CN102371769B - 喷墨打印机 - Google Patents

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Abstract

在喷墨打印机中，提供了一种用于打开和闭合墨流动通道的开闭装置以及过滤器水平地布置于其中的过滤腔。开闭装置布置于过滤腔的上游，在过滤腔中，第一室布置于过滤器的下游并且第二室布置于过滤器的上游。墨排出开口布置于第一室中，并且墨供应开口和用于存储与墨一起流入的气泡的气泡存储单元布置于第二室中。墨供应开口和墨排出开口布置为在水平方向上彼此偏移。气泡存储单元在垂线方向上布置于墨供应开口向上；吸取装置使存储于气泡存储单元中的气泡膨胀。

Description

喷墨打印机
技术领域
本发明涉及一种其中过滤器布置于墨流动通道中的喷墨打印机，并且更详细地，涉及一种能有效地实施气泡的存储和排出的喷墨打印机，所述气泡在过滤器布置于其中的墨流动通道中流动。
背景技术
喷墨打印机(下文简单称为“打印机”)设置有布置于墨流动通道中的过滤器，用来以如此的方式移除墨流动通道中的异物以及气泡以便准确地从喷墨喷嘴喷射液体(墨)。由过滤器移除的气泡存储于墨流动通道中，在每隔恒定间隔的恢复操作中穿过过滤器，并且从喷墨喷嘴排出。
过滤器移除异物或气泡以产生良好的打印，并且另一方面，气泡附着至过滤器增加了过滤器的压力损失(取决于墨性质或墨流量)，并且带来了引起打印故障的问题。
在恢复操作中将过滤器所移除的气泡排出时，由于墨也同时排出，需要通过例如延长恢复间隔(也就是，减少恢复操作的次数)来限制将被排出的墨量。
提出以下措施用于解决这些问题。
第一种措施是在过滤器上游在重力的向上方向上(在垂线方向上向上)布置排空空间。因此，能通过过滤器移除与墨一起流动的气泡并且让气泡进入排空空间。
第二种措施是降低在恢复操作时过滤部分的压力用于使过滤部分的可变形元件压靠过滤器施压。因此，提出了一种增加气泡的排出效率、延长恢复间隔和限制将被排出的墨量的喷墨打印机。
日本专利公开No.2006-168224公开了一种相应于如上所述第一种措施的构造，其中墨通过过滤器与气泡分离并且气泡被放出至排空空间。然而，墨导入端口和墨供给端口基本上布置于直线上并且几乎没有墨流用于将气泡引导至排空空间。因此，在墨流连续的情况下，气泡附着至过滤器(取决于墨性质或气泡的尺寸以及墨流量)，这降低了过滤器的起作用面积。因此压力损失增加，因而产生引起打印故障的可能性。另外，由于排空空间正好在过滤器上方，在墨流量增大时，过滤部分中的压力降低并且分离的气泡膨胀，气泡就可能会再次被卷入墨流。
日本专利公开No.2006-051832公开了相应于如上所述第二种措施的构造，其中可变形元件被压靠过滤器，用于提高气泡的排出效率。根据这种构造，可变形元件需要柔性，而且，由于这种柔性难以与可变性材料自身的水蒸汽或气体的渗透性能相兼容，气泡可能会由于可变形元件的气体渗透性而生长，从而抑制恢复间隔的延长。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种喷墨打印机，其能可靠地将气泡与墨流分离用以存储从而限制由于气泡造成的过滤器堵塞，并且能通过有效的气泡排出而延长恢复间隔。
为了实现上述目标，本发明提供了一种喷墨打印机，其至少包括：用于保持墨的墨容器；用于喷射墨以执行打印的喷墨喷嘴；用于连接墨容器和喷墨喷嘴的墨流动通道；布置于墨流动通道的中间的过滤器；以及用于在恢复时将墨吸取通过喷墨喷嘴的吸取装置，并且还包括：用于打开和闭合墨流动通道的开闭装置；以及过滤器水平地布置于其中的过滤腔，其中开闭装置布置于过滤腔的上游，在过滤腔中，第一室布置于过滤器的下游并且第二室布置于过滤器的上游，墨排出开口布置于第一室中用于将墨供应至喷墨喷嘴，墨从墨容器供应至此的墨供应开口和用于存储与墨一起流入的气泡的气泡存储单元布置于第二室中，布置成夹置过滤器的墨供应开口和墨排出开口布置成在水平方向上彼此偏移，气泡存储单元在垂线方向上布置于墨供应开口往上并且以如此的方式布置成与墨排出开口相对以在其间夹置过滤器，并且吸取装置将存储于气泡存储单元中的气泡膨胀至等于或大于第二室的尺寸的尺寸。
由于本发明如上所述构造，对于已经从墨供应开口流入的气泡，在与由墨流引起的、重力向下方向(垂线方向向下)上的力直接相反的方向上产生浮力。因此，限制了气泡由墨流压靠过滤器以停留为与过滤器密切接触。而且，由于气泡经受从墨流朝着气泡存储单元作用的力，气泡能容易地存储于气泡存储单元中。另外，由于气泡存储单元在垂线方向上布置于墨供应开口往上，防止了存储于气泡存储单元中的气泡被卷入墨流中而附着至过滤器。
因此，由于能进一步限制气泡附着至过滤器，能在不有损过滤器的起作用面积之下将墨供应至喷墨喷嘴以执行更好的打印。
而且，由于存储的气泡的减压膨胀到体积大于第二室以便被排出，对于第二室的材料就不需要柔性并且能选择水蒸汽和气体的渗透性较低的材料。因此，墨从第二室的蒸发或气体渗透进入第二室能得到限制从而限制气泡的长大，延长恢复间隔期。
根据本发明，气泡存储单元的容积设置为大于恢复完成时剩余气泡的体积和在下一次恢复之前流入气泡的体积之和。
根据这个构造，由于存储于气泡存储单元中的剩余的气泡和流入气泡在重力向上方向上(垂线方向向上)定位于墨供应开口上方，气泡难以被卷入墨流并且更难以附着至过滤器。因此，由于在当前恢复和下一次恢复之间气泡附着至过滤器受到限制，能在不有损过滤器的起作用面积之下将墨供应至喷墨喷嘴以执行更好的打印。
本发明还构造为使得连接墨供应开口和墨排出开口的直线与水平布置的过滤器之间的角度等于或小于45°。
根据这个构造，引导流入气泡从墨供应开口朝着气泡存储单元流动的力大于将其压靠过滤器的力。因此，同样在较高速度的墨流中，能在不有损过滤器的起作用面积之下将墨供应至喷墨喷嘴以执行更好的打印。
根据这些构造，由于气泡附着至过滤器造成的堵塞能受到限制，并且由于过滤器的起作用面积的减少能通过这些构造受到限制，所以能扩大墨性质或墨流量的相应范围。另外，由于气泡在气泡存储单元中的生长能受到限制，能延长恢复间隔以减少浪费的墨量。
本发明的其他特点将从示例性实施例的以下描述(参照附图)中变得明显。
附图说明
图1是解释根据本发明第一实施例中的喷墨打印机的构造的示意图；
图2是解释图1中的打印机的过滤腔中的气泡的行为的示意图；
图3是解释图1中的打印机的过滤腔中的气泡的排出的示意图；
图4是解释根据本发明第二实施中的喷墨打印机并且类似于图2的示意图；
图5是应用本发明的喷墨打印头的透视图；并且
图6是沿着图5的线VI-VI截取的横截面。
具体实施方式
下文，将参照附图解释根据本发明的实施例，图1是解释根据本发明第一实施例中的喷墨打印机的构造的示意图。
如图1所示，根据本发明的喷墨打印机设置有用于保持墨的墨容器1和用于喷射墨以执行打印的喷墨喷嘴2，其中墨容器1和喷墨喷嘴2由墨流动通道3连接。在连接墨容器1和喷墨喷嘴2的墨流动通道3的中间，设置有用来打开和闭合墨流动通道3的开闭装置5以及过滤器4从下游侧(也就是，从墨容器1一侧)水平地布置于其中的过滤腔15。喷墨打印机还设置有吸取装置11，用来在恢复时与喷墨喷嘴2密切接触以密封喷嘴2并且将墨吸取通过喷墨喷嘴2。开闭装置5、过滤腔15以及吸取装置11构成气泡存储和排出机构。
设置有用于将墨从过滤腔15供应至喷墨喷嘴2的墨排出开口8的第一室6布置于水平地布置在过滤腔15中的过滤器4的下游。在本实施例中，从过滤腔15供应至喷墨喷嘴2的墨在重力向下方向上(在垂线方向上向下)流动。另外，设置有墨从墨容器1供应至此的墨供应开口9以及用于存储气泡的气泡存储单元10的第二室7布置于水平地布置在过滤腔15中的过滤器4的上游。
如图1和图2中明显地示出，过滤腔15中的墨供应开口9和墨排出开口8在夹持过滤器4的位置中开口通向过滤腔15并且在水平方向上彼此偏移。语句“在水平方向上偏移”在这里意味着墨供应开口9的中心和墨排出开口8的中心没有布置于相对于过滤器4直接相对的位置中，而是在向下倾斜方向上的位置中。也就是，墨供应开口9和墨排出开口8以如此的方式布置以使得连接相应中心的直线(F)或在过滤腔15中流动的墨的流线(箭头标记L)相对于水平布置的过滤器4(以角度θ(小于90°))倾斜。
在本实施例中，在开口通向过滤腔15中的第二室7的墨供应开口9中，墨供应开口9的开口表面水平地布置并且其水平横截面积S1设置为小于过滤器4中的水平横截面积S2(S2＞S1)。应当注意到，在本实施例中，开口通向过滤腔15中的第一室6的墨排出开口8也水平地布置并且水平横截面积是与墨供应开口9的横截面积相同的S1。然而，墨排出开口8的水平横截面积可与墨供应开口9的水平横截面积S1不同。
第二室7中的气泡存储单元10设置于与开口通向第一室6的墨排出开口8相对的位置中以将过滤器4夹在其间。如图2中明显地所示，气泡存储单元10在重力向上方向上(在垂线方向上向上)形成于墨供应开口9上方的位置中，该墨供应开口在过滤腔15的第二室7中沿水平方向敞开。
如以这种方式构造的过滤腔15中的气泡的行为将参照图2和图3解释。图2是示出其中流入气泡13在墨使用期间存储于气泡存储单元10中的状态的示意图。
如图2所示，在本实施例中，气泡13在重力向下方向上(在垂线方向上向下)从墨供应开口9连同通过墨流动通道3供应的墨一起流入第二室7。由于墨供应开口9的横截面积S1小于过滤器4的横截面积S2，在气泡13已经流入，穿过墨供应开口9并且进入第二室7时，速度慢下来。另外，流入气泡13的流动方向改变为朝着墨排出开口8以沿着与水平线以角度θ(小于90°)倾斜的流线L流动。因此，理解到，分别在垂线方向和水平方向上的分力作用在气泡13上。浮力在重力向上方向上(在垂线方向上向上)进一步作用在气泡13自身上。气泡13由作用在气泡13上的水平方向上的分力和浮力引导至气泡存储单元10。
在此情况下，在重力向下方向上(垂线方向上向下)作用在气泡13上的分力(用于朝着过滤器4的方向拉动气泡13的力)减小为与其中流线L在垂线方向上朝着下侧(也就是，流线L和水平线之间的角度θ是90°)形成的情况相比较小。另一方面，在流线L的角度θ(小于90°)较小时，朝着水平方向作用在气泡13上的分力(用于朝着气泡存储单元10的方向拉动气泡13的力)较大。因此，在流线L的角度θ(小于90°)较小时，已经流入第二室7的气泡13能更容易地由水平方向上的分力以及浮力引导至沿垂线方向形成于墨供应开口9上方的气泡存储单元10中。应当注意到，流线L与水平布置的过滤器4(也就是水平线)的角度θ(小于90°)优选地小于45°，原因是水平方向上的分力大于垂线方向上的分力。另外，连接墨供应开口的中心和墨排出开口的中心的直线(其形成流线L)与过滤器之间的角度优选地小于45°。
因此，流入过滤腔15中的第二室7的气泡13能与气泡存储单元10下面的墨流分开以存储于墨存储单元10中而不会停留为与过滤器4密切接触。过滤腔的形成于图1中的虚线上部的部分区域限定为气泡存储单元10。
图3是示出存储于气泡存储单元10中的气泡在恢复操作期间排出的状态的示意图。在本实施例中，存储于气泡存储单元10中的气泡12在对于每个预定时间段执行的恢复操作之后通过喷墨喷嘴2排出。
为了排出存储于气泡存储单元10中的气泡12和13，需要让气泡12和13穿过过滤器4。为此，首先，墨流动通道3由开闭装置5闭合，并且接着，在开闭装置5下游的墨流动通道3中的内部压力通过与喷墨喷嘴2密切接触并且密封喷墨喷嘴2的吸取装置11而降低。在墨流动通道3中的压力下降之后，存储于气泡存储单元10中的气泡12和13膨胀以填充第二室7并且将与过滤器4接触。通过进一步降低墨流动通道3中的压力以打破附着于过滤器4上的墨的弯液面，气泡12和13以大于第二室7的尺寸膨胀，气泡然后穿过过滤器4并且通过喷墨喷嘴2和吸取装置11排出至外面。
根据本实施例中的气泡排出方法，在恢复完成时，墨流动通道中的内部压力返回至在使用墨时的内部压力并且从而留在过滤器4上游的气泡12收缩并且通过浮力返回作为气泡存储单元10中的剩余气泡12。因此，为了防止剩余气泡12和在下一恢复操作之前的流入气泡13卷入墨流并且压靠过滤器4，气泡存储单元10的容量更优选地设置为将根据以下相关公式(1)和(2)来限定。
气泡存储单元的容积≥(在恢复操作之后气泡存储单元中剩余的气泡的体积+在恢复间隔期间流入气泡存储单元的气泡的体积)...公式(1)
根据上面的公式(1)，气泡存储单元中的气泡没有以如此的方式溢出以至于密封墨供应开口9，因而使得能一直在其中稳定地存储气泡。
气泡存储单元的容积≥(第二室在恢复操作中的极限绝对压力/第二室在墨使用中的绝对压力)×第二室的容积...公式(2)
根据上面的公式(2)，在恢复操作中膨胀的气泡的体积(膨胀气泡体积的压力限定为极限绝对压力)大于第二室在墨使用时的容积(第二室中容积的压力限定为绝对压力)，这打破了过滤器4的弯液面以容易地将气泡推出进入第一室。
由于本实施例如上所述地构造，能防止由于气泡12和13附着至过滤器4造成有损过滤器4的起作用面积的情况并且因此，墨能以需要且足够的量供应至喷墨喷嘴2以执行更优的打印。另外，在本实施例中，存储于气泡存储单元10中的气泡12和13(驻留于气泡存储单元中的气泡和在下次恢复操作之前流入气泡存储单元的气泡)在第二室7中从角部膨胀至角部，第二室将在恢复操作时充满气泡。由此，附着到过滤器4上的墨的弯液面被打破，并且至少与流入气泡13的体积相应的量排出。这样，由于在本实施例中无需由具有柔性的材料形成第二室7以用于排出气泡12和13，第二室7的材料选择性较高并且由于相对于所述材料的气体渗透性造成的气泡生长能被限制为最小。
因此，在本实施例中，能将用于排出气泡的恢复间隔设置为更长，从而减少浪费的墨量。
应当注意到，在本实施例中，过滤器4水平地布置，也就是，垂直于重力方向，但是不限于此，过滤器4也可以轻微地倾斜。换言之，过滤器4布置于墨供应开口9往下并且气泡存储单元10布置于墨供应开口9往上，以使得过滤器4和气泡存储单元10可布置为在重力方向上彼此间隔开。
在本实施例中，如图1至图3所示，墨供应开口9和墨排出开口8形成为使得每个的开口表面与过滤器4平行，但是不限于此。很明显，根据本发明的气泡存储和排出机构的操作效果不取决于开口表面的方向。因此，在墨供应开口9中，如图4中本发明的第二实施例所示，开口表面可被开口成垂直于过滤器4。
此外，在图1所示的打印机的构造中，墨容器1相对于喷墨喷嘴2在重力向下方向上(在垂线方向上向下)布置，并且喷墨喷嘴2的负压由水头差维持。然而，应用本发明的打印机不限于此，并且打印机例如可构造为使得安装有具有压力调节功能的子容器以维持喷墨喷嘴2的负压，并且墨容器1自由地布置。
这里，根据本发明的第二实施例将参照图4简要地解释。图4所示的根据本发明的第二实施例具有与参照图1至3解释的第一实施例完全相同的构造，除了导入过滤腔15的墨流是在水平方向上以外。而且在图4所示的本实施例中，过滤腔15中的墨供应开口9和墨排出开口8在水平方向上彼此偏移的位置中开口通向过滤腔15以将过滤器4夹在其间。也就是，墨供应开口9和墨排出开口8以如此的方式布置以使得连接墨供应开口9和墨排出开口8的直线形成为与水平布置的过滤器4成θ角(小于90°)。另外，在开口通向过滤腔15中的第二室7的墨供应开口9中，开口表面垂线地布置，但是垂线横截面积设置为小于过滤器4中的水平横截面积。而且，过滤器4布置于墨供应开口9往下并且气泡存储单元10布置于墨供应开口9往上。因此，过滤器4和气泡存储单元10布置为在重力方向(垂线方向)上彼此间隔开。因此，应当理解到，在图4中所示的根据本发明的第二实施例中，也能获得类似于第一实施例的操作效果。
下面，将参照图5和图6解释应用本发明的喷墨打印头。
图5和图6中所示的喷墨打印头20从墨容器1(参照图1)接收墨供应并且从喷墨喷嘴2喷射墨以执行打印。喷墨打印头20设置有将墨流动通道3连接于此的接头21、调节压力用于最佳地执行打印的子容器22以及喷射墨用于打印的喷墨喷嘴2。构成根据本发明第一实施例的气泡存储和排出机构的过滤腔15设置于子容器22和喷墨喷嘴2之间。应当注意到，开闭装置5设置于接头21的上游(未示出)。
如上所述，在过滤腔15中，过滤器4水平地布置，也就是，垂直于重力方向。具有墨供应开口9和气泡存储单元10的第二室7布置于过滤器4的上游并且具有墨排出开口8的第一室6设置于过滤器4的下游。气泡存储单元10布置在墨供应开口9的垂线方向上向上(重力向上方向)。
与从接头21供应的墨一起流入子容器22的流入气泡或者穿过子容器22的气泡13(参照图2)从墨供应开口9流入第二室7。已经流入第二室7的流入气泡13通过从指向墨排出开口8的墨流L(参照图2)接收的力以及浮力而与墨流L分开，并且与已经存储的剩余气泡12(参照图3)一起存储于气泡存储单元10中。由于存储于气泡存储单元10中的气泡12(参照图3)按照公式(1)在重力方向上存储于墨供应开口9往上(垂线方向上向上)，气泡12不会被卷入墨流L中或不会压靠过滤器4。因此，可在不减少过滤器4的起作用面积之下执行更好的打印。
在恢复中，开闭装置5闭合以降低墨流动通道3中的内部压力。在墨流动通道3中的压力下降之后，存储于气泡存储单元10中的气泡12和13膨胀以用其填充第二室7并且与过滤器4相接触。通过进一步降低墨流动通道3中的压力以打破附着到过滤器4上的弯液面，气泡12和13膨胀为尺寸大于第二室7的尺寸，其然后穿过过滤器4并且通过喷墨喷嘴2和吸取装置11排出至外面。打破墨的弯液面的压力由过滤器4的网眼细度、墨质量等确定。
如上所述，由于墨流动通道3中的内部压力在恢复之后返回至墨使用时的压力并且同时膨胀的气泡12收缩，剩余的气泡12驻留于气泡存储单元10中，并且对于每次恢复操作膨胀和收缩重复。由于在当前恢复和下一次恢复之间的时间段中流动的流入气泡13由于剩余气泡12的膨胀而被排出，第二室7能将流入气泡13从第二室7中的气泡存储单元10排出，而无需特定构造或柔性。因此，用于排出气泡的恢复间隔能设置为更长以减少浪费的墨量。
虽然本发明已经参照示例性实施例进行描述，但是将理解到，本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将遵循最宽泛的解释以涵盖所有这些变型以及等同结构和功能。

Claims (4)

1.一种喷墨打印机，至少包括：
用于保持墨的墨容器；
用于喷射墨以执行打印的喷墨喷嘴；
用于连接墨容器和喷墨喷嘴的墨流动通道；
布置于墨流动通道的中间的过滤器；以及
用于在恢复时将墨吸取通过喷墨喷嘴的吸取装置，
该喷墨打印机还包括：
用于打开和闭合墨流动通道的开闭装置；以及
过滤器水平地布置于其中的过滤腔，
其中
开闭装置布置于过滤腔的上游，
在过滤腔中，第一室布置于过滤器的下游并且第二室布置于过滤器的上游，
墨排出开口布置于第一室中用于将墨供应至喷墨喷嘴，
墨从墨容器供应至此的墨供应开口和用于存储与墨一起流入的气泡的气泡存储单元布置于第二室中，
布置成夹置过滤器的墨供应开口和墨排出开口布置成在水平方向上彼此偏移，
气泡存储单元在垂线方向上布置于墨供应开口往上并且布置成与墨排出开口相对以便将过滤器夹在墨供应开口与墨排出开口之间，并且
吸取装置将存储于气泡存储单元中的气泡膨胀至等于或大于第二室的尺寸的尺寸。
2.根据权利要求1的喷墨打印机，其中
气泡存储单元的容积符合以下关系：
气泡存储单元的容积≥（在恢复操作之后气泡存储单元中剩余的气泡的体积+在恢复间隔期间流入气泡存储单元的气泡的体积）。
3.根据权利要求1的喷墨打印机，其中
气泡存储单元的容积符合以下关系：
气泡存储单元的容积≥（第二室在恢复操作中的极限绝对压力/第二室在墨使用中的绝对压力）×第二室的容积。
4.根据权利要求1的喷墨打印机，其中
连接墨供应开口的中心和墨排出开口的中心的直线与过滤器之间的角度小于45°。
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