具有数字通信的工业喷墨印刷机 |
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| 申请号 | CN201610620261.2 | 申请日 | 2011-01-25 | 公开(公告)号 | CN106218222B | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
| 申请人 | 马肯衣玛士控股公司; | 发明人 | 帕特里克·索托; 马克思·布鲁斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了具有数字通信的工业喷墨印刷机。一种连续式喷墨印刷机的打印头的供给线(15a)，包括：用于给头供给 流体 的装置(510、511、512、513、514)；形成双向数字串行链路以便在头和驱动印刷机的装置(110)之间传输数字数据的装置(532)；低压供电装置(520)。也公开了一种用于连续式喷墨印刷机的打印头的 电路 ，以及将数据传输至该打印头的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于控制具有一个连续式墨滴(9)喷射或具有多个连续式墨滴喷射的印刷机的打印头的电子装置(417)，包括形成电子控制电路的装置(400)，所述形成电子控制电路的装置(400)用于： |
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| 说明书全文 | 具有数字通信的工业喷墨印刷机技术领域[0002] 本发明涉及工业连续式喷墨印刷机的控制台和用于在介质上喷射墨滴的打印头之间的链路。根据本发明的链路允许以新的方式分布电子功能，从而提高印刷机的性能并且降低印刷机的成本。 背景技术[0004] 在可能利用了图形印刷术的特定装饰领域，也有这种印刷机。 [0005] 在连续式喷墨印刷机中分为两种类别： [0006] 一方面是多向偏转连续喷墨印刷机，其中，单个喷射(或少数喷射)的每个墨滴对应于每个墨滴的不同偏转命令而能够在各个墨滴路径上被发送，从而实现对于遵循方向(其是偏转方向)的要被印刷的区域进行扫描； [0007] 另一方面是双向连续喷墨印刷机，其中，并排放置的多个喷头中的每个都只具有一个被设计用于印刷的墨滴路径；通过同步控制，在给定时刻，所有的喷射都可以根据一般地与喷嘴板上的喷嘴分布相对应的图案在介质上进行印刷。 [0008] 在这两种类型的印刷机中，用于扫描要被印刷的区域的另一方向被印刷头和要被印刷的介质之间的相对运动所覆盖。 [0009] 这些印刷机具有若干个常规的子组件，市售的大多数工业连续式喷墨印刷机(Markem-Imaje、Videojet、Domino或者Linx和Hitachi)内具有这种子组件。实际上，当这些机器用在生产线上时，其通常装有小尺寸的打印头，这允许在更小的空间内整合这些机器。 [0010] 如图1中所示(多向偏转连续喷墨印刷机的情况)，头1通常远离印刷机的体部20(也称为控制台)相隔几米布置，在该体部中加工用于操作和控制头所需的液压和电气功能。 [0013] 从墨滴生成器2，通过至少一个校准喷嘴5排出从油墨电路100中传送的导电加压油墨，从而形成至少一个油墨喷射9。 [0015] 通常在喷射的所谓的“断”点6内引起油墨喷射的这种强迫式断裂。最常用的激励装置是位于油墨上游的喷嘴的压电陶瓷。 [0016] 在喷射的所谓“断点”处，连续喷射转变成一系列相同的并且规则地间隔开的墨滴9。该墨滴序列的路径沿着与墨滴的喷出轴相应的墨滴路径，通过打印头的几何设置，该墨滴序列基本上到达回收槽3的中心。 [0017] 单独用于每个喷射的充电电极7位于喷射的断点附近。其目的在于选择性地将所形成的每个墨滴充电至预定的电荷值。为此，在墨滴生成器中，油墨被保持在固定电势，将对于每个墨滴都不同的确定电压施加至充电电极7。 [0018] 电荷的量取决于电极7的电压电平，由于静电效应，在喷射断点上游的喷射中生成该电荷量，并且在脱离该喷射时，墨滴拾取该电荷量。要施加的充电电压由控制器110生成，并且传送给头1。要注意的是，该充电控制单独用于多向偏转连续式喷墨头内的每个喷射。实际上，对于每个喷射而言，信号的时间进程和充电顺序不同。 [0020] 用于检测墨滴的装置8位于充电电极7的下游，向控制器110提供信号，该信号允许其测量墨滴上实际加载的电荷以及这些墨滴在头内的速度。特定充电的墨滴经过接近一个或多个静电传感器的敏感表面时，该装置8感测电容效应所引起的电流。在Markem-Imaje的专利FR 2 636 884或者在Linx的专利US 6,467,880中描述了这种装置的实例。 [0021] 通过适当的屏蔽装置将该信号传递给控制器，以便不加入来自大能量信号(例如充电信号)的噪音。 [0022] 偏转极板4被设置在充电电极下游、墨滴轨迹的两侧。这两个极板具有数千伏的固定相对电势，产生基本上垂直于墨滴轨迹的电场Ed。在控制台110处生成该电位差，并且将该电位差发送给具有合适的电绝缘性的头。 [0023] 因此，该电场Ed能够偏转进入极板4之间的带电墨滴。偏转的幅度取决于电荷以及这些墨滴的速度。这些偏转的墨滴路径10避开槽3，以便影响要印刷的介质11。 [0024] 通过将对于喷射的墨滴的单独偏转以及在头和待印刷的介质11之间的相对位移相结合，获得了将墨滴放入要印刷在该介质11上的墨滴的影响矩阵内。 [0026] 槽的操作和未偏转的喷射的定向的稳定性有助于印刷机具有操作稳健性。因此，传感器通常位于槽内，传感器的信号允许控制器分析槽内收集的油墨流。在现有技术的印刷机(例如，Imaje系列9020)内，传感器观察进入槽内的油墨流的电阻性能(resistive behavior)。 [0027] 该测量的原理包括将已知的电流注入流体流所形成的电阻并且获得所产生的电压。由于该信号可带来电噪音，所以通过适当的屏蔽将该电压传递给控制器110。 [0028] 这种装置进一步包括液压切换、流体分布或保护元件。某些这种元件无源，例如，阀门、导管或过滤器。其他的元件有源，例如电磁阀410，需要在控制器110处加工(elaborate)电气控制，并且由集成管15发送到头1。 [0029] 最后，实现简单的电子或电气功能，例如： [0030] 前置放大器，用于在头处产生的弱信号(例如，用于检测墨滴)，需要电源，以便进行操作， [0031] 在激励信号上同步频闪照明，通过该照明可观察到喷射的周期性断开，[0032] 以及，在某些情况下，用于加热头或开/关触点(安全机构，用于打开盖体、头型编码...)的元件。 [0033] 所有这些功能通过导体连接到控制器110，导体本身也穿过集成管15。 [0035] 油墨电路100主要实现以下功能： [0036] 向头1的墨滴生成器提供适当质量的加压油墨， [0037] 回收和循环利用从头1的槽中返回的、未用于印刷的流体， [0039] 向头1提供溶剂，以便在进行头维护操作过程中进行冲洗。 [0040] 除了以上功能，还可以提供用于加压头的加压空气，用于保护头不受外部污染。 [0041] 这五个功能均与连接油墨电路100和头1的导管相关。 [0043] 在对于头进行驱动方面，现有技术的解决方法需要在不同的电子模拟和逻辑功能的控制器110的卡上实现，使用该功能，通过集成管15可激活头的部件。在控制器110中，尤其具有： [0044] 用于激励喷射的压电信号(大约几百伏峰间值的周期信号)的放大器，[0045] 充电放大器(通电充电信号，可达到300伏特)， [0046] 电子设备，用于检测空中的墨滴的电荷，允许放大和处理相位检测信号，以便从其中推断出喷射的充电和速度的适当同步， [0047] 槽检测电子设备，生成用于给槽检测器通电的信号并且处理响应信号，以便将槽内的油墨回收操作特征化， [0049] 驱动器，用于驱动观察断开的频闪LED， [0050] 用于偏转极板4的VHV电源单元，通过低压电源生成几千伏特的电压，[0051] 由低压电源产生的电源，用于激励放大器(100V)和充电放大器(350V)，[0052] 其他功能：盖体接触器、加热。 [0053] 集成管15将控制台20连接到打印头1并且包含上述液压和电子连接。 [0054] 图2显示了现有技术的集成管15的剖面，该集成管将Markem-Imaje生产的9040型印刷机的控制台连接到包括高达2个喷头的头。 [0055] 在集成管内还具有： [0056] 上述5个液压导管：位于中心的直径较大的回收管210、具有中等直径的油墨管211和清洗管212、具有小直径的溶剂管213以及空气加压管214， [0057] 用于激励信号的同轴电缆220，具有较大的剖面，传送约100伏特峰间值的通电信号，该电缆应具有有效的屏蔽，用于抑制与集成管传送的其他信号相串扰，[0058] 充电线230(每个喷头一根)，传送大幅值(高达300伏特)并且具有非常陡峭的上升沿的信号。这些电线具有较大的直径，以便满足充分绝缘以及尽可能小的电容载荷的需要，[0059] 墨滴检测和槽同轴电缆221、222(每个喷头一根)，将微小的信号从头1传递给控制器110，并且需要充分屏蔽，这就必然产生直径， [0060] 电线231，将非常高的电压VHV(+/-4000伏特)提供给偏转极板。其绝缘应当非常厚，并且在设计头时应考虑到其电容积聚能量，以便在极板短路时避免危险的放电，[0061] 具有较大直径的接地线232，确保在机器的不同子组件之间具有恰当的等电位性。 [0062] 存在着具有直径相对较小的其他单线240：一根将油墨设为0伏特的电线、三根传递2个电压(+/-15伏特)的供电线、2根驱动频闪LED的电线、4根控制头1的电磁阀的电线、2根盖体的接触线以及2根用于防冷凝加热的电线。 [0063] 结果，24根电线和同轴电缆(加上故障排除线)中有10根具有很大的直径。 [0064] 整合上述集成管，即，以紧凑的方式布置导管和导体，并且这些导管和导体缠绕在屏蔽织带201内，整体在外覆层202内成型。该技术应与其中导管和导体插入用作护套的独立式环状覆层内的“巨蟒(anaconda)”型集成管的技术相对。 [0065] 上述现有技术的集成管相对紧凑，直径为15mm，但是其尺寸、重量以及硬度难以将打印头集成至生产线或包装线。可视为连续式喷墨印刷机的主要供应商中具有最小直径的一个印刷机：例如，Linx 4900具有直径大于16mm的整合集成管、Domino A200或A300、Videojet Excel或Hitachi PX机器具有“巨蟒”型集成管，其直径大于20mm。 [0066] 然而，该集成管仍然复杂： [0067] 在集成管内穿过的电线的数量很大(针对具有一个喷头的头具有约多于20根的电线)， [0068] 集成管内的电线数量随着在头内要驱动的喷头的数量而增大(每添加一个喷头具有三根电线)， [0069] 在集成管的大量电线之间，大约1/3的电线为技术电线(technical wire)，因此成本较高(在以上实例中：3根同轴电线、2根强绝缘性的VHV导电线、1根直径较大的电线、14根直径较小的电线以及每增加一个喷头具有3根额外的技术电线)， [0070] 由于在很小的空间内连接了大量的电线，所以打印头处的组装较为复杂、设备成本较高(如果使用复杂的连接器进行组装)和/或操作时间较长(如果通过焊接或卷边来实现)， [0072] 而且，难以将该集成管结合到生产线内： [0073] 其直径和重量很大。在现有技术的机器上测量到的直径范围在16mm到22mm之间(Imaje 9020:16mm、Domino A200/A300:22mm、Videojet EXCEL:21.7mm、Lynx 4900:16.5mm)。集成管具有这种直径，集成管的外屏蔽的接地织带也具有这种直径，这对集成管的重量和成本的影响明显增加：集成管的外屏蔽的接地织带的表面积也是随着该电缆的周长而增加的昂贵部件。 [0075] 由于电容载荷随着集成管15的长度而增大，所以也产生了限制集成管的长度的问题，该问题与安装在控制器110的卡上的电子设备的性能相关。该电容载荷影响信号的定时边缘的速度以及瞬态信号内所需要的电流的速度。 [0076] 现有技术的这种实施方式进一步要求位于控制器110的电路板上的尺寸过大的模拟电子设备。 [0077] 这些电子设备的实际尺寸适合于处理集成管15的电容载荷，其为整个电容载荷(集成管+头)的主要部分。 [0078] 因此，所实施的电子元件昂贵笨重，并且必须调整其功率。 [0079] 而且，总成本应考虑对电子卡表面的影响以及散热性。 [0080] 结果造成高耗电、产生了必须排出的热量、以及用于实现电子设备的电路板表面积非常大。 [0082] 因此，针对连续式喷墨印刷机类型的装置提出了寻求新架构的问题。 [0083] 也提出了寻求新的连接电缆结构的问题，通过该结构，可将连续式喷墨印刷机类型的装置的架构的元件连接在一起。 [0084] 也提出了寻求连续式喷墨印刷机类型的装置的新打印头结构的问题。 [0085] 也提出了寻求在连续式喷墨印刷机类型的装置内的打印头及其遥控装置之间传输数据的新方法的问题。 发明内容[0086] 首先，公开了一种用于连续式喷墨印刷机的打印头的供电线，包括： [0087] 用于给打印头供给流体的装置， [0088] 用于形成双向数字串行链路以便在打印头和驱动印刷机的装置之间传输数字数据的装置， [0089] 低压供电装置。 [0091] 在电缆内同时在一方面具有供给印刷头的流体而另一方面具有高压，会引起故障，然而这根供电线仅仅传送低压(几十伏特以下，例如，低于20V或10V，进一步例如为5V和/或15V的电压)，所以不会引起故障。 [0092] 可设置用于形成电缆屏蔽的装置。 [0093] 而且，这种供电线可包括用于确保头和驱动印刷机的装置之间具有等电位性的装置。 [0094] 非常有利地，上述这种供电线的外径小于14mm。 [0095] 也公开了一种用于控制连续式喷墨印刷机的打印头的电子装置，显然包括形成墨滴的装置、给墨滴充电的装置以及偏转墨滴的装置，也包括形成电子控制电路的数字装置： [0096] 用于从远程驱动装置接收数字数据，以及用于将数字数据发送给这些驱动装置，[0097] 用于将所接收的数字数据的一部分转换成信号，某些信号可为模拟信号，用于控制形成墨滴的装置、用于给墨滴充电的装置以及偏转墨滴的装置， [0098] 用于控制从驱动装置的低压信号中生成至少一个高压的装置。 [0099] 形成电子控制电路的装置可进一步从感测墨滴电荷的至少一个传感器和/或用于回收墨滴的槽的传感器中接收数字数据，和/或从打印头内的至少一个温度传感器中接收数字数据。这些传感器中的一个或多个可为模拟类型，通过将相应的传感器所提供的模拟信号数字化，从而获得这些数字数据。 [0100] 形成电子控制电路的装置从驱动装置中接收数字数据，并且以数据交换频率将数字数据发送给这些驱动装置，该数据交换频率例如为墨滴形成频率的倍数。 [0101] 进一步公开了一种连续式喷墨印刷机，包括： [0102] 驱动装置， [0103] 打印头，包括上述电子控制装置， [0104] 如上所述用于打印头的供电线。 [0105] 可进一步包括形成油墨电路的装置。 [0106] 一种使用驱动装置控制连续式油墨印刷机的打印头的方法，包括： [0107] 由驱动装置发送用于至少控制墨滴形成装置、墨滴充电装置以及墨滴偏转装置的数字数据和低压电源以及由打印头接收该数字数据和低电压电源， [0108] 由打印头发送从感测墨滴的电荷的至少一个传感器和用于回收墨滴的槽的传感器中的至少数字数据，以及由驱动装置接收该数字数据。 [0109] 优选地，通过双向数字串行链路发送和接收数据。 [0110] 提出了在连续式喷墨印刷机的控制台和其印刷头之间的一种系统、方法或通信电缆，允许极大减少集成管内电线的数量及其直径和刚度；据此，明显有利地将头整合到生产线内。 [0111] 而且，也公开了在连续式喷墨印刷机的控制台和其印刷头之间的一种系统、方法或通信电缆，通过其能够确保通过单条同步双向数字串行线路，传输可用于操作打印头的数据和用于同步激活头的不同功能的时间信号。 [0112] 可由各种链接技术实现该线路，例如，有线链路、或光纤链路、或通过在供电线上的载波电流或在将控制台连接到打印头的任何其他导电介质的链路。 [0113] 在优选的实施方式中，将控制台和打印头之间传播的所有数据数字化。因此，没有模拟信号流过集成管。 [0114] 仅仅将低压电源传送到头(但是不将该电源视为信号)。在一个替换方案中，供电线可支持数字信号通过载波电流，这就减少了集成管内所需要的电线的数量。在这种配置中，将用于驱动头的所有模拟电子设备安装在头内，并且这些模拟电子设备由控制打印头的数字电路控制。附图说明 [0115] 图1为现有技术的印刷机的示图； [0116] 图2为现有技术的集成管的剖视图； [0117] 图3为印刷机的示图； [0118] 图4A至图4C示出了装置的通信线路内事件的程序和时间进程； [0119] 图5为控制电路的示图； [0120] 图6为装置的远程配置的头内实现的电子设备的示图； [0121] 图7A为集成管的剖视图； [0122] 图7B为替换的集成管的剖视图。 具体实施方式[0124] 相对于图1进行了修改的其他参考标号以字母“a”命名。然后，这些参考标号表示相对于图1中的上述结构进行了修改的元件。 [0125] 在图3中也标注了存在电子装置或数字电路410，其允许处理来自控制台20a的数据，并且也允许将该数据从打印头1a传输到控制台中，显然通过将头的传感器所测量的模拟信号数字化，获得数字数据。 [0126] 因此，打印头包含形成墨滴的装置2、5，给墨滴充电的装置7以及将墨滴引向要打印的表面11的偏转装置4。更具体地说，其包括墨滴生成器2和喷嘴5，通过其可产生喷射9。在喷射的断点6，将喷射转换成一系列相同的以及规则间隔开的墨滴9。充电电极7位于喷射断点附近。检测墨滴的装置8位于充电电极7的下游，然后，位于墨滴轨道的两侧的偏转极板 4偏转墨滴序列。未偏转的墨滴由槽3回收，偏转墨滴10对要印刷的介质11的表面造成影响。 介绍本申请时，更详细地解释各种装置2至8的操作，这些解释构成本说明书的一部分。电子装置417驱动或控制所有这些装置。 [0127] 在图3中，控制台20a包含用于驱动通过集成管15a连接到头1a的、印刷机的油墨电路100和控制器110a。 [0128] 用户界面120允许与印刷机交互。 [0129] 油墨电路100基本上包括上面结合图1已描述的装置，以便确保具有以下相同的功能：供给油墨，回收和循环利用未使用的流体，抽吸以便净化墨滴生成器2，给头提供溶剂以便进行冲洗，以及可选地提供加压空气以便给头1a增压。在此再次参看上面已经给出的解释。 [0130] 现在描述在打印头1a和控制装置110a之间发送数据的方法。 [0131] 优选地，通过数字串行链路实现数据传输。实际上，相应的电线位于连接装置110a和头1a的集成管15a内。后文中会更详细地描述集成管。 [0132] 可由电线串行线路、或由光纤、或由供电线路上或将控制台连接到打印头的任何导电介质(屏蔽、或接地电线或来自加压导管的导电油墨)上的载波电流，实现该串行链路。然后，叠加在信号或电线上存在的电源电压上，使用载波电流，注入较低振幅的信号，与已经用于传送数字数据的信号的频率相比，该注入信号的频率完全不同，从而通过过滤容易地从基带信号中获取。因此，同一导体可用于传输几种信号(例如，电源电压和数字信号)，无需在功能上扰动电源电压或数字信号。但是优选地，使用利用了传送数据和时钟信号的两个双绞线的同步差分电线链路，对电磁噪音提高良好的抗干扰性(抑制共模噪音)。然后，数据传输与时钟同步。 [0133] 双向数字串行链路进一步允许在控制台110a和头1a之间控制和传播数据和时间信息，以便确保打印和控制时间信息。 [0134] 连续式喷墨印刷机的控制台和头之间的链路不包括任何模拟信号，除了由控制台110a给头提供的低压电源(不视为信号)以外。 [0135] 使用根据本发明发送数据或信号的方法或程序，显然能够将激励信号编码并且重新构成该激励信号，允许生成压电激励信号，该信号的特征(尤其是频率)适合于驱动头的操作点。 [0136] 该操作点与喷射墨滴的喷嘴的直径、墨滴9的喷射频率以及喷射速度有关。可根据用户的需要，调整分辨率和打印速率，例如，对于同一个通信系统而言，激励信号的频率可不同。 [0137] 通过所公开的传输方法，充电电压的生成以及对于充电电极7的施加可进一步与每个墨滴的生成同步。 [0138] 图4A至图4C中示出了示例性传输过程，其中，T表示压电周期。更具体地： [0139] 图4A示出了系统的时钟信号370， [0140] 图4B示出了一方面与该系统的数据相关的数字信号： [0141] 在传输循环的第一部分310，从装置110a传输给头1a的数据(进一步称为上游数据)，尤其是墨滴的电荷状态、和/或电磁阀的状态、和/或LED， [0142] 在传输循环的第二部分320，从头1a传输给装置110a的数据(进一步称为下游数据)。 [0143] 参考标号140和340在图4B中表示同步信号。 [0144] 图4C为示出了数据传输方向倒转的示图，尤其是该方向在压电周期中间的逆转330。 [0145] 如上所述，控制器110a给头1a提供数据(尤其是充电电压)，并且该头转而给控制器提供所产生的数据。 [0146] 因此，对于从控制台110a发送到头1a的上游数据以及从头1a发送到控制台110a的下游数字数据进行区分。 [0147] 优选地，在与墨滴周期T的持续时间相等的持续时间300(图4中的情况)，或者周期T的整数分数(integer fraction)(因此T/n，n为大于1的整数)，程序应用数据交换周期。 [0148] 然后，以所谓的“墨滴频率”或者为该频率的整数倍的频率将数据交换周期进行排序。在该循环的部分310中，数据线360发送上游数据，作为与线路的时钟信号370(图4A)同步的一系列比特；在接下来的“墨滴周期”，头1a使用这些数据。 [0149] 在完成上游数据传输时(由参考标号330所示的时刻)，颠倒通信方向，并且该循环的第二部分320与在另一方向传输下游数据(也作为二元系列)相关。传输方向由信号380的高态或低态表示(图4C)。 [0150] 在重新开始进入下一个墨滴周期之前(以350、350'、...开始)，该循环结束，通过数据线路360传输信号340，允许在该线路的两侧(即，在头的电路一侧以及控制器的电路一侧)重新同步进行通信。 [0151] 实际上，通过该双向线路传输数据的频率为墨滴频率的倍数(如上所示，根据头的类型可调整该频率)。在特定的实施方式中，以墨滴频率200倍的频率(即，每个墨滴周期100个上游比特和100个下游比特)进行比特传输。但一般而言，可使用以墨滴频率N倍的频率的比特传输，具有N/2个上游比特和N/2个下游比特。另一方面，可能未完全使用向上的或向下方向可用的比特数量，未使用的比特可支持该系统升级(例如，多喷射头控制)。 [0152] 串行通信程序允许将激励信号编码并且重新生成激励信号： [0153] 通过串行线路传输比特的频率为喷射的激励频率(或者墨滴频率)的倍数，[0154] 在该线路上通信方向的倒转与激励时钟的上升/下降沿同步， [0155] 传输数据与墨滴周期同步： [0156] 在前一墨滴周期传输用于打印墨滴的数据。因此，数据流关于墨滴生成同步，[0157] 在数据交换循环的一半周期，完成上游数据(从控制台到头)的传输，并且在另外一半的周期，完成下游数据的传输。 [0158] 发送给打印头1a的数字数据(在周期310中发送的“上游”数据)的比特序列由数字值的级联形成，以固定的格式将这些数字值编码成二进制字，每个值都这样编码。将通过8比特计算的CRC(循环冗余码)加入该比特序列内，以便允许验证该数据的完整性。 [0159] 在这系列上游比特内，以下数据具有数字形式： [0160] 用于与给下一个墨滴充电同步的相位码，该码允许在激励信号上升沿和给充电电极施加充电电压的瞬间之间限定时移，从而在切断喷射之前或略微在切断喷射之前，将该电压施加给充电电极， [0161] 和/或施加给充电电极7以便给下一个墨滴充电的充电电压的值， [0162] 和/或持续时间，在该持续时间将这个充电电压施加给这些充电电极，[0163] 和/或激励信号的振幅，其允许定期切断喷墨喷射。 [0164] 将这些第一信息发送给要驱动的每个喷头，因此，其数量应乘以要驱动的喷头的数量。 [0165] 在这一系列上游比特中，也可具有以下数据： [0166] 控制一个或多个电磁阀410(后文中会详细描述)， [0167] 和/或VHV设置值和/或控制头的VHV块(图6的装置411)， [0168] 和/或控制电源406、408， [0169] 和/或控制例如测量多路复用器，为墨滴检测装置404a的输出和/或回收检测装置404b(回收槽3内)的输出提供选择并且将其数字化，后文中可见。多路复用技术可延伸到数个喷头的信号中， [0170] 和/或用于检查通信错误的CRC。 [0171] 在每个“墨滴”周期可修改以上信息，并且在下一个“墨滴”周期，可将该信息用于头的部件中。 [0172] 发送给控制电路110a的数据(在周期320发送的“下游”数据)的比特序列包括： [0173] 至少一部分数字数据，通过将头的传感器404a、404b的物理(模拟)信号数字化，从而获得这些数字数据，例如测量多路复用器将这些信号引入头的模拟/数字转换器405。通过在每个墨滴周期内获得这系列数字数据，在控制器110a内可重新构成在头1a处检测的信号， [0174] 和/或头的温度(源自温度测量装置407的测量)， [0175] 和/或逻辑型信息，例如，检测是否存在盖体或供电故障， [0176] 和/或序列号或版本号， [0177] 和/或用于检查通信错误的CRC。 [0178] 在已经发送传输至少上游数据的预定数量Nm的比特时，在时刻330实现数据传输方向的逆转。然后，发送与下游数据对应的Nd个比特，Nd也为预定的数量。分别由头1a和控制器110a的各电子装置实现该比特计数。 [0179] 上游数据由头1a接收，由例如可编程逻辑电路型、或可编程逻辑阵列的电路处理，例如“FPGA”型电路。此为头1a的电路400。 [0180] 在控制器110a内由以下电路接收下游数据，该电路将这些数据格式化，从而这些数据可由控制器的处理装置使用，该电路例如为可编程逻辑电路型、或可编程逻辑阵列，例如“FPGA”型。此为图5的电路112。 [0181] 然后，控制器110a以数字形式加工或使用这些数据，其中，不需要任何模拟功能来处理头的操作。 [0182] 为了通过串行链路进行传输，从控制器110a开始时，上游数据经历并联/串联转换，然而在由控制器110a接收时，下游数据经历串联/并联转换。 [0183] 由于控制器110a内不再需要模拟功能来处理头的操作，所以优选地，控制器110a数字地完成所有数据处理操作，相对于现有技术的解决方法，这明显地简化了控制器的电子设备。优选地，根据本发明的装置的控制器不包括处理与头控制相关的模拟信号的装置。 [0184] 如图5中所示，控制器包括电路112，通过该电路，用于驱动头1a的数字数据可发送到头中。控制器进一步接收下游数据，并且可处理这些数据，控制器使用这些数据控制头和油墨电路100(通过电子接口118)并且可通过通信接口117将这些数据发送给装置120，以便通知用户有关印刷机的操作状态。控制器包括储存装置，用于在存储器内储存与数据处理相关的指令，无论这些指令是上游数据还是下游数据。 [0186] 装置120通过以下方式来允许用户与本文中所公开的印刷机交互，例如通过执行印刷机的配置以便其操作适合于生产线的限制(产量、印刷率、...)，更一般地适合于其环境的限制、和/或准备生产会话的限制，尤其用于确定要在生产线的产品上进行打印的内容，和/或通过显示产品日志(消耗品的状态、标记产品的数量、...)的实时信息。 [0187] 在印刷机的优选实施方式中，在实际的头1a中实现用于驱动头1a的逻辑电子装置和模拟电子装置以及一个或多个电源装置。 [0188] 图6为头的优选实施方式的电子装置的示意图。这些装置尤其包括： [0189] 电源发生器装置408，通过该装置，可产生要施加的电压，例如，本文中为+350V的电压、+80V的电压、-15V的电压、+3.3V的电压、以及1.5V的电压。装置408接收低压，例如，+15V的信号以及+5V的信号。因此，并未将高压从控制器110a传输给头1a， [0190] ADC转换器405，经由多路复用器404从槽传感器404b和墨滴传感器404a接收模拟信号， [0191] 高压电源发生器装置411，允许生成要施加给偏转极板4的、几千伏特的电压，[0192] 放大器装置401、403，提供分别要施加给压电装置401a和充电电极7的信号，[0193] 数字/模拟转换器402，根据来自电路400的信号，在放大器403的输入端提供模拟信号。 [0194] 温度传感器407允许测量头的温度。温度传感器通过本地串行线路407'连接到电路400。 [0195] 除了对于与控制器通过通信线路发送的数据360、370进行编码和解码，头的电路400还确保以下功能： [0196] 首先，为了控制头的各个元件，加工存在于线路360的上游数字数据的不同控制信号： [0197] 激励信号，根据在双向串行线路360上通信方向的逆转时刻来恢复激励信号的周期，并且该激励信号的振幅由部分上游数字数据限定，由于用于激励放大器401中，所以加工该信号， [0198] 和/或控制充电电极的信号，例如，串行数字/模拟转换器402，该转换器与相移激励信号同步生成充电信号， [0199] 和/或例如，经由多路复用器404从一个或多个传感器(例如传感器404a、404b)中拾取数据的控制信号，该多路复用器将这些信号从相位传感器和槽传感器引入测量放大器405的输入端，将该放大器的输出信号发送给电路400， [0200] 和/或槽的电阻传感器404b的通电时钟信号406， [0201] 和/或用于控制VHV块411的信号：将输出值和VHV开/关命令编程， [0202] 和/或电源发生器408的控制和伺服控制信号， [0204] 和/或可能经由整形模拟控制信号的装置413用于控制电磁阀410(例如相移PWM型电磁阀)的信号。 [0205] 另一方面，电路400将头1a处测量或感测的不同模拟信号数字化，尤其： [0206] 来自诸如传感器404a、404b的传感器的信号，例如，来自整合到测量放大器405内的Σ-Δ转换器的输出端的信号， [0207] 和/或来自传感器407的温度信号， [0208] 和/或盖体接触器和/或VHV默认和/或电磁阀控制默认逻辑信号。 [0209] 根据表示这些信号(其中，某些信号为模拟信号)的数据，由电路400加工下游数字数据，通过集成管15a发送这些下游数字数据，然后由控制器110a接收这些数据，在该控制器内可处理这些数据。 [0210] 实际上，电子电路根据上游数据生成用于驱动头和电源的信号，该电子电路完全整合到打印头内，并且在尺寸接近头的尺寸的单个电路板417上实现。该电路板例如可通过8点连接器连接到集成管15a并且通过弹簧触点连接到头1a。 [0211] 如上所述，装置408根据集成管15a引入的+15V和+5V这两个电压，在电路板417上生成操作头的电子设备所需要的额外电源(+1.5V、+3.3V、-15V、+80V、+350V)。也能够仅使用一个电压，例如+15V的电压，该电压在集成管15a内提供一根电线的增益，但是优选地使用2根供电线，以便允许减少头1a内的散热。 [0212] 通过接近偏转极板4，靠近头进行定位，VHV块411所需要的功率比现有技术中所需要的功率小得多，从而将该块小型化，并且将其尺寸降到最小。该块可整合到头内，例如通过管脚或迷你型柔性扁平排线将该块连接到电路板417。在现有技术中，集成管的电容载荷造成控制器110内容纳尺寸过大的高压电源。 [0213] 充电和激励放大器401、403分别整合在电子卡417上并且使用装置408所生成的电压，例如+80V和+350V的电源。可能是唯一的测量放大器405用于在其输入端多路复用来自相位和槽传感器的信号；其占据的空间更少。 [0215] 通过PWM型的斩波信号(占空比可变)，可控制电磁阀410在时间上进行相移，因此，并未同时给许多个电磁阀通电。据此，可进一步消除电流消耗。使用PWM信号，能够控制具有两个不同的平均电压的电磁阀：高切换电压以及低保持电压，目的在于将头内的电流消耗最小化。 [0216] 可串联地(SPI)驱动温度传感器407和充电数字/模拟(D/A)转换器402。 [0217] 利用位于头1a内的电子设备417，电子元件的尺寸恰好为能够驱动头的功能所需的尺寸。 [0218] 允许减小尺寸、功耗以及驱动头的电子设备的成本。 [0219] 集成管线缆15a的长度可取决于所使用的印刷机。集成管包括两个终端片，这两个终端片一方面确保控制台110a和线缆15a之间以及另一方面确保打印头1a和线缆15a之间具有机械接口，并且这两个终端片可能为以下元件：该元件连接集成管的电导体和液压导管和印刷机的控制器110a、油墨电路或头1a。 [0220] 图7A示出了优选实施方式中的线缆的剖面。然后，该线缆包括： [0221] 5根液压导管510至514(管道)，分别专用于油墨供给511、溶剂供给513、净化墨滴生成器512、回收到达槽510的油墨以及将头514进行空气增压， [0222] 4根直径较小的电线520a、520b、520c、520d，用于头的低压电源(0V、+5V、+15V以及未使用的备用电线)。已经注意到，在功能上，2根电线(0V、+15V)就足够，[0223] 2根双绞线：直径较小的521、522，允许以差动形式传输数据360以及时钟信号370并且支持同步双向串行通信， [0224] 直径较大的电线532，确保接地的连续性，从而确保控制台和头之间具有良好的等电位性。 [0225] 根据一个实例，装置具有两根用于低压电源的电线、形成双向数字串行链路以便发送数字数据的一根双绞线以及一根用于接地的电线，因此具有5根电线。 [0226] 如果形成双向数字串行链路的装置包括光纤而非电线，那么可将该电线的数量减少到3根电线。 [0227] 根据另一实例，装置具有3根用于低压电源的电线、4根用于双向数据传输的电线、1根具有更大直径的电线532，因此具有8根电线。 [0228] EMC屏蔽501可设置为例如编织的铜护套501，夹紧集成管的整个导管和电线。 [0229] 通过屏蔽护套501可二次成型外覆层502，该护套的材料在其机械和化学强度以及其柔性之间折中。 [0230] 在集成管的任一侧可二次成型终端片。这些终端片优选地与这两个端部相同，以便将制造成本最小化。 [0231] 例如，通过简单的低成本的8点连接器(其处理8根直径较小的电缆电线)，可确保电连接到控制器110和头1。 [0232] 例如，由液压接口在头1a一侧确保液压连接，该液压接口在一个带孔的单个块状元件上聚集电缆的导管的端部，可通过一个螺丝在头上将盖接口固定。 [0233] 例如，通过在油墨电路100的功能上直接固定管道，实现控制台20a内集成管的液压连接。 [0234] 图7B示出了上述电缆的替换物，该替换物本身也具有剖面图。然后，光纤540确保进行通信，该光纤传送所有的数据，即，上游数字数据以及下游数字数据。电缆进一步包括四根用于电源的电线520a-520d。该结构的剩余部分与上面图7A中已经提出的结构一样。 [0235] 由于通过以上描述进行理解，所以如果供电线用于通过载波电流传输信号(即，2根双绞线：一根用于电源之一和差分时钟信号(时钟+/-)，另一方面，另一根用于第二电源(可能的话)和数据的差分信号(数据+/-))，那么通过仅仅4根电线就可实现集成管(除了常用的屏蔽和接地连续性织带以外)的电连接。 [0236] 与通常用于连续式喷墨印刷机的连接电缆相比，这样制作的集成管更细并且更柔软。无论有多少喷嘴，仅仅包括电流技术的几根电线(7根直径较小的电线以及接地线)，然而，在现有技术中具有约大于20根的电线用于驱动1个喷头以及3根额外的电线用于每个额外的喷头。因此，抑制直径较大的技术电线和/或屏蔽线。 [0237] 这样制作的集成管具有较小的直径(大约12mm，通常小于或等于15mm)，并且其重量明显低于现有技术水平制作的集成管的重量。因此，电缆比现有技术(例如，Markem-Imaje 9020)的等效电缆轻40％以上。 [0238] 而且，与现有技术相比，其曲率半径明显减小(相对于现有技术的等效电缆，减少了30％以上)。 [0239] 由于减少了放置头1a和集成管15a所需要的空间，所以有利于在制造线上整合打印头。 [0240] 与现有类型相比，这样制作的集成管的成本大幅降低(相对于已知印刷机Markem-Imaje 9020的集成管，降低了45％)。 [0241] 实际上，这降低了用于屏蔽护套501的接地织带和外覆层502的材料的成本。 [0242] 降低成本的另一个原因在于，减少了电线的数量，并且抑制了具有较强绝缘性或具有较大直径的同轴技术电线。 [0243] 集成管的长度也可具有任何值，对于电子设备的尺寸没有任何影响。 [0244] 不包括电连接的性质，这与现有技术不同，在现有技术中，电线产生的电容负荷决定控制器110内的电子设备以及集成管15的长度。 [0245] 在比集成管的实际长度大得多的长度上，能够传输串行线路的驱动器。 [0246] 由于头的消耗很低，所以即使直径很小的供电线的电阻对集成管的长度影响依然可以忽略不计。 [0247] 在这种装置内，集成管的组成并不取决于头内要驱动的喷头的数量。 [0248] 具有多个喷头的情况仅仅影响添加更多传输的数据360。在头内的电子卡417处，头内具有若干个喷头的存在会复制转换器402和充电放大器403。同样，如果该激励对于所有喷头并不是公共的，那么复制激励放大器401。最后，测量信号的多路复用器404从每个喷射的墨滴检测和槽信号中选择信号。 [0249] 用于包括若干个喷头的头的电子控制装置，除了包括装置400，还包括至少两个转换器402和至少两个充电放大器403。可选地，可包括至少两个激励放大器401。也显示了以上结合图4所述的其他装置。 [0250] 而且，在电路内也可复制FPGA电路400的某些部分，以便驱动额外的功能。调整驱动两个喷头的电子图，从而开发电路，其电子卡的尺寸以及整合限制非常合理。 [0251] 将装置的头/集成管组件的制造和组装简化。 [0253] 而且，无需任何特定的技能，中间人以简单快速的方式可完成检修和维修。 |
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