的部件以外，还配置有开闭阀61～65以及墨水排出阀67。开闭阀61～65由电磁阀构成，按照图2的控制器的指示，对管5进行开闭而转移墨水，或停止转移。在维护检查打印机1时，墨水排出阀67将残留在管5a中的墨水排出，并以手动开闭。与管5a连接的压力传感器71对在管5a中流动的墨水的压力进行检测。另外，安装于墨盒2的盖22的温度传感器72对墨盒2内的墨水的温度进行检测。安装于墨盒2的盖22的液面检测传感器73使用长度不同的多个导电性棒，通过它们是否电导通来对墨水的液面的高度进行检测。在墨盒的盖22上安装有构成溶剂蒸发抑制机构10的管5i、止回阀58以及开闭阀66。止回阀58的功能与止回阀56的功能相同，另外，开闭阀66的功能与开闭阀61～65的功能相同。安装于管5i的压力传感器74对墨盒2内的气压进行测定。另外，在管5i的前端设置有凝聚盒83，收集通过管5i释放的墨水溶剂蒸气，使该墨水溶剂蒸气凝聚、液化，从而对墨水溶剂进行回收。图2的控制器9基于压力传感器71、74、温度传感器72以及液面检测传感器73的输出信号来控制对泵4进行旋转驱动的马达45以及开闭阀61～66的动作。如图2所示，控制器9由CPU91、ROM92、RAM93、输入显示面板94、外部存储装置95以及总线96构成。CPU91生成控制打印机1的各部分的动作所需要的指示信号。在ROM92中存储有CPU91工作所需要的程序。RAM93暂时存储执行程序过程中需要的数据。外部存储装置95由硬盘驱动器、闪存等构成，对打印机1的控制所需要的数据进行存储。输入显示面板94由液晶显示器等构成，输入打印的内容及设定值等，并且，显示所输入的数据、打印内容等。总线96传输CPU91的数据信号、地址信号以及控制信号。＜墨水的流动＞接下来，基于前述的图1，对打印机1中的墨水的流动进行说明。图1中沿着管5给出的箭头表示墨水I流动的方向。收纳于墨盒2的墨水I被隔膜单元41吸引，通过管5a而转移至打印头3。在管5a的隔膜单元41的下游配置有缓冲器55和止回阀56，此外，在其跟前由管5a分出管5b，该管5b的前端与墨盒2连接。从隔膜单元41输出的墨水I由缓冲器55去除脉动流动后，到达止回阀56。止回阀56将向打印头3供给的墨水的压力保持为一定的值，在通过缓冲器55去除了脉动流动的墨水的压力因弹簧的弹力而低于规定的值的情况下，由于止回阀56一直关闭，所以墨水通过支管5b向墨盒返回。设置于支管5b的途中的节流阀57对向墨盒2回收的墨水的流量进行调整。安装于止回阀56的下游侧的管5a的压力传感器71对向打印头3供给的墨水的压力进行检测。由压力传感器71检测到的墨水压力用于对墨水的粘度进行调节。为了使使用打印机1打印的图像等的品质一定，需要将由打印头3喷射的墨滴的速度保持为一定的值，因此，在打印头3中内置有速度传感器未图示。在管5a中转移的墨水的压力和墨滴的速度呈正比例关系，在用于维持速度的压力升高的情况下，判断为墨水的粘度升高，从而从补给盒82进行溶剂的补给。设置于管5a的中途的开闭阀61在对泵4进行驱动而开始打印机的打印时打开管5a的流路，在打印结束而停止泵4的动作时关闭管5a的流路。从打印头3喷射出的墨滴的一部分用于打印，其它墨滴被沟槽51回收。回收于沟槽51的墨水利用隔膜单元42及43通过管5c进行转移，向墨盒2返回。管5c对墨水进行转移使用2个隔膜单元42及43是考虑了隔膜单元的墨水转移能力的结果，在隔膜单元的转移能力较大的情况下，可以使用1个隔膜单元转移墨水。从打印头3的下部取出的管与墨盒2之间通过管5d而连接，在管5d的中途配置有开闭阀62。该管5d用于在接通打印机的电源时放掉残留在打印头3内的空气，通过打开开闭阀62而使得包含空气的墨水被转移，向墨盒2返回。设置有使用隔膜单元44将从墨水补给用盒81取出的墨水向墨盒2转移的管5e及5h，在管5e的中途安装有开闭阀63。同样地，设置有使用隔膜单元44将从溶剂补给用盒82取出的溶剂向墨盒2转移的管5f及5h，在管5f的中途安装有开闭阀64。此外，设置有使用隔膜单元44使从墨盒2取出的墨水向墨盒2返回的管5g及5h，在管5g的中途安装有开闭阀65。该管5g如上所述用于对墨盒2内的墨水进行搅拌。前述的3个管5e、5f以及5g兼用墨水转移用的隔膜单元44，因此，管5e、5f以及5g汇合而与管5h连结。在向墨盒2补给墨水的情况下，按照控制器9的指示，打开开闭阀63，并且，关闭开闭阀64及65，对隔膜单元44进行驱动而将补给用盒81内的墨水向墨盒2转移。在向墨盒2补给溶剂的情况下，按照控制器9的指示，打开开闭阀64，并且，关闭开闭阀63及65，对隔膜单元44进行驱动而将补给用盒82内的溶剂向墨盒2转移。墨水的成分中的颜料存在随着时间经过下沉而积存于下部的倾向，因此，需要始终对墨盒2内的墨水进行搅拌。在对墨水进行搅拌的情况下，按照控制器9的指示，打开开闭阀65，并且，关闭开闭阀63及64，对隔膜单元44进行驱动而用管5g吸引墨盒2内的墨水，并将管5h内的墨水向墨盒2中释放。＜溶剂蒸发抑制机构的动作＞本实施方式中，将抑制墨盒2内的墨水溶剂蒸发的溶剂蒸发抑制机构10安装于墨盒的盖22。溶剂蒸发抑制机构10构成为包括：管5i，其安装于盖22；以及止回阀58及开闭阀66，它们并联配置于管5i的中途。以下，基于图3，对墨水溶剂蒸发抑制的原理进行说明。图3中示出经常用作墨水的溶剂的乙醇的饱和蒸气压曲线。图中，横轴表示溶剂的温度，纵轴表示蒸气压。在乙醇的蒸气压位于蒸气压曲线的右侧的区域的情况下，乙醇为气体；在乙醇的蒸气压位于蒸气压曲线的左侧的区域的情况下，乙醇为液体。因此，例如打印机设置于室温25℃的房间的情况下，如果乙醇的蒸气压超过约8kPa，则变为液体。打印机的通常使用环境中，相对于外部空气敞开的墨盒2内不可能上升至饱和蒸气压，因此，墨盒内的溶剂蒸发而释放到外部空气中。因此，由沟槽51回收并返回到墨盒2的墨水的溶剂随着时间经过蒸发而释放到大气中，导致墨水的粘度升高，所以需要补给溶剂。与此相对，在使用溶剂蒸发抑制机构10将墨盒2密闭的情况下，如果由沟槽51回收的墨水向盒内返回，则蒸气压上升而到达饱和蒸气压约8kPa。如果接下来墨水向盒内返回并使得盒内的气压超过饱和蒸气压，则凝结的溶剂的分子的数量超过蒸发的分子的数量，所以墨水溶剂的蒸发得到抑制。本发明利用了上述的原理，将与墨盒连接的管5i的止回阀58打开的气压设定为超过饱和蒸气压的值，由此，抑制墨水溶剂蒸发。止回阀58打开的气压可以通过内置于止回阀的弹簧的弹力来调节。本实施方式中，设定为20kPa或50kPa中的任意一个。图4中示出将墨盒敞开的情形和将墨盒密闭的情形的、墨水溶剂的消耗量的比较。图4中，横轴表示向大气压施加的压力的值，纵轴表示为了将溶剂的浓度保持为一定值而消耗的溶剂的量。此外，图表中●标记表示的值为多次测定得到的值的平均值。图4ab是示出墨水溶剂使用甲基乙基酮时的墨水溶剂的消耗量的图，图4a表示补给盒使用插入式片盒的情形，图4b表示补给盒使用加满盒的情形。因盒的构造不同，测定值产生若干的差异。由图4ab可知：与加压为0、即墨盒在大气中敞开的情形相比，在将墨盒内加压为饱和蒸气压以上的情况下，墨水溶剂的消耗量明显减少。图4c是示出墨水溶剂使用乙醇时的墨水溶剂的消耗量的图，由图可知：与使用了甲基乙基酮的情形同样地，与墨盒在大气中敞开的情形相比，在将墨盒内加压为饱和蒸气压以上的情况下，墨水溶剂的消耗量明显减少。图5a是示出墨水溶剂使用甲基乙基酮时的环境温度与溶剂消耗量的关系的图表，横轴表示打印机设置位置的环境温度，纵轴表示溶剂消耗量。图中，○标记表示的图表示出加压为0、即墨盒在大气中敞开时的溶剂消耗量，●标记表示的图表示出以50kPa对墨盒进行加压的状态下的溶剂消耗量。图5b示出图5a的图表中使墨盒在大气中敞开时的溶剂消耗量为0时的、以50kPa对墨盒进行加压的状态下的溶剂消耗量的降低率。由图5b的图表可知：在将墨盒密闭而保持为墨水溶剂的饱和蒸气压以上的情况下，与将墨盒在大气中敞开的情形相比，能够使溶剂消耗量减少至50％到80％左右。此外，对于作为溶剂使用甲基乙基酮的墨水的组成，在甲基乙基酮70～90％中加入作为黑色染料的铬络盐5～10％，并在其中添加若干的环己烷5～10％和异丙醇0.1～1％。另一方面，对于作为溶剂使用乙醇的墨水的组成，在乙醇70～80％中加入作为黑色染料的铬络盐5～15％，并在其中添加若干的异丙醇低于5％和正丙醇5～15％。返回图1的说明，本实施方式中，在管5i上以绕过止回阀58的方式安装有支管5j，在支管5j上配置有开闭阀66。控制器9在由压力传感器74测定的管5i内的压力超过了规定的值时将开闭阀66打开。在止回阀58因某些原因发生故障而无法打开时，将开闭阀66打开，由此，能够降低墨盒2内的气压，从而防止盒变形或者破碎。开闭阀66在维护检查打印机1时也使用，在将墨盒2的盖22打开而对盒内进行清扫时，通过降低盒内的气压，能够防止墨水喷出等。此外，图1中，虽然将压力传感器74配置于管5i的中途，不过，由于对墨盒2内的气压进行测定，所以也可以安装于盖22的下表面等。如上所述，利用溶剂蒸发抑制机构将墨盒内保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值，由此，能够抑制墨水溶剂蒸发而大幅地降低其消耗量。从而，能够大幅降低与打印相关的运行成本。此外，上述的实施方式中，仅对作为墨水溶剂使用甲基乙基酮及乙醇时的效果进行了说明，不过，当然本发明的溶剂蒸发抑制机构在使用其它溶剂的情况下也同样地获得效果。

权利要求：1.一种喷墨打印机，其特征在于，具备：墨盒，该墨盒对墨水进行贮存；打印头，该打印头将从该墨盒供给的墨水朝向被打印物的表面喷射；沟槽，该沟槽对从该打印头喷射出的墨水中没有用于打印的墨水进行回收；泵，该泵从所述墨盒朝向所述打印头转移墨水，并且朝向所述墨盒转移由所述沟槽回收的墨水；以及溶剂蒸发抑制机构，该溶剂蒸发抑制机构将所述墨盒内的气压保持为超过墨水溶剂的饱和蒸气压的值，所述溶剂蒸发抑制机构由管和止回阀构成，该管安装于所述墨盒，该止回阀配置于该管的中途且在管内的气压超过规定的第一值时打开。2.根据权利要求1所述的喷墨打印机，其特征在于，在所述管上以绕过所述止回阀的方式安装有支管，并且，在该支管上配置有开闭阀，在所述管内的气压超过规定的第二值时，打开所述开闭阀，将所述墨盒内的墨水溶剂蒸气向外部排出。3.根据权利要求1所述的喷墨打印机，其特征在于，所述墨盒由盒主体和盖构成，该盒主体的上表面敞开并对墨水进行贮存，该盖以密闭的状态将该盒主体的上表面覆盖。4.根据权利要求1所述的喷墨打印机，其特征在于，在从所述墨盒向所述打印头转移的墨水的压力超过规定的第三值时，判断为墨水的粘度升高，从而向所述墨盒补给墨水溶剂。

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