CN101668637A - 墨笔中的紧凑型墨液输送 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，一种用于喷墨打印机的墨笔包括：墨液过滤器室(30，62A，或62B)；压力调整器室(36，76A，或76B)，其沿着经过墨笔的墨流路径位于墨液过滤器室(30，62A，或62B)的下游；压力调整器室(36，76A，或76B)中的压力调整器(38，86A，或86B)；墨液过滤器室(30，62A，或62B)中的过滤器(34，64A，或64B)；通向墨液过滤器室(30，62A，或62B)的入口(32，60A，或60B)，其沿着墨流路径位于过滤器(34，64A，或64B)的上游；以及从墨液过滤器室(30，62A，或62B)通向压力调整器室(36，76A，或76B)的出口(74A或74B)，其沿着墨流路径位于过滤器(34，64A，或64B)的下游，使得从入口(32，60A，或60B)流向出口(74A或74B)的墨液经过过滤器(34，64A，或64B)。

Description

墨笔中的紧凑型墨液输送
背景技术
[0001]喷墨打印机墨笔的物理尺寸直接影响打印机的尺寸和成本。(墨笔也通常被称为墨盒或喷墨打印头组件。)在一些高端办公室打印机中使用的较大、较高性能的喷墨笔需要相当多的结构和致动器来将喷墨笔正确地定位在打印机中，这既增大了打印机的尺寸也增加了打印机的成本。在较高性能墨笔中，墨液输送系统内的墨液过滤和压力调整构件是墨笔中体积最大的构件中的一些。这些构件被嵌置在墨笔的主体内，因此，对墨笔尺寸有大部分贡献。通过减小墨液过滤或压力调整构件的尺寸，或者减小这两者的尺寸，可显著地减小墨笔的尺寸。
附图说明
[0002]图1是示出了喷墨打印机的框图。
[0003]图2是示出了墨笔的一个示例性实施例的框图。
[0004]图3是墨笔的一个示例性实施例的正视图。
[0005]图4是图3所示墨笔的分解透视图。
[0006]图5是图3和4的墨笔中墨笔主体的透视图。
[0007]图6是图3和4所示的墨笔沿图7中的线6-6所取的正视剖面图。
[0008]图7是图3和4所示的墨笔沿图6中的线7-7所取的俯视剖面图。
[0009]图8是过滤器框架的一个示例性实施例的正视图。
[0010]图9是常规过滤器框架的正视图。
[0011]图10是常规墨笔的正视图。
具体实施方式
[0012]在努力减小较高性能、“离轴”喷墨墨笔的尺寸过程中，开发出了本发明的实施例。因此，将对照离轴墨笔和喷墨打印机描述本发明的示例性实施例。但是，本发明的实施例并不限于下文所示和所述的示例性墨笔或打印机。可以实现或实施其它的形式、细节和实施例。因此，以下描述不应该被理解成限制本发明的范围，本发明的范围在随说明书所附的权利要求书中限定。
[0013]参照图1，喷墨打印机10包括打印头12、墨源14、泵16、打印介质传送机构18和电子打印机控制器20。图1中的打印头12总体上代表一个或多个打印头和用于将墨滴喷出到一片或一条打印介质22上的相关机械及电气构件。典型的热喷墨打印头包括排列有喷墨喷嘴的喷嘴板和形成于定位在喷墨喷嘴后面的集成电路芯片上的加热电阻(firingresistor)。喷墨喷嘴通常沿喷嘴板排成列。每个打印头可操作地连接于打印机控制器20和墨源14。工作时，打印机控制器20选择性地为加热电阻通电，当加热电阻通上电时，在墨液汽化室中形成蒸汽泡，从而通过喷嘴将墨滴喷出到打印介质22上。在压电打印头中，使用压电元件而不是加热电阻来从喷嘴喷出墨液。使位于喷嘴附近的压电元件很快地变形以通过喷嘴喷出墨液。
[0014]如图1中虚线所示，墨室24和打印头12通常被一起容纳在墨笔26中。墨液经过墨室24从墨源14流向打印头12。当墨液耗尽时允许从远程可再填充的墨源14更换墨液的墨笔(如墨笔26)有时被称为“离轴”墨笔。墨室24总体上代表墨笔26中的一个或多个墨室24，在墨液到达打印头12的途中经过墨室24。例如，如下所述，墨液在到达打印头之前可经过过滤器室和压力调整器室。打印机10可包括一系列固定的墨笔26，这些墨笔26横跨打印介质22的宽度。可替代地，打印机10可包括一个或多个在活动架上在介质22的宽度上来回扫描的墨笔26。介质传送机构18使打印介质22沿长度方向前进经过打印头。对于固定的墨笔26而言，介质传送机构18可使介质22连续前进经过打印头12。对于扫描式墨笔26而言，介质传送机构18可使介质22递进地前进经过墨笔26，打印每行时停止，然后再使介质22前进以打印下一行。
[0015]控制器20接收来自计算机或其它主机设备28的打印数据并将该数据处理成打印机控制信息和图像数据。控制器20控制活动架(若有的话)和介质传送机构18的运动。如上所述，控制器20电连接于打印头12以便为加热电阻通电以将墨滴喷出到介质22上。通过使墨笔26和介质22的相对位置与墨滴的喷出相协调，控制器20根据从主机设备28接受到的打印数据在介质22上产生期望的图像。
[0016]图2是示出了墨笔26的一个示例性实施例的框图。参照图2，墨液从独立的墨源(未示出)经过入口32被泵送到墨笔26中的过滤器室30内。墨液在流入调整器室36之前经过过滤器室30中的过滤器34。(图1中的墨室24，例如，可包括图2所示墨笔26的实施例中的过滤器室30和调整器室36。)墨液从调整器室36流向打印头12，如上所述，在喷头12处墨液可被喷出到打印介质上。在很多喷墨打印机中，墨液流向处于稍微负压(真空)的打印头以在打印头未被启动时控制墨液通过喷墨喷嘴的自由流动。若没有这样的负压，则墨液会从喷嘴泄露或“流涎”。因此，室36中的压力调整器38将室36中的压力保持在期望的负压范围内。离轴喷墨打印领域的技术人员所熟知的多种不同类型的压力调整器可适于在墨笔26中使用。因此，压力调整器38一般性地代表任何合适的压力调整器。例如，在由Hewlett-Packard公司在市场上出售的Edgeline(安捷)技术打印产品所用的墨笔中使用的弹簧囊型压力调整器可适于用作墨笔26中的压力调整器38。
[0017]图3-7示出了墨笔40的一个示例性实施例，墨笔40可用作图1和2的框图中所示的墨笔26。图3是墨笔40外部的正视图。图4是墨笔40的分解透视图。图5是示出了墨笔主体的内部设计的透视图，图6和7分别是墨笔40的正视图和俯视图。首先参照图3-4和6，墨笔40包括外部下壳体42、外部上壳体44和外罩或帽盖46。打印头(未示出)被容纳在下壳体42中，使得打印头喷嘴板48(图6)沿着墨笔40的底部暴露出来，以便将墨滴50喷出到纸或其它打印介质52(图6)上。如在图6的剖面图中最佳可视的，墨笔40的主体54被容纳在上壳体42和下壳体44中。
[0018]现在参照图4-7，所示墨笔40的示例性实施例设置成接收和喷出两种不同的墨液。墨笔主体54被中央隔障58沿长度方向分成单元56A和56B。图4中墨笔40的分解透视图是在向墨笔主体单元56A的入口侧(即单元56B的出口侧)内看时观察到的，而图5中墨笔主体54的细节透视图是在向墨笔主体单元56B的入口侧(即单元56A的出口侧)内看时观察到的。墨液经过每个墨笔主体单元56A和56B流向独立的打印头。当墨笔40安装在打印机中时，墨液进入端口60A和60B连接于离轴墨源和泵送系统(在图3-7中未示出)，例如图1的框图中所示的墨源14和泵16。墨液被泵送经过进入端口60A和60B进入相应的过滤器室62A和62B，过滤器室62A和62B由盖板63A和63B封闭。
[0019]在每个过滤器室62A、62B中，过滤器64A、64B被支撑在过滤器框架66A、66B上。每个过滤器框架66A、66B定位在室62A、62B中，并具有面向中央隔障58的内侧面67A、67B和外侧面68A、68B。每个过滤器64A、64B被支撑在过滤器框架66A、66B的内侧面和外侧面67A/68A和67A/68B上。因此，每个过滤器室62A、62B被过滤器64A、64B分成两个子室——外部/上游子室70A、70B和内部/下游子室72A、72B。
[0020]每个墨液进入端口60A、60B开向过滤器室62A、62B的外部子室70A、70B。经过隔障58通向压力调整器室76A、76B的通道74A、74B位于每个过滤器室62A、62B的一角处。位于每个过滤器框架66A、66B一角处的开口78A、78B使每个通道74A、74B暴露于内部过滤器子室72A、72B。经过进入端口60A、60B泵入外部子室70A、70B中的墨液穿过过滤器64A、64B进入内部子室72A、72B，然后经过开口78A、78B和通道74A、74B进入调整器室76A、76B。在图7中箭头80示出了从进入端口60A经过墨笔单元56A流向调整器室76A的墨流。内部隔障82将A单元过滤器室62A与B单元调整器室76B分开。内部隔障84将B单元过滤器室62B与A单元调整器室76A分开。
[0021]每个调整器室76A、76B中的压力调整器86A、86B控制经过通道74A、74B从过滤器室62A、62B进入室76A、76B并经过出口88A、88B从室76A、76B流向相应打印头的墨流。每个压力调整器86A、86B包括，或可操作地联接于，流量控制阀89(图6和7)，该阀响应于调整器室76A、76B中的压力变化打开和关闭每个通道74A、74B。当墨液从墨笔40喷出时，调整器室76A或76B(或两者)中的墨源被消耗，并且室76A、76B内的压力下降。当室压降低至预定低压力阈值之下时，压力调整器86A、86B打开流量控制阀89(或者允许阀89打开，若阀89被朝向打开位置偏置的话)，从而允许来自加压过滤器室62A、62B的墨液进入调整器室76A、76B。当足够的墨液已进入室76A、76B以将压力升高至预定高压力阈值时，压力调整器86A、86B关闭流量控制阀89(或者允许阀89关闭，若阀被朝向关闭位置偏置的话)以停止进入室76A、76B的墨流。上述压力调整器和流量控制阀是喷墨打印领域的技术人员所熟知的，因此，没有详细示出或描述。虽然每个压力调整器86A、86B被大体上描绘成包括可膨胀/可收缩囊90A、90B和膨胀的硬盖92A、92B，但是可使用任何合适的压力调整器。例如，如上所述，在HP(惠普)公司的Edgeline技术打印机所用的墨笔中使用的弹簧囊型压力调整器可适于用作墨笔40中的压力调整器86A和86B。
[0022]已经发现，通过将过滤器室定位在压力调整器室的上游并将墨液过滤器移动到压力调整器的上游，如图2和3-7所示，可以充分地减小离轴墨笔的尺寸。在墨液于压力调整器室下游得到过滤的常规墨笔中，使墨液移动经过过滤器的可用压力被限制为由打印头中的墨滴生成器的泵送动作所生成的压力，通常只相当于1-2英寸水柱。这种较低的压力需要较大的过滤器以允许期望流量的墨液到达打印头。当墨液在压力调整器上游得到过滤时，如本文所描述的，墨源入口压力，通常为1-10psi(28-277英寸水柱)，可被用于驱使墨液经过过滤器。因此，与较低压力的调整器室相比，过滤器室是较高压力室。高得多的过滤器室压力允许用小得多的过滤器以容许期望的流量到达打印头。
[0023]在上述的Edgeline技术墨笔中，如本文所述那样重新设置墨笔，在仍然保持充足墨液流量的同时，将期望的过滤器面积从25cm2减小到大约6.5cm2，并且将墨笔在其全运动范围上所占据的总墨笔体积减小了多达50％。对于1-10Psi的入口压力，已显示，墨笔如上述的墨笔40中6.5cm2的过滤器允许超过100cc/分钟的墨液流量，该流速与过滤器面积之比超过15(使用所述的流量和面积单位)。相反，常规的Edgeline技术墨笔产生的流速与过滤器面积之比仅为大约3，这允许大约75cc/分钟的墨液流量经过25cm2的过滤器。
[0024]通过比较图8和9中所示的过滤器框架以及通过比较图3和10中所示的墨笔，可以明显看出差异的幅度。首先参照图8和9，图8中示出了过滤器框架66B，图9中示出了来自Edgeline技术墨笔中称为零件No.94的相应常规过滤器框架。每个过滤器框架66B和94的尺寸是成比例的。不仅过滤器框架66B中的过滤器/流动面积96比过滤器94中的过滤器/流动面积98小得多，而且过滤器框架66B的总体尺寸只是常规过滤器框架94总体尺寸的一个小分数。在图3和10中成比例地示出的墨笔40和100中，图示了过滤器框架尺寸减小的综合影响。参照图3和10，图10中所示的、使用了图9的过滤器框架94的常规Edgeline技术墨笔100，其几乎两倍于图3所示的、使用了上述示例性新型过滤器框架66A和66B以及示例性新型流动配置的示例性新型墨笔40的高度，并且稍长于示例性新型墨笔40。虽然墨液流速与过滤器面积之比会根据墨笔的墨液体积寿命、用于将墨液输送到墨笔中的可用压力、输送管的尺寸、过滤器介质的密度、以及墨液的干净程度和粘度而变化，但是预计在很多较大、较高性能的喷墨墨笔中，如在Hewlett-Packard(惠普)公司的Edgeline技术打印机中所用的墨笔中，可以达到至少为15的墨液流速与过滤器面积之比。
[0025]如在本说明书开头所述的，各图中所示和上文描述的示例性实施例说明了本发明而并不限制本发明。可实现和实施其它形式、细节和实施例。因此，以上描述不应该被理解成限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于喷墨打印机的墨笔，包括：
墨液过滤器室(30，62A，或62B)；
压力调整器室(36，76A，或76B)，其沿着经过墨笔的墨流路径位于墨液过滤器室(30，62A，或62B)的下游；
压力调整器室(36，76A，或76B)中的压力调整器(38，86A，或86B)；
墨液过滤器室(30，62A，或62B)中的过滤器(34，64A，或64B)；
通向墨液过滤器室(30，62A，或62B)的入口(32，60A，或60B)，其沿着墨流路径位于过滤器(34，64A，或64B)的上游；以及
从墨液过滤器室(30，62A，或62B)通向压力调整器室(36，76A，或76B)的出口(74A或74B)，其沿着墨流路径位于过滤器(34，64A，或64B)的下游，使得从入口(32，60A，或60B)流向出口(74A或74B)的墨液经过过滤器(34，64A，或64B)。
2.如权利要求1所述的墨笔，还包括打印头(12)，该打印头可操作地连接于压力调整器室(36，76A，或76B)，使得墨液能够从压力调整器室(36，76A，或76B)流向打印头(12)。
3.如权利要求1所述的墨笔，还包括流量控制阀(89)，该流量控制阀可操作以响应于压力调整器室(36，76A，或76B)中的压力变化而打开和关闭出口(74A或74B)。
4.一种用于喷墨打印机的墨笔，包括：
第一墨液保持室(30，62A，或62B)，其内具有过滤器(34，64A，或64B)，过滤器(34，64A，或64B)将第一墨液保持室(30，62A，或62B)分隔成上游子室(70A或70B)和下游子室(72A或72B)；
墨液入口(32，60A，或60B)，墨液可经过该墨液入口(32，60A，或60B)流入第一墨液保持室(30，62A，或62B)的上游子室(70A或70B)内；
第一墨液保持室(30，62A，或62B)下游的第二墨液保持室(36，76A，或76B)；以及
连接第一墨液保持室(30，62A，或62B)的下游子室(72A或72B)和第二墨液保持室(36，76A，或76B)的墨液流动通道(74A或74B)。
5.如权利要求4所述的墨笔，还包括：
第二墨液保持室(36，76A，或76B)中的压力调整器(38，86A，或86B)；
流量控制阀(89)，该流量控制阀可操作以响应于第二墨液保持室(36，76A，或76B)中的压力变化而打开和关闭墨液流动通道(74A或74B)；以及
打印头(12)，该打印头位于第二墨液保持室(36，76A，或76B)下游并且可操作地连接于第二墨液保持室(36，76A，或76B)。
6.一种在喷墨墨笔所用的墨液输送系统内执行的方法，该方法包括：
将墨液泵入处于第一压力下的第一室(30，62A，或62B)中；
在第一室(30，62A，或62B)中过滤墨液；
选择性地允许过滤后的墨液从第一室(30，62A，或62B)流入第二室(36，76A，或76B)中；以及
将墨液从第二室(36，76A，或76B)中泵出到处于第二压力下的打印头(12)，其中第二压力小于第一压力。
7.如权利要求6所述的方法，其中，第一压力处于1-10psi的范围内，第二压力处于1-2英寸水柱的范围内。
8.如权利要求6所述的方法，其中，第一压力处于1-10psi的范围内并且第一室(30，62A，或62B)中的过滤墨液包括处于至少比以cm2为单位测量的、墨液被过滤时所经过的面积大15倍的以cc/分钟为单位测量的流速下的过滤墨液。
9.一种用于独立地喷出两种墨液的墨笔，该墨笔包括：
第一墨液过滤器室(62A)，其位于墨液不可渗透的隔障(58)的第一侧；
第一墨液过滤器室(62A)中的第一过滤器(64A)；
第二墨液过滤器室(62B)，其位于与隔障(58)第一侧相对的隔障(58)第二侧；
第二墨液过滤器室(62B)中的第二过滤器(64B)；
第一压力调整器室(76A)，其位于隔障(58)的第二侧；
第一压力调整器室(76A)中的压力调整器(86A)；
第二压力调整器室(76B)，其位于隔障(58)的第一侧；
第二压力调整器室(76B)中的压力调整器(86B)；
位于第一过滤器(64A)上游的第一墨液入口(60A)，墨液可经过该第一墨液入口(60A)进入第一墨液过滤器室(62A)；
位于第一过滤器(64B)上游的第二墨液入口(60B)，墨液可经过该第二墨液入口(60B)进入第二墨液过滤器室(62B)；
穿过隔障(58)的第一墨液流动通道(74A)，其将第一墨液过滤器室(62A)与第一压力调整器室(76A)相连接，第一墨液流动通道(74A)位于第一过滤器(64A)的下游；
穿过隔障(58)的第二墨液流动通道(74B)，其将第二墨液过滤器室(62B)与第二压力调整器室(76B)相连接，第二墨液流动通道(74B)位于第二过滤器(64B)的下游；
第一流量控制阀(89)，其可操作以响应于第一压力调整器室(76A)中的压力变化而打开和关闭第一墨液流动通道(74A)；
第二流量控制阀(89)，其可操作以响应于第二压力调整器室(76B)中的压力变化而打开和关闭第二墨液流动通道(74B)；
第一打印头(12)，其位于第一压力调整器室(76A)下游并且可操作地连接于第一压力调整器室(76A)；以及
第二打印头(12)，其位于第二压力调整器室(76B)下游并且可操作地连接于第二压力调整器室(76B)。
10.如权利要求9所述的墨笔，其中：
第一墨液过滤器室(62A)和第二压力调整器室(76B)沿着隔障(58)的第一侧在纵向上彼此相邻但又彼此流体隔离，并且第二墨液过滤器室(62B)和第一压力调整器室(76A)沿着隔障(58)的第二侧在纵向上彼此相邻但又彼此流体隔离；以及
第一墨液过滤器室(62A)和第二墨液过滤器室(62B)横跨隔障(58)在横向上彼此相邻，并且第一压力调整器室(76A)和第二压力调整器室(76B)横跨隔障(58)在横向上彼此相邻。
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