CN100509409C - 清除打印头气体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种清除打印头气体的方法。从打印头(22)外部将密封材料(190)施加到打印头(22)的小孔(66)，限制流体从小孔(66)通过。墨水(106)通过打印头通道(64)移动，该通道设置成与小孔(66)流体连通，在小孔(66)附近形成向内吸力，使得气体(198)从小孔(66)附近移动。

Description

清除打印头气体的方法和装置

技术领域

本发明涉及清除打印头的气体的方法和装置。

背景技术

通过从打印头喷嘴激发墨水液滴到打印介质，打印机可在打印介质上形成打印输出。起初为了准备喷嘴激发，喷嘴用墨水进行初始化，墨水取代气体。喷嘴和其供应腔应当保持相对无气泡，以保持喷嘴连续激发。

发明内容

本发明提供一种清除打印头气体的方法。该方法包括：从打印头外部将密封材料施加到打印头的小孔，限制流体从小孔通过；和墨水移动通过打印头通道，所述通道设置成与小孔流体连通，在小孔附近形成向内吸力，使得气体从小孔附近移动。

本发明还提供一种打印装置，其包括打印头和流动控制器。该打印头包括小孔和通道，通道设置成与小孔流体连通，所述打印头有密封材料施加到所述小孔，使得流过所述小孔的流体受到限制。该流动控制器设置成在密封材料施加后可控制墨水移动通过所述通道，在小孔附近形成向内吸力，使得气体从小孔附近移动。

附图说明

图1是根据本发明的打印机的实施例的视图，打印机设置成通过施加密封材料到打印头可从打印机的打印头清除气体；

图2是图1的根据本发明的打印机的示意图；

图3是图1的打印头组件的截面图；

图4是图3的打印头组件的打印头和托架的沿图3的剖面4-4的部分截面图；

图5是图4的打印头和托架的沿图4的剖面5-5的部分截面图；

图6是根据本发明的图5的打印头的未初始化结构的部分截面图；

图7是根据本发明的图5的打印头的部分截面图，打印头处于施加密封材料到打印头的外表面的状态；

图8是根据本发明的图5的打印头的部分截面图，打印头处于施加密封材料到打印头的外表面后墨水通过供应通道移动的状态；

图9是根据本发明的图5的打印头的部分截面图，打印头处于施加密封材料后墨水通过供应通道移动，内部气体被墨水基本取代后的初始化状态；

图10是根据本发明的图5的打印头的部分截面图，打印头处于内部气体被墨水取代后，液滴从一个小孔喷射的状态。

具体实施方式

本发明提供了一种从打印头清除气体的方法，具体是从小孔(喷嘴)和/或从设置在小孔附近的打印头的激发腔清除气体。可从打印头的外部将密封材料施加到小孔，产生密封的小孔。密封材料可将打印头内的内部气体与打印头外的外部气体分隔开，限制流体通过密封小孔，如空气和/或墨水的通道。密封材料可以是固体密封材料或液体密封材料，如粘性液体，以及其他材料。在一些实施例中，密封材料可以是乙二醇。密封材料可比墨水耐受更大的向内压力，同时限制外部气体通过小孔进入打印头。

墨水可移动通过打印头通道，其设置成与密封小孔流体连通。打印头通道如同文丘里管(限流管)般操作，根据Bernoulli原理，墨水移动可在打印头通道中形成低压。低压可在密封小孔和打印头通道之间提供向内的压力降(净内向压力或吸力)，使得墨水(和/或密封材料)在密封小孔的附近取代内部气体。取代内部气体实现了(1)用墨水初始化打印头，和/或(2)使得打印头从密封小孔附近清除夹带的气体(如密封小孔和/或设置在密封小孔附近的激发腔的气体)以及其他物质。

还公开了一种可从打印头的小孔和/或激发腔清除气体的装置。该装置包括喷墨打印机。该装置还包括服务台，设有施加器，可施加密封剂到打印头的小孔。该装置可包括压力或流动控制器，可移动墨水通过打印头的通道，其设置在墨水供应腔和接收室之间。移动墨水可从小孔附近清除打印头内的气体，该装置还设置成可通过机械和/或激发墨水从小孔到容器，以及其他方式清除密封剂。本文所公开的方法和装置可提供更经济和/或更有效的方式来初始化打印头和/或清除打印头的气体。例如，文中公开的方法和装置，与从打印头外面向打印头小孔施加真空的方式相比，可浪费较少的墨水，当真空清除空气时将从打印头吸入大量浪费的墨水。

图1显示了打印机20的实施例，其设置成可施加密封材料到打印头然后清除打印机的打印头22的气体。打印机20是适当形式的打印机，如喷墨打印机，以及其他打印机。打印机20包括彩色施加组件24和介质移动机构26。

文中提到的气体包括空气和/或任何的气态物质或混合物，位于打印头或其附近，和/或位于墨水或其附近。因此，气体在墨水包装或打印头制造期间可进入墨水供应部件，可通过墨水中的化学反应溶解，可从溶解条件下逸出或通过蒸发逸出，和/或从打开的墨水供应部件或打印头进入，如通过墨水供应腔、墨水容器和/或打印头喷嘴，及其他部件，空气进入。

彩色施加组件24设置成可从打印头22分配一个或多个液体颜色，下面称为墨水，到打印介质28，如纸，的选择位置。各打印头可包括喷嘴(小孔)和设置在小孔附近的激发元件，如加热器或压电元件。打印头设置成可在托架杆30作往复运动，分配行墨水到打印介质的选择位置。颜色施加组件可包括多个容纳不同颜色墨水的墨水容器32，其与打印头22流体连通。墨水容器可设置在打印头的附近，作为墨盒的一部分，可在打印头沿扫描轴线扫描期间在托架杆上移动，沿轴线提供墨水。或者，如本附图所示，墨水容器可与打印头间隔开，例如，使用供应管路34与其连接。因此，当打印头在托架杆30上往复运动时，墨水容器32可以是静止的。

在附图所示的偏离轴线的设置中，打印头22包括于打印头机构36。该打印头机构包括墨水供应腔38。各供应腔可通过供应管路34从相应的墨水容器32接收各自打印头的墨水。

介质移动机构26设置成可在颜色施加组件24分配墨水到打印介质前，期间和/或之后移动打印介质。介质移动机构可形成从输入位置38到输出位置40的介质移动路径，其正交于打印头往复运动的扫描轴线。打印头设置成可在打印介质附近的打印区42往复运动，分配墨水到打印介质。打印头还可移动到服务区44，其与打印区分离或重叠，并包括服务台46，如下面更详细的介绍。

图2显示了打印机20的选出方面的示意图。打印机20可包括颜色施加机构24，服务台46，用于服务颜色施加机构；和处理器60，用于控制颜色施加机构和/或服务台的操作。

颜色施加机构24设置成可在一个或多个墨水容器32和一个或多个打印头22之间传输墨水。为了简化附图图案，附图中只显示一个墨水容器和打印头。墨水容器可提供墨水通过通道34到达打印头组件62。墨水可输送到打印头组件62的供应腔38，到达喷嘴供应通道64，然后离开喷嘴(小孔)66。或者，可密封喷嘴66，使得墨水传输通过喷嘴供应通道，通过喷嘴66，到达接收室68，如箭头69所示(或反向，从接收室68到供应腔38，以及其他部件)。所用的打印头组件是打印头和相连的墨水室，如供应腔和/或接收室，以及其他部件。打印机可包括多个打印头组件，称为打印头机构。

颜色施加机构24可包括至少一个压力或流动控制器70，控制颜色施加机构中的流体运动。压力控制器可包括泵72(或多个泵)。泵可以是任何直接向墨水或向保持墨水的容器施加压力的机构，包括压力气体，真空泵，机械泵(注射式，旋转式，蠕动式等)，和/或类似机构。压力控制器还可包括一个或多个阀门74，允许或限制流体在墨水腔室之间移动。

服务台46可以是任何服务打印头22的打印机部分。服务台可以基本上静止，使得打印头移动到服务台，服务台也可移动到打印头，或二者组合，如标记76所示。服务台46可包括喷嘴密封剂施加器78，可从密封剂容器82施加密封剂80到打印头。服务台46还包括废物容器84，接收来自打印头的墨水和/或密封剂，尤其是通过促动打印头激发件产生的打印头排出的墨水和/或密封剂。

密封剂或密封材料可以是固体、液体及其组合(如凝胶)，以及其他形态。固体密封材料可包括如塑料或橡胶形成的弹性件，可压到打印头上形成密封。液体密封材料可以是任何适当液体。示例性液体密封材料是粘性体，文中所用的词“粘性体”意味着具有的粘度比打印头中墨水的粘度更高。在某些示例中，粘度在大约2到250厘泊粘度单位。或者及另外地，密封材料可具有比打印头中墨水更大的破裂压力，文中所用流体“破裂压力”是指使流体密封能力丧失的压力，即在这个压力下密封小孔的流体允许外部气体进入通过小孔。在某些示例中，密封材料可溶解于墨水，很容易混合，密封材料可以任何比例溶解于墨水。示例性密封材料可是乙醇，具体是多元醇或二醇，如乙二醇或其聚合物。示例性的乙二醇或乙二醇聚合物包括二丙(撑)二醇、乙二醇、丙二醇、和/或聚乙二醇等。

密封剂施加器可以是能够施加密封剂80到打印头的任何机构。施加器的形式可以根据所用密封剂的类型。例如，对于固体的密封体，密封剂施加器可以是能够放置固体密封体到打印头的结构或装置，如悬臂式或弹簧式等。对于液体密封剂，密封剂施加器可以是散布液体密封剂的结构，如刮片或刷件等。或者及另外地，密封剂施加器的结构设置成可喷出密封剂到打印头，或将打印头浸入密封剂，和/或类似物质。

处理器60可以是任何的数据处理控制器，设置在打印头或单独的装置，如与打印机连通的计算机。处理器设置成可控制泵72和阀门74的操作，如确定何时和多少墨水从墨水容器32施加到打印头组件62。处理器还设置成可控制何时和多少密封剂80施加到打印头，和使墨水移动通过喷嘴供应通道64配合施加密封剂。因此，处理器可连接到传感器，感应来自分组或全部喷嘴的墨水性质。例如，传感器可测量性质，如液滴尺寸、液滴轨道，和/或墨水或激发液滴的存在/不存在。来自传感器的数据可通过处理器进行处理，确定是否打印头可接收服务，清除气体和/或初始化喷嘴。因此，处理器设置成可根据传感器数据自动触发施加密封材料和/或墨水移动通过供应通道到达接收室。或者及另外地，处理器设置成可启动以预定间隔时间从打印头清除气体，或根据通过使用界面得到使用者的指令进行启动。处理器还设置成，可在施加密封材料后控制从打印头清除密封材料和通过移动墨水到喷嘴供应通道64配合清除。

图3显示了打印头组件62和打印机20的压力控制器70的选出部分的截面图。打印头组件可包括主体102，至少一个打印头22，和托架104，其连接打印头到主体。

主体102形成一个或多个容纳流体的腔室，如墨水或空气，例如，在所示附图中，主体102形成供应腔38，保持从打印头激发的墨水106。主体102还可形成接收室68，其通过内壁108独立于供应腔38。主体可用适当材料如塑料、金属、玻璃或陶瓷等形成。

主体102可形成多个通道，移动墨水到主体和通过主体，和/或调节主体中的压力。例如，主体102可形成主体通道110，112，供应墨水到主体和供应到供应腔38和接收室68之间。第一主体通道110可用作入口通道，接收来自墨水容器的墨水。第二主体通道112可用作出口(或入口)通道，供墨水和/或气体使用，和/或用于调节主体的压力。各主体通道110，112分别供泵72a，72b和/或至少一个阀门74a，74b进行调节。泵在主体内形成相对环境压力的正或负压力。

主体102还可形成第一和第二开口114，116。第一开口114作为腔室出口，允许墨水流到打印头22和/或从供应腔38流到接收室68。第一开口114可被过滤器118覆盖，除去墨水中的颗粒。第二开口116可成为接收室68的入口，允许墨水和/或气体移动到接收室。在一些实施例中，第二开口116可用作入口，传输墨水到打印头22和/或从接收室68传输到供应腔36。

主体还可形成入口孔120和隔膜孔122。入口孔120被扩散屏124覆盖，设置成当主体压力过低时，允许外部空气进入主体来调节主体压力。隔膜孔122可连接隔膜或易变形件126，其形成体积可变化的外部气体腔128。易变形件126，例如，用于当墨水从供应腔排出时保持供应腔38有更恒定的压力。

托架104可设置成能提供主体102和打印头22之间的流体连通。托架104可形成通道130，132，在打印头22和主体102之间延伸。在一些示例中，第一通道130可用作入口，传输墨水到打印头22，第二通道132用作出口，传输打印头22的墨水和/或气体到接收室68。第一和第二通道之间的墨水流动可根据阀门74b的开关状态和/或泵72a，72b在通道之间产生的压力差激发或去激发。托架104可用适当材料形成，包括陶瓷，玻璃，塑料，硅，金属和/或类似材料。

打印头22和/或托架104可形成供应通道64，流体连通于打印头的喷嘴/小孔66；提供通道130，132之间的流体连通。因此，从第一通道130进入供应通道64的墨水可从喷嘴排出和/或移动到第二通道132。在一些实施例中，供应通道可以是多个单独通道，例如各列喷嘴的一个或多个单独通道。

图4显示了打印头22和托架104的截面图。在这个示例中，打印头22和托架104共同形成供应通道64。供应通道64可根据喷嘴66的设置沿打印头的长度方向延伸。在所示附图中，喷嘴66设置在一对相邻列之间。

打印头22可包括基体152，激发件154在基体上形成，小孔层156连接到基体。小孔层和基体可形成多个激发腔158，分别包括激发件154，如加热器或压电件，可选择地激发从各喷嘴66喷出墨水。基体可以是任何适当材料，尤其是半导体材料，如硅，或绝缘材料，如玻璃。

图5显示了另一打印头22和托架104的沿着一列喷嘴66的截面图。为简化图案，只显示了不多的喷嘴。但是，打印头可具有任何适当数量的喷嘴。在示例性实施例中，各列喷嘴可具有150、300或600个小孔。

图5显示了墨水通过供应通道64的流动路径170(大箭头)。墨水从托架的第一通道130进入供应通道64，在托架的第二通道132离开供应通道。墨水流动可形成从小孔66和激发腔158向内朝打印头通道的压力降，使得小孔出现净向内压力，用172表示。压力降可根据Bernoulli原理形成，例如，推动墨水以比侧面通路更大的速度通过较小直径的供应通道64。

图6到10显示了执行清除打印头22气体的方法过程中的打印头结构。为了简化，只显示出与供应通道64流体连通的一个喷嘴66和激发腔158。

图6显示了处于未初始化结构的打印头22。在这个未初始化结构中，供应通道64，具体是喷嘴66和激发腔158，没有墨水，充满了气体，通常是空气。未初始化结构可以是首次使用之前的打印头结构，即卖给消费者时的结构。或者，未初始化结构可在打印头已经用于打印后产生，例如通过没有墨水操作打印头，或在打印头的希望条件下产生，如在清洁或墨水用光时。这个阶段的打印头可用墨水初始化，但可能夹带有空气，如在一个或多个小孔，激发腔，和/或供应通道64以及其他结构预先存在的气泡。

图7显示了施加密封材料190到打印头外表面192期间的打印头22。外表面192可由小孔层156或孔板，以及其他结构，形成。密封材料施加到外表面192，使得密封材料覆盖和密封打印头的一些或全部小孔66，用194表示。如图所示，密封小孔意味着密封材料限制了流体通过小孔，例如限制了外部气体196进入打印头。因此，密封小孔提供了密封限制，隔离开内部气体198和外部气体196。密封材料190可以是粘性液体，通过施加器202施加接触打印头。施加器可能吸收也可以不吸收。在某些示例中，施加器包括弹性材料，如三元乙丙橡胶(含双环戊二稀)。

图8显示了施加密封材料190密封小孔后，墨水106移动通过供应通道64的打印头22。墨水移动可在供应通道形成低压区，使得激发腔158中的内部气体198以气泡204进入供应通道64，被以与气泡相反的方向进入的墨水106代替。

图9显示了处于初始化状态的打印头22，内部气体已经大部分被墨水106代替，如206所示。密封材料190现在可取下，使初始化的打印头操作。

图10显示了从小孔66激发液滴208的打印头22。这些液体起初可包括大量的密封材料190，用210表示，密封材料随着另外液体的激发而减少，如212所示。或者及另外地，密封材料可通过机械方式如刮扫密封材料，从打印头22清除，和/或通过从外部施加适当溶液进行清洗。

可认为上面的公开包括了本发明的多个不同实施例。而每个实施例以特定形式公开，文中讨论和显示的特定实施例不应看作是限制性的，因为可进行许多不同的改进。公开的发明主题包括各个部件、特征、功能和/或性质的所有新的和非明显的组合和次组合。类似地，当权利要求采用了“a”或“a first”个部件或其等同体的形式时，应当认为这些权利要求包括一个或多个这些部件，即不要求也不排除两个或多个这种部件。

Claims (10)

1.一种清除打印头气体的方法，包括：

从打印头(22)外部将密封材料(190)施加到打印头(22)的小孔(66)，限制流体从小孔(66)通过；和

墨水(106)移动通过打印头通道，所述通道设置成与小孔(66)流体连通，在小孔(66)附近形成向内吸力，使得气体(198)从小孔(66)附近移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加密封材料(190)包括施加液体密封材料(190)到小孔(66)，其中密封材料(190)的粘度比墨水(106)大。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在打印头(22)首次打印之前，进行施加和移动步骤使打印头(22)初始化。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述密封材料(190)和墨水(106)是容易混合的，所述方法还包括从所述小孔(66)激发液滴(208)，所述液滴(208)包括密封材料(190)和墨水(106)的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述密封材料是乙二醇。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述打印头(22)属于打印头组件(62)，所述打印头组件(62)包括腔(38)和接收室(68)，设置成可通过打印头通道流体连通，腔(38)设置成可施加墨水(106)到小孔(66)，进行液滴激发，其中移动步骤包括在腔(38)和接收室(68)之间形成压力差，通过打印头通道从腔(38)吸出墨水(106)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，移动步骤包括在打印头通道以比侧面通道更快的速度移动墨水(106)，使得打印头通道的流体压力低于侧面通道的流体压力。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，施加步骤设置密封材料(190)，靠近墨水(106)中的已有气泡。

9.一种打印装置，包括：

打印头(22)，包括小孔(66)和通道(64)，其设置成与小孔(66)流体连通，所述打印头(22)有密封材料(190)施加到所述小孔(66)，使得流过所述小孔(66)的流体受到限制；和

流动控制器(70)，设置成在密封材料(190)施加后可控制墨水(106)移动通过所述通道(64)，在小孔(66)附近形成向内吸力，使得气体(198)从小孔(66)附近移动。

10.根据权利要求9所述的打印装置，其特征在于，还包括与流动控制器(70)连通的处理器(60)，其中所述处理器(60)设置成可操控流动控制器(70)。

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