CN101602286A - 喷墨记录设备和喷墨头 - Google Patents

Abstract

喷墨记录设备和喷墨头。该喷墨记录设备包括喷墨头和吸引机构。喷墨头包括经由流路与储墨器连接的液室。流路包括未分支流路和分支流路。吸引机构以基本上相同的压力吸引分别与未分支流路和分支流路对应的液室和喷出口。从流路汇合处到被连接到分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到未分支流路的喷出口的距离。与分支流路对应的液室的体积小于或等于与未分支流路对应的液室的体积。

Description

喷墨记录设备和喷墨头

技术领域

本发明涉及喷出多种颜色的液滴的喷墨记录设备和喷墨头。

背景技术

日本特开2001-171119所公开的彩色喷墨头被安装在往复运动的滑架上，并且该彩色喷墨头能够在滑架(双向构造)的向前行程和向后行程期间进行打印。

日本特开2001-171119所公开的双向喷墨头的例子具有三个储墨器，这三个储墨器容纳三种颜色的墨：青色(以下被称为C)、品红色(以下被称为M)和黄色(以下被称为Y)。五个液室被连接到这三个储墨器，这五个液室被并排地配置在喷出液滴的记录元件基板的背面。

例如，如图8所示，分别用C墨、M墨、Y墨、M墨和C墨来填充液室3a、3b、3c、3d和3e。Y墨经由未分支流路6从Y储墨器21b被供给到Y液室3c。C墨经由被分为两个支路4a和4e的流路从C储墨器21c被供给到两个独立的C液室3a和3e。类似地，M墨经由被分为两个支路5b和5d的流路从M储墨器21a被供给到液室3b和3d。

为了说明的目的，下文中，与将储墨器连接到液室的未分支流路对应的液室被称为“未分支液室”，与将储墨器连接到多个液室的分支流路对应的液室被称为“分支液室”。

在喷墨头中，由净化机构进行吸引恢复，以排出留在被提供液体的液室、喷出液体的喷出口以及连接喷出口和液室的流路中的气泡，并且用新鲜的墨填充上述液室、喷出口以及流路。

特别地，留在流路和液室中的气泡使墨通道变窄，并且降低了墨被供给到喷出口的性能，因此，要可靠地去除气泡。

图8示出了适用于包括与分支液室对应的喷出口列和与未分支液室对应的喷出口列的喷墨头的较简单的净化机构的例子，如在双向构造中那样，喷出口列彼此靠近地配置。通过利用单个吸盘(suction cap)22进行同时吸引操作，对未分支液室和分支液室施加相同的负压，并且经由各喷出口列同时排出墨和气泡。

将参照图9A至图9D说明在吸引操作过程中如何将气泡吸出液室。

附图标记9表示液室3的入口，在该入口处，流路被连接到液室3。在净化机构的吸引之前，气泡10停留在入口9处(图9A)。气泡10由在液滴的喷出期间随着墨的消耗而来自流路的上游侧(储墨器侧)的小气泡和形成在喷出口列8(多个喷出口8a成一列的配置)附近的小气泡结合形成。

气泡10停滞在液室的入口9处的一个原因是：该部分的墨流速由于流路的截面积的变化而急剧地变化。可以利用CT扫描仪使气泡的停滞或行为可见(图9B)。

当利用吸盘从记录元件基板2的下表面7进行吸引操作时，由从储墨器到喷出口列8的墨流使气泡10变形(图9C)。当气泡10的一部分与喷出口列8接触时，气泡10的弯月面破裂，气泡10和墨一起被排出。

在未分支液室的情况下，在吸引操作期间，来自储墨器的所有墨流入到一个液室中，可以较容易地排出液室的入口9处的气泡。

然而，在墨从同一储墨器经由分支流路被供给到两个液室的系统的情况下，经常观察到如下现象：仅排出两个液室中的一个液室中的气泡，而另一个液室中的气泡停留在液室的入口9处并且没有被排出(图9D)。

这归因于如下事实：在吸引操作期间，当两个液室中的一个液室中的气泡被排出时，该液室的流阻减小，并且停留有气泡的另一个液室中的墨流减少。因此，即使继续进行吸引操作，也主要排出已经去除了气泡的液室中的墨，而停留有气泡的液室中的墨几乎不被排出，因此，不能去除气泡。

如果分别对分支流路的系统和未分支流路的系统进行吸引，则能够可靠地排出分支流路的系统中的气泡和未分支流路的系统中的气泡。然而，该方法使净化机构复杂化。特别地，在喷出口列如在双向构造中那样彼此靠近地配置的喷墨头的情况下，需要分别吸引各喷出口列的小且精确的吸盘。然而，难以制造这种吸盘。

为了通过同时吸引多个喷出口来排出被连接到分支流路的两个液室中的气泡，需要例如以更大的吸引压力(负压)来进行更有力的吸引操作。然而，在该情况下，从与分支液室同时被吸引的未分支液室吸出不必要的大量的墨，并且没有用于打印的废墨的量增加。

发明内容

本发明提供一种可靠地去除具有未分支液室和分支液室的喷墨头中的气泡的喷墨记录设备。

在本发明的一个方面中，喷墨记录设备包括喷墨头和吸引机构。该喷墨头包括经由流路与储墨器连接并且向喷出口供给墨的液室。该流路包括将一个储墨器连接到一个液室的未分支流路和将另一个储墨器连接到两个液室的分支流路。吸引机构以基本上相同的压力吸引分别与未分支流路和分支流路对应的液室和喷出口并且经由喷出口吸引墨。从流路汇合处到被连接到分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到未分支流路的喷出口的距离。

在本发明的另一方面中，一种喷墨记录设备包括：喷墨头，其包括：记录元件基板，该记录元件基板包括能量产生元件和喷出口；支撑构件，该支撑构件支撑记录元件基板并且在该支撑构件中形成有液室；以及流路，该流路包括将一个储墨器连接到一个液室的未分支流路和将另一个储墨器连接到两个液室的分支流路；以及吸引机构，其利用相同的构件吸引分别与未分支流路和分支流路对应的喷出口并且经由喷出口吸引墨，其中，从流路汇合处到被连接到分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到未分支流路的喷出口的距离。

在本发明的又一方面中，喷墨头包括：记录元件基板，该记录元件基板包括能量的能量产生元件和喷出口；以及支撑构件，该支撑构件支撑记录元件基板并且在该支撑构件中形成有液室，该液室保持从储墨器经由流路供给的墨，其中，流路包括将一个储墨器连接到一个液室的未分支流路和将另一个储墨器连接到两个液室的分支流路，从流路汇合处到被连接到分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到未分支流路的喷出口的距离。

通过下面参照附图对典型实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1A至图1C示出了根据本发明的第一实施方式的喷墨头。

图2A和图2B示出了根据本发明的第一实施方式的液室的结构。

图3的(A)至(C)示出了根据本发明的第一实施方式的液室的结构。

图4A至图4C示出了根据本发明的第一实施方式的液室的结构。

图5A和图5B均示出了根据本发明的第一实施方式的净化机构。

图6A和图6B示出了本发明的另一实施方式。

图7A和图7B示出了本发明的另一实施方式。

图8示出了日本特开2001-171119所公开的喷墨头的液室的结构。

图9A至图9D示出了如何从图8的喷墨头吸出气泡。

具体实施方式

现在将参照附图说明本发明的实施方式。

图1A至图1C示出了喷出三种颜色的墨(C、M和Y)的双向喷墨头。图2A和图2B以及图3的(A)至(C)示出了液室的结构。由图8的上述净化机构来进行用于排出例如喷出口中的气泡的吸引操作。

根据该实施方式的喷墨头1被接合到储墨器保持件20，在该储墨器保持件20上安装有容纳三种颜色的墨(C、M和Y)的储墨器21。

在一个实施方式中，喷墨头1具有记录元件基板2，该记录元件基板2为0.625mm厚的硅基板并且具有产生喷出液体用的能量的能量产生元件(未示出)。喷墨头1还具有支撑构件11和形成在支撑构件11中的五个液室3a至3e，该支撑构件11为4.0mm厚的高铝(氧化铝)板并且用于支撑记录元件基板2。

喷出三种颜色的墨的记录元件基板2具有分别与液室3a至3e对应的五个喷出口列8a至8e。从记录元件基板2的背面经由液室供给墨。在各喷出口列中，以600dpi的间隔沿图1B的线IIB-IIB的方向大致线性地排列128个喷出口。

用C墨、M墨和Y墨填充液室3a至3e。Y墨从用于Y墨的储墨器21Y经由未分支流路流出，该未分支流路被连接到支撑构件11的中间液室3c。C墨从用于C墨的储墨器21C经由双分支流路流出，该双分支流路在液室的稍前方分支。该双分支流路的支路被连接到液室3a和3e。类似地，M墨从用于M墨的储墨器21M经由双分支流路流出，该双分支流路在液室的稍前方分支。该双分支流路的支路被连接到液室3b和3d。

在储墨器保持件20中形成上述流路。

沿着喷出口的排列方向截取的五个液室3a至3e的截面为梯形(图2B)，使得墨能够在液室中平稳地流动。该梯形的下底与支撑构件11的安装记录元件基板2的表面对应。

液室的沿液室的排列方向的厚度D(图2A)是0.65mm。液室的与梯形的下底对应的宽度W(图2B)大于喷出口列的长度。液室具有相同的宽度W＝6.6mm。各液室的与梯形的上底对应的部分是入口9，从储墨器导出的流路中的对应一个流路被连接到该入口9。

墨从形成在储墨器保持件20中的流路的水平部分经由流路的竖直部分被供给到液室3。液室的入口9具有相同的宽度w(图2B)＝1.15mm。

各液室的入口9的紧上游(储墨器侧)是对应流路的竖直部分。在该部分，截面积无急剧增加。因此，在该部分，在记录或吸引过程中，由墨流较容易地去除气泡。在各液室的入口9的下游(喷出口列8侧)，截面积急剧增加，墨流的速度减小。因此，气泡10趋于停留在各液室的入口9附近的与喷出口列8相对的位置。

在该实施方式中，被连接到未分支流路6的用于Y墨的液室3c的高度Hy是3.0mm(图3的(A))，被连接到双分支流路4的支路4a和4e的用于C墨的液室3a和3e的高度Hc是1.89mm(图3的(B))。类似地，用于M墨的液室3b和3d的高度是1.89mm。

从各液室的入口9到喷出口列8的距离L(图2B)是液室的高度和记录元件基板2的厚度之和。因此，用于Y墨的未分支液室3c的距离L大于用于其它颜色的分支液室3a、3b、3d和3e的距离L。更具体地，L是从各液室的入口9到最近的一个喷出口的距离。

如上所述，刚好在液室之前分支的双分支流路4被连接到用于C墨的一对液室3a和3e。形成在流路4的位于储墨器21c和双分支口之间的部分中的小气泡被分成两股并且流入到液室3a和3e中。Y墨流路6中的所有气泡都流入到用于Y墨的液室3c中。

通过同时吸引来排出液室3a至3e中的气泡。因此，期望液室3c的体积大于其它液室的体积。

当从液室的入口9去除的气泡流到液室中时，可以由如图3的(C)所示的液室的内切圆的面积来简单地估算当没有墨流时能够保持在液室中的最大的气泡的体积。在该实施方式中，液室3c的内切圆的半径是大约2.9mm，其它液室的内切圆的半径是大约2.0mm。液室3c的气泡缓冲容量(buffer capacity)是其它液室的气泡缓冲容量的大约两倍。

接着，将参照图4A至图4C说明吸引操作期间的气泡行为。

在吸引操作期间，如果由墨流从液室的入口9去除气泡10，则通过喷出口排出气泡10。如果墨流没有去除气泡10，则气泡10朝向液室的底部延伸地变形(图4B)。

当气泡10停留在被连接到分支流路4的液室3a和3e的各入口9时，在两个液室中产生相同的墨流量。假设其中一个液室中的气泡被排出并且另一个液室中的墨流减少从而气泡10的变形减少。从液室的入口9到喷出口列8的距离较小。因此，选择能够使气泡10到达喷出口列的吸引状态，并且能够容易地排出气泡10(图4B)。

在该实施方式中，所有的液室均具有相同的宽度W和厚度D，因此，利用相同的吸盘吸引所有的喷出口列，并且对五个喷出口列和五个液室作用基本上相同的压力(负压)。因此，气泡以相同的方式朝向喷出口列8变形。

因此，从入口9到喷出口列8的距离较小的分支液室中的气泡比未分支液室中的气泡更容易到达喷出口列8。结果，认为被连接到同一储墨器的分支液室之间的气泡去除定时之差减小，并且无需吸引大量的墨就能够可靠地排出分支液室中的气泡。

如果如现有技术那样液室3a和3e的高度L等于液室3c的高度，则需要使气泡10更显著地变形(参见图4C中的以虚线示出的气泡10)，并且需要排出较大量的墨。

如果被连接到未分支流路的液室3c的高度等于液室3a、3b、3d和3e的高度，则从液室3c去除气泡的容易性提高。然而，当如在该实施方式中那样所有的液室都具有相同的厚度W时，这种构造是不利的。原因在于：液室起到用于存储形成在储墨器或流路中并且被墨流带入液室中的小气泡的缓冲器的功能。未分支流路6被连接到单个液室3c。因此，期望使液室3c的高度尽可能大，使得液室3c能够保持更多的气泡。

在该实施方式中，分支液室和未分支液室与单个记录元件基板对应，并且利用单个吸盘同时吸引分支液室和未分支液室。本发明也可适用于图5A和图5B所示的其它净化构造。

图5A示出了如下例子：利用单个吸盘22吸引被安装在同一支撑构件11上并且均具有分支液室和未分支液室的两个记录元件基板2-1和2-2。图5B示出了如下例子：分别被连接到两个储墨器保持件20中的每一个储墨器保持件20的两个记录元件基板2-1和2-2均包括未分支液室和至少一个分支液室。

图6A、图6B、图7A和图7B示出了其它实施方式。

图6A和图6B示出了如下例子：沿喷出口的排列方向截取的液室的截面的形状不是等腰梯形。分支液室3a、3b、3d和3e的高度小于未分支液室3c的高度H。

图7A和图7B示出了如下例子：流路4、5和6被相对于记录元件基板2的表面倾斜地连接到液室。认为在吸引操作期间停留在液室的入口9处的气泡从流路的轴线X与液室的交点P开始变形。因此，液室的高度Hy被定义为从流路的轴线X与液室的入口9的交点P到液室的底面的距离。分支液室3a、3b、3d和3e的高度小于未分支液室3c的高度Hy。

根据本发明的上述实施方式，实现了如下有利效果。

在流路的横截面积在被连接到从储墨器导出的流路中的对应一个流路的液室的入口处急剧增加的已知喷墨头中，气泡停留在各液室的入口附近。在本发明中，两种类型的液室具有基本上相同的长度，且分支液室的体积不大于未分支液室的体积。因此，在吸引操作期间，两种类型的液室的入口附近的气泡朝向用于排墨的喷出口列延伸地变形。与未分支液室相比，在分支液室中，从入口到喷出口列的距离短。因此，分支液室的入口附近的气泡容易到达喷出口列，并且较容易被排出。

利用该构造改进了基本上被同时吸引的被连接到分支流路的液室和喷出口列与被连接到未分支流路的液室和喷出口列之间的用于排出气泡的吸引状态的不平衡。结果，可以以相同的负压可靠地进行被连接到分支流路的液室和喷出口列和被连接到未分支流路的液室和喷出口列中的气泡排出。

结果，不仅可以减少分支流路系统中的废墨量，而且可以减少未分支流路系统中的废墨量，该未分支流路系统与分支流路系统被同时吸引并且较容易排出气泡。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是，应该理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。

Claims (9)

1.一种喷墨记录设备，其包括：

喷墨头，其包括经由流路与储墨器连接并且向喷出口供给墨的液室，所述流路包括将一个储墨器连接到一个液室的未分支流路和将另一个储墨器连接到两个所述液室的分支流路；以及

吸引机构，其以基本上相同的压力吸引分别与所述未分支流路和所述分支流路对应的所述液室和所述喷出口，并且经由所述喷出口吸引墨，

其中，从流路汇合处到被连接到所述分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到所述未分支流路的喷出口的距离。

2.根据权利要求1所述的喷墨记录设备，其特征在于，与所述分支流路对应的所述液室的体积小于或等于与所述未分支流路对应的所述液室的体积。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨记录设备，其特征在于，所述液室在所述喷出口的排列方向上具有基本上相同的宽度并且在所述液室的排列方向上具有基本上相同的厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷墨记录设备，其特征在于，利用相同的吸盘同时吸引分别与所述未分支流路和所述分支流路对应的所述喷出口。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的喷墨记录设备，其特征在于，在同一记录元件基板中形成分别与所述未分支流路和所述分支流路对应的所述喷出口。

6.一种喷墨记录设备，其包括：

喷墨头，其包括：记录元件基板，所述记录元件基板包括能量产生元件和喷出口；支撑构件，所述支撑构件支撑所述记录元件基板并且在该支撑构件中形成有液室；以及流路，所述流路包括将一个储墨器连接到一个液室的未分支流路和将另一个储墨器连接到两个所述液室的分支流路；以及

吸引机构，其利用相同的构件吸引分别与所述未分支流路和所述分支流路对应的所述喷出口并且经由所述喷出口吸引墨，

其中，从流路汇合处到被连接到所述分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到所述未分支流路的喷出口的距离。

7.根据权利要求6所述的喷墨记录设备，其特征在于，与所述分支流路对应的所述液室的体积小于或等于与所述未分支流路对应的所述液室的体积。

8.一种喷墨头，其包括：

记录元件基板，所述记录元件基板包括能量的能量产生元件和喷出口；以及

支撑构件，所述支撑构件支撑所述记录元件基板并且在该支撑构件中形成有液室，所述液室保持从储墨器经由流路供给的墨，

其中，所述流路包括将一个储墨器连接到一个液室的未分支流路和将另一个储墨器连接到两个所述液室的分支流路，

从流路汇合处到被连接到所述分支流路的喷出口的距离短于从流路汇合处到被连接到所述未分支流路的喷出口的距离。

9.根据权利要求8所述的喷墨头，其特征在于，与所述分支流路对应的所述液室的体积小于或等于与所述未分支流路对应的所述液室的体积。

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