CN101310988A - 喷墨打印机的气泡去除装置和利用该装置去除气泡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气泡去除装置，用于去除供给到喷墨打印机的打印头的墨水中所含的气泡，并提供了一种去除气泡的方法，以便向喷墨打印头提供平稳的墨水流。当气泡去除操作进行时，通过在向前方向上操纵泵，墨水罐内的墨水通过过滤器单元向打印头移动，并且通过在相反方向上操纵泵，已经向打印头移动的墨水通过过滤器单元返回到墨水罐。困在过滤器单元中的气泡由于泵在相反方向上的操作而移动到墨水罐，并且通过重力在墨水罐中被去除，由此，可以向打印头提供平稳的墨水流。

Description

喷墨打印机的气泡去除装置和利用该装置去除气泡的方法

对相关申请的横向参考

本申请要求2007年5月4日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2007-0043732号的权益，该在先申请通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明总地涉及一种用来去除在向喷墨打印机的喷墨头所提供的墨水中的气泡的装置以及去除气泡的方法，并尤其是涉及一种可以应用到利用行打印方法的喷墨打印机的阵列喷墨头上的气泡去除装置以及利用该装置去除气泡的方法。

背景技术

传统上，喷墨打印机通过将墨滴喷到纸张上来在纸张上形成所需图像。如图1所示，喷墨打印机形成为传统图像打印设备的一部分，并包括喷墨头10、一对供纸辊21和一对排纸辊22，其中喷墨头10将墨滴通过喷嘴11a喷出、所述对供纸辊21将从传统图像打印设备前端部15接收到的纸张P推动到打印头10之下，而所述排纸辊22将纸张P排出到托盘30上。所述前端部15可以包括扫描图像的扫描单元和存储空白纸张的纸张存储单元(未示出)。当供纸辊21将纸张P推动到打印头10之下时，打印头10通过将墨滴经芯片(chip)11的喷嘴11a喷出而形成所需图像，并且排纸辊22将其上打印有所需图像的纸张P推出到托盘30上。

打印方法包括往复方法和行打印方法，在往复方法中，在打印头10在纸张P的宽度上来回往复移动的同时，图像以水平写入方法打印在纸张P上，而在行打印方法中，形成固定的打印头10，以便覆盖纸张P的整个宽度，并且同时打印图像的一整行。最近，由于打印速度高，而广泛使用行打印方法，即阵列打印头。

在上述喷墨打印机中，由于图像是通过将墨滴经形成在打印头10的芯片11中的喷嘴11a喷出而形成，如果喷嘴11a被气泡堵塞，则墨水不能被正确喷出，从而不能准确打印图像。为了避免这个问题，已经提出了各种从墨水中去除气泡的方法。一种通常使用的方法是：在将吸取帽覆盖在打印头10的芯片上之后，利用泵与少量墨水一起抽吸在喷嘴11a内存在的气泡。这种方法在具有少量芯片11并且相对小面积的往复方法打印头中非常有效。但是，在芯片11很宽地几乎设置在纸张P整个宽度上的行打印方法中工作的阵列打印头的情况下，难于采用抽吸方法。即，为了覆盖纸张P的整个宽度，许多具有喷嘴11a的芯片11必须设置在纸张P的宽度方向上。在这种情况下，难于用帽密封整个芯片11中的每一个来通过向所有喷嘴11a施加均匀压力来吸取气泡。在阵列打印头的情况下，为了解决这个问题，如图2所示，在打印头10和墨水罐50之间形成墨水循环线路60，并且在需要时打印头10内的墨水通过操作泵来循环。即，通过周期地循环喷嘴11a内的墨水，气泡被引入到墨水罐50中，并且气泡通过重力差而分离。附图标记40表示负压发生器，该负压发生器保持芯片11的喷嘴11a内的压力为负压，而附图标记90表示过滤器单元，该过滤器单元用于过滤墨水内包含的外来物质。从而，墨水罐50内的墨水通过泵70被供给到打印头10，以用于打印工作，并且在这个过程中，墨水中包含的外来物质被过滤器单元90滤掉。当需要去除气泡时，阀80打开来循环墨水。从而，气泡被收集在墨水罐50内并且由重力分离。

如图3所示，广泛使用具有竖直结构的过滤器单元90，其中，过滤器92竖直安装在壳体91内，该壳体91具有墨水入口91a和墨水出口91b。即，通过墨水入口91a进入过滤器单元90的墨水在穿过过滤器92的同时被过滤，然后通过墨水出口91b被供给到打印头10。

如图3所示，进入过滤器单元90的壳体91内的气泡B被保持在壳体91内而不穿过过滤器92。即，在更换墨水罐50之后，通常在墨水循环线路60重新填充时气泡进入。以这种方式进入过滤器单元9的气泡B不能穿过过滤器92的筛网，并且被保持在壳体91的墨水入口91a一侧。在这种情况下，由于气泡B的存在，能被使用的过滤器92的面积减小，由此增加了压力损失。即，这种情形相当于管路横截面积减小的情况，并由此，在过滤器单元90处发生压力损失。于是，不能够实现向打印头10稳定供给墨水，导致打印质量变差。在过滤器92的工作面积逐渐减小时，为了确定压力损失的趋势，进行了试验。图5是表示在使用彼此不同直径的过滤器时在壳体的墨水入口和墨水出口边界处压力降的测量结果的曲线。使用分别具有10mm、20mm、30mm和40mm直径的过滤器以便对应于首先使用40mm直径的过滤器并然后由于气泡而直径逐渐减小到30mm、20mm和10mm的情形。筛网的尺寸不变。从该曲线可以看出随着过滤器的工作面积逐渐减小，压力降快速增大。

为了解决这个问题，可以采用增加流体速度的方法。即，大量墨水快速穿过过滤器92，以使得气泡穿透筛网而不保留在过滤器单元90内。但是，当墨水的速度增大时，打印头10喷嘴11a处的负压增大。从而外部空气可以通过喷嘴11a进入打印头10，而且，外部空气可以是气泡产生源。因此，增大墨水的流速不是理想的解决方案。

如图4所示，具有这样一种结构，其中，过滤器12水平安装在打印头10的芯片11的前端。在这种结构中，在墨水通过喷嘴11a喷出过程中产生的气泡B浮动并收集在过滤器的墨水出口侧。而且，如现有技术中公知的，加热器(未示出)对应于每个喷嘴11a安装在打印头10内。墨滴通过因加热器的热量而产生的小气泡喷射过相应的喷嘴11a。在这点产生的小气泡升高到过滤器12并且不能穿过过滤器12。在这种情况下，气泡也阻止墨水流向喷嘴11a。例如，当加热器在墨水不能够填充到过滤器12内的情况下工作时，打印头10的寿命由于过热而被极大缩短。

因此，为了解决上述问题，需要开发一种平稳去除墨水中包含的气泡的方法。

发明内容

为了解决上述和/或其他问题，本发明提供了一种用于喷墨打印机的气泡去除装置，该装置能够平稳地去除墨水中包含的气泡以及在过滤器附近保留的气泡，并且提供了一种利用该气泡去除装置的去除气泡的方法。

本发明的其他方面和应用将部分在下面的描述中给出，且部分将从这些描述中显而易见或可以通过本发明的实践习得。

根据本发明的一个方面，提供了一种气泡去除装置，该气泡去除装置包括：墨水循环线路，该墨水循环线路连接容纳墨水的墨水罐和打印头；过滤器单元，该过滤器单元安装在墨水循环线路上以将墨水中所含的外来物质滤出；以及泵，该泵能够在向前和相反方向上工作，以使得墨水在向前方向和相反方向上通过墨水循环线路循环。

所述墨水循环线路具有从过滤器单元到打印头的长度L1，该长度L1大于从过滤器单元到墨水罐的长度L2，即L1＞L2。

所述过滤器单元可以包括壳体，该壳体具有墨水入口和墨水出口，并且过滤器设置在所述墨水入口和墨水出口之间，其中，所述壳体可以逐渐变细，使得壳体的横截面积在远离墨水入口的方向上逐渐减小。

所述墨水入口和墨水出口可以形成在壳体的上端。

根据本发明的另一方面，提供了一种成像设备，该成像设备包括打印头、容纳墨水的墨水罐和气泡去除装置，该气泡去除装置具有墨水循环线路、过滤器单元和泵，其中所述墨水循环线路连接墨水罐和打印头，所述过滤器单元安装在所述墨水循环线路上，以将墨水中包含的外来物质滤出，而所述泵能够在向前方向和相反方向上工作，以使墨水在向前方向和相反方向上通过所述墨水循环线路循环。

根据本发明的另一方面，提供了一种去除喷墨打印机的气泡的方法，该方法包括通过操纵可以在向前方向和相反方向工作的泵，使得墨水从墨水罐经墨水循环线路上的过滤器单元向打印头移动；以及通过在相反方向操纵所述泵将已经移动到打印头的墨水经过滤器单元移动回到墨水罐。

所述泵在向前方向上的工作可以持续，直到墨水在离开过滤器单元之后在墨水循环线路中已经移动的距离大于墨水罐和过滤器单元之间的墨水循环线路的长度为止，并且所述泵在相反方向上的工作可以持续，直到墨水已经移动基本上与从过滤器单元到墨水罐的墨水循环线路的长度相等的距离并且在泵在向前方向上工作时穿过过滤器单元的所有墨水已经返回到过滤器单元之前为止。

该方法还包括在泵在相反方向上工作之后，通过在向前方向上操纵泵，使墨水从墨水罐向打印头移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种去除喷墨打印机中的气泡的方法，该方法包括：在从墨水罐经过滤器单元到打印头的墨水循环线路中沿第一方向移动墨水；以及在墨水循环线路中沿与第一方向相反的第二方向移动墨水，其中，所述墨水在第一方向上移动距离L1，且所述墨水在第二方向上移动距离L2，距离L1大于距离L2。

L1可以基本上是从过滤器单元到打印头的墨水循环线路的长度。

L2可以基本上是从过滤器单元到墨水罐的墨水循环线路的长度。

在第一方向上移动墨水可以导致墨水中所嵌的气泡困在过滤器单元中。

在第二方向上移动墨水可以导致基本上所有被困的气泡移动到墨水罐中。

根据本发明的另一方面，提供了一种成像设备，该成像设备包括：打印头；容纳墨水的墨水罐、和气泡去除装置，所述气泡去除装置具有连接墨水罐和打印头的墨水循环线路；过滤器单元，该过滤器单元安装在墨水循环线路上并与打印头间隔第一距离并与墨水罐间隔第二距离，该第二距离短于第一距离。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和应用将从下面结合附图的详细描述中变得清楚并更易于理解，图中：

图1是示出传统喷墨打印机的打印结构的示意图；

图2是示出传统气泡去除装置的构成的示意图；

图3和4是图2的气泡去除装置的传统过滤器单元；

图5是示出图3的过滤器单元中随主动过滤器面积减小的压力降的曲线；

图6是示出根据本发明一个实施例的气泡去除装置的构成的示意图；

图7是示出根据本发明一个实施例的、图6的气泡去除装置的过滤器单元的结构的透视图；

图8A和8B是示出根据本发明一个实施例的、图7的过滤器单元的形状的横截面图；以及

图9A到9D是示出根据本发明一个实施例的、主要与图7的过滤器单元一同使用的气泡去除单元的横截面图。

具体实施方式

现在，详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出，所有图中相同的附图标记表示相同的元件。下面通过参照附图描述实施例以解释本发明。

图6是根据本发明一个实施例的气泡去除装置的构成的示意图。本发明可以是传统成像设备的一部分或与之一起使用。

参照图6，根据本发明一个实施例的气泡去除装置具有这样的结构，其中打印头100和墨水罐500经墨水循环线路600连接，以在需要时通过操纵泵700来循环墨水。当泵700在阀800打开的情况下工作时，墨水通过墨水循环线路600在打印头100和墨水罐500中循环。附图标记110表示芯片，喷嘴111形成在该芯片110处，附图标记400表示负压发生器，而附图标记900表示过滤器单元。提供了排纸辊220，以接合打印后的纸张P并将纸张P排出到托盘30。

泵700是双向泵，即，可以在向前方向和相反方向上被驱动。也就是说，泵700被构造成当泵700在向前方向被驱动时，墨水罐500内的墨水通过过滤器单元900流向打印头100，以从墨水中去除外来物质，而当泵700在相反方向被驱动时，流向打印头100的墨水通过过滤器单元900返回到墨水罐500。这是去除过滤器单元900内保留的气泡的方法。下面将详细描述去除气泡的方法。而且，假设从过滤器单元900到打印头100的第一距离是L1，从过滤器单元900到墨水罐500的第二距离是L2，过滤器单元900可以安装成满足L1＞L2的条件，这将在下面详细描述。

第一距离L1可以是从形成在打印头100上的第一口到形成在过滤器单元900上的第二口测量的墨水循环线路600的实际长度，而第二距离L2可以是从形成在过滤器单元900上的第二口到形成在墨水罐500上的第一口测量的墨水循环线路600的实际长度。墨水循环路线600的实际长度测量为L1和L2，而无论墨水循环路线600是直的、弯曲的或者其他部件设置在打印头100、过滤器单元900和墨水罐500之间。

如图7所示，过滤器单元900包括具有墨水入口911和墨水出口912的壳体910，以及竖直安装在壳体910内的过滤器920。墨水入口911和墨水出口912形成在壳体910的上端，由此，通过墨水入口911进入壳体910的墨水穿过过滤器920，从上端到下端浸湿过滤器920的整个表面，并通过墨水出口912离开。在这个实施例中，壳体910朝向其下端t向内逐渐变细，使得壳体910的横截面积朝向远离墨水入口911的壳体910的底端逐渐减小。以这种方式，可以防止在远离墨水入口911的壳体910的底端内打断墨水流的湍流。也就是说，如图8A所示，如果壳体910’不是逐渐变细的，并且具有恒定横截面积的形状，进入壳体910’内的墨水由于在壳体910’下端内的湍流而不能穿过过滤器920’。当形成湍流时，湍流阻止墨水向下流动，从而墨水流不是平稳的基本上层流。因此，如图8B所示，如果壳体910形成为逐渐变细的形状，消除了在壳体910’下端的导致湍流的多余空间。在这种情况下，由于去除了湍流区域，墨水流基本上是层流，在示例性实施例中，壳体逐渐变细的角度θ可以是50到70度。

将描述具有上述结构的气泡去除装置的工作。

例如，如果墨水循环线路600由于更换墨水罐500需要新填充或者另外存在将气泡引入到过滤器单元900内很大可能时，执行以下气泡去除过程。而且，在正常打印操作过程中，由于墨水周期地通过墨水循环线路600循环，进入墨水罐500内的气泡由于重力而分离。但是，由于在墨水向墨水罐500的正常循环操作过程中不容易去除墨水罐500内存在的气泡且很有可能气泡困在过滤器单元900内。在更换墨水罐500时具有很大可能性气泡困在过滤器单元900内的情况下，可以手动执行气泡去除过程，或者可以自动操作。

如图9A所示，通过操纵能够反向工作的泵700，墨水罐500内的墨水在打印头100(参照图6)的方向上沿着墨水循环路线600通过过滤器单元900移动。从而，循环线路600在L2区段内的气泡(参照图9A)因墨水的移动而通过过滤器单元900被推到循环线路600的L1区段。理想上，在此时，所有L2区段内的空气被推到L1区段。但是，如图9A所示，空气以气泡B的形式累积在过滤器920内侧墨水入口911附近。如上所述，被困的气泡B可以导致过滤器920压力损失，从而，通过在相反方向驱动泵700(参见图6)去除该气泡B，这将在下面描述。泵700在向前方向上的工作必须在进行到下一步骤(相反方向)之前在适当的时间停止，即，当来自墨水罐500的墨水在循环线路600的L1区段内运行至少稍微长于L2区段的长度时，泵700在向前方向的工作停止，使得收集在朝向打印头100的L1区段内的墨水之前的空气在随后泵700在相反方向的驱动中不会再次进入过滤器单元900。从而，如上所述，需要满足L1＞L2的条件。

对于反向工作，一旦墨水由于向前方向操作已经从L2区段填充L1区段，如图9A所示，通过在相反方向上操作泵700，已经移动到L1区段的墨水返回到墨水罐500，如图9B所示。由此，困在过滤器单元900内侧墨水入口911附近的气泡B与返回到墨水罐500的墨水一起被向墨水罐500推回。于是，在泵700的向前操作过程中没有穿过过滤器920的气泡B因泵700在相反方向上的操作而进入墨水罐500，在此，气泡B由重力分离。此时，由于困在过滤器单元900内的气泡B可以进入墨水罐500，泵700必须在相反方向上操作一段时间，直到墨水可以移动至少比L2区段的长度还长的距离。但是，如果泵700在相反方向上操作一段距离使得墨水移动比L2区段的长度远很多的距离，已经在向前方向被推动的气泡B，即，累积在L1区段朝向打印头100的前部附近的那些气泡B可以再次进入到过滤器单元900。因此，在已经沿向前方向移动到L1区段前部的墨水可以沿相反方向再次进入过滤器单元900之前，泵700在相反方向的操作停止。为此原因，在向前方向上操纵泵700时，墨水从过滤器单元900移动到L1区段长于L2区段的长度的距离。从而，即使墨水可以在相反方向上移动比L2区段的长度稍微长的距离，在L1区段内墨水前面存在的气泡B也不会再次进入过滤器单元900。如图9C所示，由于泵700在相反方向上工作，困在过滤器单元900内的气泡B离开而去往墨水罐500。

如图9D所示，再次在向前方向上，通过在向前方向上驱动泵700，墨水循环线路600由墨水填充，而气泡B不会进入过滤器单元900，喷墨打印机可以进入正常工作。

根据本发明，由于困在过滤器单元900内的气泡B被完全去除到墨水罐500中时开始正常工作，可以防止在打印工作过程中的压力损失。

如上所述，通过使用根据本发明的喷墨打印机的气泡去除装置，可以轻易去除困在过滤器单元中的气泡。于是，可以高效确保过滤器的有效工作表面，从而，可以防止在正常打印工作过程中的压力损失，由此，可以防止供墨故障或打印头芯片退化。

虽然已经图示和描述了本发明的若干实施例，本领域技术人员可以理解到在不背离本发明的原则和精髓前提下，可以在本发明中作出各种变化，本发明的范围在所附的权利要求书及其等价物中限定。

Claims (16)

1.一种气泡去除装置，包括：

墨水循环线路，该墨水循环线路将容纳墨水的墨水罐和打印头相连接；

过滤器单元，该过滤器单元安装在所述墨水循环线路上，以滤出包含在墨水中的外来物质；以及

泵，所述泵能够在向前方向和相反方向上工作，该泵工作以使得墨水在向前方向和相反方向上通过墨水循环线路循环。

2.如权利要求1所述的气泡去除装置，其中，所述墨水循环线路具有从过滤器单元到打印头的长度L1，且从过滤器单元到墨水罐的长度L2，且L1＞L2。

3.如权利要求1所述的气泡去除装置，其中，过滤器单元包括壳体，该壳体具有墨水入口和墨水出口，并且具有设置在该墨水入口和墨水出口之间的过滤器，其中，所述壳体逐渐变细使得壳体在远离墨水入口的方向上横截面积逐渐减小。

4.如权利要求3所述的气泡去除装置，其中，所述墨水入口和墨水出口形成在所述壳体的上端。

5.一种成像设备，包括：

打印头；

容纳墨水的墨水罐；以及

气泡去除装置，该气泡去除装置具有连接墨水罐和打印头的墨水循环线路；安装在该墨水循环线路上以便滤出墨水中包含的外来物质的过滤器单元；以及泵，所述泵能够在向前方向和相反方向上工作，该泵工作使得墨水在向前方向和相反方向上穿过所述墨水循环线路循环。

6.如权利要求5所述的成像设备，其中，所述墨水循环线路从过滤器单元到打印头的长度L1大于从过滤器单元到墨水罐的长度L2。

7.如权利要求5所述的成像设备，其中，所述过滤器单元包括壳体，该壳体具有墨水入口和墨水出口，并且具有设置在该墨水入口和墨水出口之间的过滤器，其中，所述壳体逐渐变细使得该壳体在远离所述墨水入口的方向上横截面积逐渐减小。

8.一种去除喷墨打印机的气泡的方法，该方法包括：

通过操纵泵，使墨水从墨水罐通过墨水循环线路上的过滤器单元向打印头移动，该泵可以在向前方向上和与向前方向相反的方向上工作；以及

通过在所述相反方向上操纵所述泵，将已经移动到打印头的墨水通过过滤器单元移动回墨水罐。

9.如权利要求8所述的方法，其中：

所述泵在向前方向上的工作持续，直到墨水在离开过滤器单元之后在墨水循环线路中已经移动的距离大于墨水罐和过滤器单元之间的墨水循环线路的长度为止；以及

所述泵在相反方向上的工作持续，直到墨水已经移动了基本上与从过滤器单元到墨水罐的墨水循环线路的长度相等的距离并且在泵在向前方向上工作时穿过过滤器单元的所有墨水已经返回到过滤器单元之前为止。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：

在泵在相反方向上工作之后，通过在向前方向上操纵泵，将墨水罐中的墨水向打印头移动。

11.一种去除喷墨打印机中的气泡的方法，包括：

在墨水循环线路中从墨水罐通过过滤器单元朝向打印头沿第一方向移动墨水；以及

在墨水循环线路中沿与第一方向相反的第二方向移动墨水；

其中，墨水在第一方向上移动距离L1，墨水在第二方向上移动距离L2，且L1大于L2。

12.如权利要求11所述的方法，其中，L1基本上是从过滤器单元到打印头的墨水循环线路的长度。

13.如权利要求12所述的方法，其中，L2基本上是从过滤器单元到墨水罐的墨水循环线路的长度。

14.如权利要求11所述的方法，其中，在第一方向上移动墨水导致嵌在墨水中的气泡变成被困在过滤器单元中。

15.如权利要求14所述的方法，其中，在第二方向上移动墨水导致基本上所有被困的气泡被移动到墨水罐中。

16.一种成像设备，包括：

打印头；

墨水罐；以及

气泡去除装置，该气泡去除装置具有连接墨水罐和打印头的墨水循环线路；安装在墨水循环线路中并与打印头间隔开第一距离且与墨水罐间隔开第二距离的过滤器单元，所述第二距离比所述第一距离短。

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