CN102029798B - 用于喷墨打印头的通风口 - Google Patents

Abstract

一种用于喷墨打印头的通风口。开发出一种喷墨打印头，其包括油墨贮存器通风口，防止油墨通过该通风口离开油墨贮存器。该喷墨打印头包括贮存器、油墨入口、通风开口和通风构件。该贮存器含有油墨供应源和油墨供应源上方的气室。该通风构件从该通风开口延伸出，并包括设在该贮存器外部的气室中的第一通风构件开口、设在油墨供应源上方的气室中的第二通风构件开口和构造为将该第一通风构件开口与该第二通风构件开口流体连接的通风口通道。该第二通风构件开口设在该贮存器内以使得该第二通风构件开口能够保持在油墨供应源上方的气室内而不管打印头方位。

Description

用于喷墨打印头的通风口

技术领域

下面描述的装置和方法涉及喷墨成像装置，以及更具体地，涉及喷墨成像装置中的打印头。

背景技术

喷墨打印机通过将液体油墨小液滴射到或“喷射”到图像接收表面如中间转移表面或介质衬底上形成打印图像。喷墨打印的优点包括较低的打印噪声、每张打印页较低的成本和能够打印“全色”图像。喷墨打印机尤其包括打印头和打印头控制器。打印头控制器选择性地将喷射信号发送至打印头，使得打印头内的喷射器将液体油墨滴喷射到图像接收表面以形成打印图案的至少一部分。

通常，喷墨打印头包括多个油墨喷射器和至少一个贮存器用以存储一定量油墨。单色喷墨打印头可包括单个贮存器，用以包含单种颜色油墨。全色喷墨打印头可包括多个贮存器，每个贮存器构造为包含不同种颜色的油墨。例如，全色喷墨打印头可包括四个贮存器，每个贮存器包含四种通常用来生成全色图像的颜色的油墨之一；即，青色、品红、黄色和黑色。该油墨喷射器将非常小的油墨滴喷射到图像接收表面上。通常，100到600个单独的油墨喷射器形成的组通过歧管连接到单个油墨贮存器。具体地，单色打印头可包括单组油墨喷射器，其流体连接到单个贮存器，而全色打印头可为每个贮存器包含单独的油墨喷射器组。因此，具有四个贮存器的全色打印头可具有四组油墨喷射器，每个与不同的油墨贮存器流体连接。

喷墨打印头的油墨贮存器可包括贮存器通风口，其允许空气进入和离开贮存器。该通风口允许在贮存器填充油墨时将空气排出该贮存器。另外，该通风口使得空气能够随着该油墨喷射器喷射油墨而进入该贮存器。所以，油墨贮存器通风口运转以均衡该油墨贮存器内的空气压强。

通常，贮存器通风口包括通风开口，设在位于最大油墨高度上方的油墨贮存器区域中。然而，有时，打印机可能移动或者重新放置。这些移动会使得贮存器内的油墨移到该通风开口并从贮存器溢出。结果，溢出的油墨成为打印损失，并且可能接触该打印机没有设计为接触油墨的部件。所以，需要更进一步的喷墨贮存器通风解决方案。

发明内容

开发出一种喷墨打印头，其包括油墨贮存器通风口，防止油墨通过该通风口离开该油墨贮存器。该喷墨打印头包括贮存器、油墨入口、通风开口和通风构件。该贮存器含有油墨供应源和油墨供应源上方的气室。多个侧壁、一上壁和一下壁限定该贮存器。该油墨入口和通风开口形成在该多个侧壁、该上壁和该下壁之一中。该通风构件从该通风开口延伸出，并包括设在该贮存器外部的气室中的第一通风构件开口、设在该油墨供应源上方的气室中的第二通风构件开口和构造为该第一通风构件开口与该第二通风构件开口流体连接的通风通道。该第二通风构件开口设在该贮存器内以使得该第二通风构件开口能够保持在该油墨供应源上方的气室内而不管打印头方位。

附图说明

图1是具有这里所述的通风口的喷墨打印头的剖视图。

图2是具有这里所述的通风口的喷墨打印头中的油墨贮存器的立体剖视图。

图3是图1的具有这里所述的通风口的喷墨打印头的剖视图。

图4是在颠倒的位置示出的图1的喷墨打印头和通风口的剖视图。

图5是描述具有图1的打印头的相变油墨打印系统的侧视图的框图。

具体实施方式

这里描述的通风口适用于打印机。例如，词语“打印机”通常指的是复制装置，通常如打印机、传真机、复印机和相关的多功能产品。尽管说明书关注喷墨打印机，但是这里描述的通风口可用于任何含有油墨供应源的打印机。此外，这里描述的通风口可用于使用水性墨或相变油墨之一形成打印图像的打印机。

参照图1，示出喷墨打印机的打印头100。该打印头100通过将液体油墨滴喷射到图像接收表面上形成打印图像。这里所使用的词语“液体油墨”包括但不限于，水性墨、液体油墨乳液、颜料墨和液相的相变油墨。该打印头100尤其包括贮存器104、油墨入口108、许多油墨喷射器112、通风开口116和这里作为通风管120提供的通风构件。该贮存器104含有油墨供应源124，用以利用该油墨喷射器112喷射到该图像接收表面，该喷射器可提供为热油墨喷射器和/或压电油墨喷射器，如本领域所公知的。当该油墨喷射器112将油墨供应源124降低到最低油墨高度，该贮存器104可通过该油墨入口108填充额外的油墨，该入口流体连接到主贮存器262(图5)。随着该贮存器104中的油墨高度起伏，该通风管120(其延伸穿过该通风开口116进入该贮存器104)允许空气进入和离开该贮存器104。下面，详细描述前面提到的喷墨打印头100的每个部件。

该油墨贮存器104可包括第一对相对的侧壁128、130、第二对相对的侧壁132(图2中仅示出一个)、上壁136和下壁140，它们限定用于包含油墨供应源124的容积。如图2的长度A所示，贮存器高度可由该上壁136和该下壁140之间的距离限定。另外，如图2的长度B所示，贮存器宽度可由侧壁128和侧壁130之间的距离限定。尽管该贮存器104在图1-3描述为具有矩形截面，但是该贮存器104可具有任何适于包含油墨供应源124的截面形状，包括，但不限于，方形、圆形和椭圆形。所以，在有些实施方式中，该上壁136、下壁140和侧壁128、130、132可以不用清楚地分辨。另外，如图1所示，该油墨贮存器104可限定体积中心142。延伸通过该体积中心142的平面将该贮存器104分为具有近似相同容积的两个区域。

该油墨入口108形成在一个或多个该贮存器壁中。如上面提到的，该油墨入口108流体连接到该主贮存器262。当该贮存器104中的油墨供应源124降低到最小值或者低于最小值，该贮存器104通过该油墨入口108从该主贮存器262接收油墨，直到该贮存器104被填充到预定的最大油墨高度，由图1的线C表示。该油墨入口108可包括过滤器或屏144，以防止杂质进入该油墨贮存器104。

该贮存器壁128、130、132、136、140和油墨供应源124的上表面在油墨供应源124上方形成气室148。如上面提到的，该贮存器104可填充至预定最大油墨高度。当该贮存器104填充至该最大油墨高度时，一定体积的空气存在于油墨供应源124的上表面上方。这个空气体积称作气室148。如图1所示，该气室148的下界由油墨供应源124的上表面限定，该气室148的上界由该上壁136限定。然而，取决于该贮存器104的形状和该打印头100的方位，该气室148的上界可由该贮存器壁128、130、132、136、140的任一个限定。例如，如果该打印头100设在倾斜表面上，该气室148的上界可部分由侧壁128限定、部分由该上壁136限定。另外，如果该打印头定向在极限位置，该气室148的上界可全部由例如侧壁128或者甚至下壁140限定。所以，该贮存器104限定该气室148的上界的部分取决于该打印头100的方位。

该油墨贮存器104中的通风开口116是形成在该贮存器壁128、130、132、136、140的一个或多个中的孔，其允许该通风管120的一部分延伸进入该油墨贮存器104。如图1和3所示，该通风开口116形成在该上壁136中；然而，该开口116可形成在该贮存器壁128、130、132、136、140中的任意一个或多个中。该通风开口116啮合该通风管120以形成气密和液密密封，其防止油墨通过该通风管120和该通风开口116之间的联接渗漏出该贮存器104。例如，该通风开口116可限定近似环形的开口以啮合具有近似环形边缘的通风管120。或者，该通风开口116可限定矩形、方形或椭圆形开口以啮合具有适当形状边缘的通风管120。

该通风管120允许空气进入和离开该贮存器104，但是防止油墨流出该贮存器104。如图1和3所示，该通风管120从该通风开口116延伸进入该贮存器104。该通风管120包括上部开口152、下部开口156和通道160，其将该上部开口152流体连接到该下部开口156。尽管该通道160如图1和3所示是近似圆柱形，但是该通道160可以是任何形状，包括具有非线性截面的非一致性形状。该上部开口152是在该通道160的顶部的孔，其如图1-3所示暴露于空气。在有些实施方式中，该上部开口152可远程设置，流体连接到通道延伸部(未示)或附属于该上部开口152的其他打印机。

该下部开口156是在该通道160底部的孔。如图1所示，该下部开口156近似设在该油墨贮存器104的体积中心142、该气室148内。具体地，该下部开口156可设为距该下壁140大约一半的贮存器高度A，以及距侧壁128、130大约一半的贮存器宽度B。在这个位置，该下部开口156保持在该气室148中，而不管该打印头100的方位。

该下部开口156的位置防止油墨供应源124通过该通道160离开该贮存器104。如图1所示，该最大油墨高度的值限制为使得该下部开口156能够保持在该气室148内而不管该打印头100位置。具体地，该最大油墨高度可稍小于该贮存器104容积的一半，从而当该下部开口156设在该体积中心142或靠近该体积中心142时，其不接触油墨供应源124而不管该打印头100的方位。为了说明，图1的线C、D、E和F标识该打印头100定向为各个不同极限位置时的最大油墨高度。具体地，线C标识当该打印头100处于直立位置时该油墨供应源124的上表面。线E和F标识当该打印头100横向定向时该油墨供应源124的上表面。线D标识当该打印头100颠倒时该油墨供应源124的上表面，如图4所示。对应该打印头100处于颠倒位置，油墨供应源124可围绕该通风管120的一部分；然而，该油墨供应源124的上表面保持在该下部开口156下方以防止油墨供应源124流经该通道160。

因此，不管该打印头100的位置，该油墨供应源124的上表面和该下部开口156之间都存在空气缓冲区以防止油墨供应源124进入该通道160并通过该通风管120离开该贮存器104。具体地，该打印头100围绕任何转动轴转动时，该下部开口156都保持在该气室148中。例如，当该打印头100在图1的直立位置和图4的反转位置之间转变时，该下部开口156保持在该气室148中。

如果油墨供应源124接触该下部开口156，该通风管120防止油墨阻碍气流通过该通道160。如上所述，不管打印头100的位置，该下部开口156都保持在该气室148中；然而，如果该打印头100受到严重的冲撞或极端的振动，油墨供应源124可暂时接触该下部开口156。为了防止在该下部开口156形成弯液面，其防止空气流过该通道160，该下部开口156的宽度或直径超过预定值。该预定值至少部分由该油墨的表面张力确定。具体地，具有高表面张力的油墨相比具有低表面张力的油墨得到更大的预定值。

如图1所示，该通风管120可包括上部延伸部168，其从该通风开口116在该上壁136上方延伸。该上部延伸部168可连接至第二管(未示)，以便远程设置该上部开口152。

该通风管120可整合在传感器探针172中，其以可去除的方式连接到该通风开口116。如图2所示，具有通风管120的传感器探针172可在该贮存器104内设置至少一个传感器176。该传感器176可生成一个或多个指示该贮存器104中油墨高度的信号。例如，该传感器探针172可设置传感器176以检测油墨供应源124何时到达最小或最大高度。另外，该传感器探针172可设置传感器176以在连续范围上检测该贮存器104中的油墨。或者，该传感器探针172可在油墨的最大高度上方设置传感器176以检测该气室148的温度。

该传感器探针172还可在该贮存器104内设置多部分传感器组成的部件，称为感应元件。一个或多个感应元件可生成一个或多个指示该贮存器104内油墨高度的信号。例如，一对感应元件可设在该贮存器104内，以便当该感应元件的一个或多个接触油墨供应源124时，生成“满”的信号，以及当该感应元件的一个或多个不接触油墨供应源124时，生成“低”信号。另外，该一个或多个感应元件可设置为在连续的范围上检测该贮存器104中油墨高度。

该传感器探针172包括至少一个通道180(如图3所示)、上部部分184、下部部分188，以及在有些实施方式中包括交叉通道192(如图3所示)。该至少一个通道180使得该一个或多个感应元件或传感器176能够设在该传感器探针172内。如图3所示，该通道180起自该上部部分184并在该传感器探针172的边缘部分或附近终止。该通道180允许电线或引线194电气连接到感应元件或传感器176，以从该油墨贮存器104延伸出而不接触油墨供应源124或该气室148。该通道180与通道160和该交叉通道192隔开。

该交叉通道192形成在该传感器探针172的该上部部分184和该下部部分188的交界面。该交叉通道192将该下部开口156与该气室148流体连接。如图3所示，该交叉通道192近似垂直于通道160。具有交叉通道192的传感器探针172的多个实施方式包括有效下部开口196、200，位于该交叉通道192靠近该通风管120边缘的末端。这些下部开口196、200和该下部开口156的一个或多个保持在该气室148中而不管该打印头100的方位。例如，尽管该打印头100可定向为将有效下部开口196设为接触油墨供应源124，但是有效下部开口200和下部开口156保持在该气室148中、该油墨供应源124的上表面上方，以防止油墨通过该通道160溢出该贮存器104。

在有些实施方式中，该通风管120可将该贮存器104流体连接到空气。在其他实施方式中，该通风管120可将该贮存器104流体连接到空气压强装置(未示)，其有选择地将该气室148连接到空气、大于大气压的空气压强源和小于大气压的空气压强源。该打印头100可包括连接管(未示)，用以将该空气压强装置连接到该上部开口152。该空气压强装置可在该贮存器104内保持正或者负压。即使当该空气压强装置连接到该贮存器104，该通风管120允许该贮存器104内的气压水平随着油墨填充以及从该贮存器104喷射出而波动。

该通风管120可连接到构造为利用相变油墨形成打印图像的打印头100。如图5所示，相变油墨打印机250可包括油墨装载器254、熔化装置258、主贮存器262和介质路径270。该打印机250将相变油墨喷射到在介质路径270上传输的图像接收表面或衬底266。该词语“相变油墨”包含这样的油墨，其以第一相或态安装在该打印机250中，并在变成第二相或态之后喷射到衬底266上。变成第二相或态可包括，但不限于，从固体变成液体、从凝胶变成液体和从高粘度变成低粘度。这里使用的词语“固体”相变油墨指的是环境温度下为固体而当加热超过熔化温度时熔化为液相的油墨。环境温度是围绕该打印机250的空气的温度。所以，当该打印机250设施在限定的空间中时，该环境温度可以是室温；然而，当该打印机250的部分(如该介质路径270)被例如盖子封闭时，该环境温度可高于室温。熔化温度的示范性范围大约70到140摄氏度；然而，某些类型的固体相变油墨的熔化温度可以高于或低于该示范性的温度范围。类似地，这里使用的词语“凝胶基”相变油墨或“凝胶油墨”指的是在环境温度保持凝胶相或态并且当加热到高于冻结或熔化温度时熔化为液相的油墨。示范性的胶凝温度范围是大约30到50摄氏度；然而，某些类型的基于凝胶的相变油墨的胶凝温度可高于或低于该示范性的温度范围。

一些油墨(包括凝胶油墨)可在打印过程中固化。可辐照固化油墨在暴露于辐照源之后变得固化。合适的辐照源包括，但不限于，红外、可见光和紫外光。具体地，可紫外固化凝胶基相变油墨(这里称作UV凝胶油墨)在暴露于紫外辐照之后变成固化。

该油墨装载器254含有一定量的固体或凝胶相的相变油墨。相变油墨以固体油墨丸、固体油墨棒或一定量的凝胶基油墨提供至该油墨装载器254。该油墨装载器254将该相变油墨移动到该熔化装置258，其将油墨的一部分熔化为液相。将该液体油墨输送至该主贮存器262，其热连接到加热器274，该加热器构造为将该主贮存器262加热到使油墨保持在液相的温度。将来自该主贮存器262的液体油墨输送到该打印头100。具体地，油墨通过油墨入口108输送至该油墨贮存器104，如图1、3和4所示。该打印头100可包括加热器278，用以将该油墨贮存器104所包含的油墨保持在液相。

该主贮存器262和该油墨贮存器104可构造为在该打印机250一般使用和服务期间保持连接到该打印机250。具体地，当该油墨贮存器104中的油墨高度降到预定高度以下，该打印机250再次用来自该主贮存器262的液体油墨填充该油墨贮存器104。类似地，当该主贮存器262中的油墨高度降到预定高度以下，该打印机250构造为用来自该油墨装载器254的额外油墨填充该主贮存器262。因而，在一个实施方式中，该主贮存器262和该油墨贮存器104都不是构造为当该打印机250消耗完油墨供应之后替换掉的一次性的单元。

该打印机250可构造为利用UV凝胶油墨形成打印图像。UV凝胶油墨在环境温度保持具有相对高粘度的凝胶态或相。然而，当加热到或高于该熔化温度，UV凝胶油墨的粘度降低，并且油墨进入液相，其适于由该打印头112喷射。如图5所示，构造为喷射UV凝胶油墨的打印机250可包括均匀化装置282和紫外辐照源286。该均匀化装置282构造为将UV凝胶油墨和其他类型油墨滴混合在基本上连续的区域中。具体地，该均匀化装置282可以是热回流装置，其构造为将喷射到衬底114上的油墨加热到将油墨滴混合在一起的温度。额外地或者可选地，喷射在衬底266上的UV凝胶油墨可暴露于紫外辐照源286，其构造为固化油墨。

该通风管120当连接到相变油墨打印机250时使得空气或其他气体能够响应油墨124的温度变化进入和离开该气室148。具体地，该通风管120允许空气在加热该贮存器104中的油墨时选出该气室148。另外，该通风管120允许空气响应该贮存器104中的油墨冷却而进入该气室148。

Claims (9)

1.一种用于将油墨有选择地喷射到图像接收表面的喷墨打印头，该喷墨打印头包括：

贮存器，用以包含油墨供应源和油墨供应源上方的气室，该贮存器由多个侧壁、一个上壁和一个下壁限定；

油墨入口，形成在该多个侧壁、该上壁和该下壁之一中；

通风开口，形成在该多个侧壁、该上壁和该下壁之一中；

以及

从该通风开口延伸出的通风构件，该通风构件具有设在该贮存器外部的气室中的第一通风构件开口、设在该油墨供应源上方的气室中的第二通风构件开口和构造为将该第一通风构件开口与该第二通风构件开口流体连接的通风通道，该第二通风构件开口设在该贮存器内以使得该第二通风构件开口能够保持在该油墨供应源上方的气室内而不管该贮存器的方位。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印头，该第二通风构件开口的宽度构造为防止在该第二通风构件开口形成油墨弯液面，该第二通风构件开口的宽度至少部分由油墨供应源的表面张力确定。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印头，该第二通风构件开口位于该贮存器的体积中心。

4.根据权利要求1所述的喷墨打印头，进一步包括：

贮存器高度由该上壁和该下壁之间的距离限定，该第二通风构件开口设为距该下壁至少一半贮存器高度；以及

贮存器宽度由第一侧壁和第二侧壁之间的距离限定，该第二通风构件开口设为距该第一侧壁大约该贮存器宽度的一半。

5.根据权利要求1所述的喷墨打印头，该通风构件以可去除的方式连接到该通风开口。

6.用于在图像接收表面上形成和固定图像的打印机，其包括：

打印头，其用于将油墨有选择地喷射到图像接收表面，该打印头包括：（i）贮存器，用以包含油墨供应源和油墨供应源上方的气室，该贮存器由多个侧壁、一个上壁和一个下壁限定，（ii）油墨入口，形成在该多个侧壁、该上壁和该下壁之一中，（iii）通风开口，形成在该多个侧壁、该上壁和该下壁之一中；以及（iv）从该通风开口延伸出的通风构件，该通风构件具有设在该贮存器外部的气室中的第一通风构件开口、设在该油墨供应源上方的气室中的第二通风构件开口和构造为将该第一通风构件开口与该第二通风构件开口流体连接的通风通道，该第二通风构件开口设在该贮存器内以使得该第二通风构件开口能够保持在该油墨供应源上方的气室内而不管该贮存器的方位；和

打印头控制器，其与打印头联接以控制来自该打印头的墨的喷射。

7.根据权利要求6所述的打印机，该通风构件可设置在传感器探针中，该传感器探针以可去除的方式连接到该通风开口，并且该传感器探针具有至少一个通道以将至少一个感应元件设在该贮存器内。

8.根据权利要求7所述的打印机，该传感器探针包括：

第一传感器探针部分；

第二传感器探针部分；以及

交叉通道，其形成在该第一传感器探针部分和该第二传感器部分的交界面，该交叉通道将该第二通风构件开口与该油墨供应源上方的该气室流体连接，该交叉通道近似垂直于该通风通道。

9.根据权利要求6所述的打印机，该第二通风构件开口的宽度构造为防止在该第二通风构件开口形成油墨弯液面，该第二通风构件开口的宽度至少部分由油墨供应源的表面张力确定。

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