CN107000442A - 打印盒、喷墨打印机及形成打印盒的方法 - Google Patents

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Abstract

一种打印盒，包括盒壳体(127)，该盒壳体具有容器本体(163)和封闭该容器本体(163)的盖(10)。盖(10)包括底表面(14)和顶表面(12)。从顶表面(12)到底表面(14)穿过盖(10)的整个厚度形成有一个或多个通气开口。疏水涂层设置在盖(10)的顶表面或底表面(12、14)中的至少一者上，而在上述一个或多个通气开口上不具有该疏水涂层。该疏水涂层以液态或气态形式沉积。

Description

打印盒、喷墨打印机及形成打印盒的方法
技术领域
本发明涉及喷墨打印头，且特别涉及用于喷墨打印头的疏水涂层。
背景技术
概括而言，喷墨打印头具有一壳体或本体，该壳体或本体限定一内部，该内部填充有一种或多种墨。为防止在打印期间背压积累，每个隔室包括吸气装置(lung)或泡沫插入物以及空气扩散孔口，使所述内部流体连通于大气压。通常，空气扩散孔口实现为蛇形通道形式的迂回或曲折路径，其从流体连接到上述内部并穿过壳体的厚度而形成的孔迂回(蛇行)到其末端部。通常，将标签或其它覆盖物覆盖在上述孔和空气扩散孔口的部分上，但不覆盖末端部，以减缓墨蒸发作用。
如果打印头被置于低气压条件下(即运输中)，则墨可能从通气孔泄漏出。例如，在航空运输期间，打印头暴露于低气压条件下(即，在海拔19000英尺的高度飞行，大气压与海平面高度相比降低了1/2)，这可能导致泄漏。为了防止这种泄漏，可在盒盖上设置一片疏水薄膜材料以便覆盖这些空气扩散通气孔。
发明内容
技术问题
本发明的目的是防止墨从喷墨打印头的通气孔漏出，同时仍允许通气孔使打印头适当地通气。
解决方案
根据本发明的一示例性实施例的打印盒包括：盒壳体，其包括容器本体和封闭容器本体的盖，所述盖包括底表面和顶表面；流体储存室，设置在容器本体内，该流体储存室接收并容纳流体；流体喷射器芯片，设置在盒壳体上并包括多个加热元件，这些加热元件从打印盒喷射流体；一个或多个通气开口，从顶表面到底表面穿过盖的整个厚度而形成；以及疏水涂层，设置在盖的顶表面或底表面中的至少一者上，在所述一个或多个通气开口上不具有疏水涂层。
根据本发明的一示例性实施例的喷墨打印机包括上述打印盒。
在至少一个实施例中，疏水涂层设置在盖的顶表面和底表面上。
在至少一个实施例中，疏水涂层以液体或气体形式被施加。
在至少一个实施例中，疏水涂层包括氟化物聚合物。
在至少一个实施例中，疏水涂层包括非氟化合物聚合物。
在至少一个实施例中，疏水涂层包括正十八烷基三氯硅烷或三甲基氯硅烷。
在至少一个实施例中，上述一个或多个通气孔形成一个或多个相应的空气扩散孔口的部分。
在至少一个实施例中，上述一个或多个空气扩散孔口中的每一者包括沿循蜿蜒路径(蛇行轨迹)的通道。
在至少一个实施例中，打印盒还包括设置在盖上的标签。
在至少一个实施例中，打印盒仅在低于250mtorr的压力下才从上述一个或多个通气口泄漏流体。
根据本发明的一示例性实施例的形成打印盒的方法包括：提供盒壳体，该盒壳体包括容器本体和封闭该容器本体的盖，此盖包括底表面和顶表面；以及在盖的顶表面或底表面中的至少一者上以液体或蒸汽(气相)形式沉积疏水涂层。
在至少一个实施例中，沉积步骤包括沉积液体溶液。
在至少一个实施例中，沉积步骤包括将盖浸入液体溶液中。
在至少一个实施例中，沉积步骤包括将液体溶液分配到盖上。
在至少一个实施例中，液体溶液包括氟化物聚合物。
在至少一个实施例中，沉积步骤包括气体混合物的化学气相沉积。
在至少一个实施例中，该方法还包括在沉积步骤之前将标签粘附到盖上的步骤。
通过阅读下文的详细描述、附图及随附的权利要求，本发明的多个实施例的其它特征和优点将变得显而易见。
发明的有益效果
根据本发明的打印盒在仍允许通气孔使打印头适当排气的同时，能够防止墨从喷墨打印头的通气孔漏出。
附图说明
参考以下结合附图的详细描述，能够更充分地理解本发明的多个示例性实施例的特征和优点，在附图中：
图1是根据本发明的一示例性实施例的喷墨打印头的立体图；
图2是根据本发明的一示例性实施例的喷墨打印机的立体图；以及
图3是根据本发明的一示例性实施例的喷墨打印头的盖的立体图。
具体实施方式
这里使用的标题仅用于组织(架构)目的，而非意味着用来限制说明书或权利要求书的范围。在本申请通篇中使用的词语“可”和“能够”是在容许意义上(即，意指具有可能性)、而非强制意义上(即，意指必须)来使用的。类似地，词语“包括”、“包括有”和“包含”表示包括但不限于。为了便于理解，在尽可能的情况下使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。
图1示出根据本发明一示例性实施例的喷墨打印头的立体图，该喷墨打印头总体上由附图标记101表示。打印头101具有壳体127，壳体127由盖161和本体163构成，盖161和本体163通过盖底面与本体顶面在界面171处附接或连接而组装在一起。壳体可有多种不同的形状，这取决于承载或包含打印头的外部设备、打印头中所包含的墨的量以及打印头是包含一种墨还是多种墨。在任何实施例中，壳体或本体具有：位于其内部的至少一个隔间，用以保持一初始的或可再填充的供墨部；以及一结构，如泡沫插件、呼吸装置或其它结构，用以在使用期间在喷墨打印头中维持一适当的背压。在一实施例中，此内部隔间包括三个腔室，用以容置三个供墨部，尤其是青色、品红色和黄色的墨。在其它实施例中，此隔间包含黑色墨、光学墨和/或各种青色、品红色或黄色墨。应理解的是，可存在多个流体连接部(未示出)来将一个或多个上述隔间连接到远处的大容量墨源。
带式自动结合(TAB)电路201的一部分191粘附到壳体的一个表面181，而另一部分211粘附到另一表面221。如图所示，两个表面181、221相对于边缘231呈彼此垂直状态。
TAB电路201上制成有多个输入/输出(I/O)连接器241，用以在使用期间将加热器芯片251电连接到外部设备，如打印机、传真机、复印机、光打印机、绘图机、包括以上功能的一体式打印机等。TAB电路201上具有多个导电体261，用以将I/O连接器241电连接和短路连接到加热器芯片251的接合焊盘(bond pad)281，已知多种用于制造这些连接件的制造技术。应理解的是，虽然示出的是八个I/O连接器241、八个导电体261和八个接合焊盘281，但这里涵盖了任何数量。还应理解的是，连接器、导体和接合焊盘的这种数量不一定彼此相等。
加热器芯片251包括至少一个墨通路(ink via)321，此墨通路流体连接到壳体的内部中的供墨部。通常，加热器芯片的墨通路的数量与壳体内部所包含的墨类型的数量一一对应。这些通路通常并排或端对端地布置。在打印头制造期间，加热器芯片251优选地采用本领域公知的粘合剂、环氧树脂等的其中任一种来附接到壳体。如图所示，加热器芯片包括四排(A排至D排)电阻加热元件或加热器。为简化这一拥挤的图，用多个点绘示了这些排中的加热器，传统打印头中包含数百个加热器。应理解的是，加热器芯片的加热器优选地形成为一系列薄膜层，这一系列薄膜层是通过生长、沉淀、遮盖、光刻和/或蚀刻或其它过程步骤制作而成。在薄膜制造过程期间，具有多个喷嘴孔的喷嘴板(未示出)附接到加热器芯片上或者与加热器芯片一起被制造，使得喷嘴孔与加热器对齐，用以在使用期间进行喷墨。
参照图2，采用喷墨打印机形式(以包含打印头101)的外部设备总体上被标示为401。打印机401包括滑架421，滑架421具有多个槽(slot，槽位)441以便容置一个或多个打印头。如本领域已知的，供给到驱动带501的动力驱使滑架421(通过控制器571的输出部591)沿着轴481在打印区431之上往复运动。执行滑架421相对于打印介质(如一张纸521)的往复运动，该打印介质在打印机401中沿着纸张路径从进纸托盘541、经打印区431行进到出纸托盘561。
在打印区中，滑架421沿往复方向进行往复运动，该往复方向通常垂直于纸张前进方向，如箭头所示。依据打印机微处理器或其它控制器571的指令所指定的时间，使从打印头滴落的墨从加热器芯片251喷出(图7)。墨滴喷射的时机对应于待打印图像的像素的图案。通常情况下，这些图案生成于打印机外部的、(经由外部输出)与控制器电连接的设备中，例如计算机、扫描器、摄像机、可视显示器、个人数据助理或其它设备。具有用户选择界面601的控制板581还可以向控制器571提供输入部621，以便能获得附加的打印容量和鲁棒性(robustness)。
为了打印或喷射单滴的墨，加热器(A排至D排的点，图7)被以小量的电流单独进行处理，以便迅速加热小量的墨。这使得局部的墨室中的墨被蒸发并通过喷嘴板向打印介质喷射。
如本文所述，术语“喷墨打印头”还可包括压电技术或其它技术，并可以实施为侧面喷射结构，而不是所示出的顶部喷射结构。
图3示出了根据本发明的一示例性实施例的盖的顶视立体图(或者：盖161，图7)，所述盖总体上由附图标记10表示。盖10具有限定在顶表面12与大致平行的底表面14之间的厚度t。在一个实施例中，三个空气扩散孔口16-1、16-2、16-3设置在顶表面中，并实施为在该盖的厚度中切割至期望深度的蜿蜒通道。这些通道从其一个末端处的通气孔18迂回(蛇行)到另一末端处的端点20。在其它实施例中，空气扩散孔口被设置为不同于三个的数量，并位于包括本体和/或本体与盖的组合的喷墨打印头壳体的任何部分中。每个通气孔从顶表面到底表面完全地延伸穿过盖，以在喷墨打印头的内部与空气扩散孔口之间形成流体连接。如此，打印头的内部可以与大气相通，以防止在使用过程中产生背压积聚。尽管图中未示出，通气孔的横截面优选地包括具有恒定面积的大致圆柱形的横截面。
利用合适的环氧树脂或其它粘合剂将标签22粘附或附接到盖的顶表面。标签22被设置成覆盖或设置于空气扩散孔口16-1、16-2、16-3的一部分上，同时使空气扩散孔口16-1、16-2、16-3的末端部露出。这样，在使用期间空气扩散孔口16-1、16-2、16-3被允许与大气压流体连通。作为代表性示例，例如当喷墨打印头的内容物包括三色墨(例如青色、品红和黄色)时，如果需要使三个空气扩散孔口与大气流体连通，则制造商会将标签置于该位置。
在此常规设计中，与盖接触的任何墨可依靠毛细作用经过通气孔并从蜿蜒形通气口逸出。本发明通过在盖上设置疏水涂层来防止墨泄漏、同时仍允许打印头通风来解决这一问题。特别地，根据本发明，疏水涂层以液体或蒸气形式被施加到盖上。
根据本发明的一示例性实施例，施加到盖10的疏水涂层是氟化物聚合物溶液，例如氢氟醚溶剂中携带的氟化物丙烯酸类聚合物。这种涂层的具体例子包括从美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,of St.Paul,Minnesota,USA)购得的NovecTM 1700和NovecTM 2702。在另一个示例性实施例中，疏水涂层可包括非氟化物聚合物，例如正十八烷基三氯硅烷或三甲基氯硅烷。可通过例如将整个盖10浸入溶液浴中来施加液体涂层。标签22优选在浸渍之前被安置于盖10上，使得疏水涂层不会妨碍标签22粘附到盖10。也可使用一分配系统来施加此液体涂层，从而仅在包括蜿蜒形通气路径和通气孔18的空气扩散孔口16-1、16-2、16-3中分配溶液(使得所得到的涂层不会覆盖通气孔18)。合适的分配系统的示例包括可从美国加利福尼亚州卡尔斯巴德市的帕洛玛技术公司(Palomar Technologies,of Carlsbad,California,USA)购得的自动分配系统。
根据本发明的另一示例性实施例，利用气相沉积将疏水涂层施加到盖10上。合适的气相沉积工具例如为IST工具，其可从美国加利福尼亚州门洛帕克市的IntegratedSurface Technologies公司(Integrated Surface Technologies,of Menlo Park,California,USA)购得。利用该方法，优选在安置了标签之后将涂层沉积在盖10上。该涂层可包括三个层，其包括：使用三甲基铝产生的氧化铝种子层，用以结合到盖上；使用1,2-双(三氯甲硅烷基)乙烷产生的硅氧层，用以结合到氧化铝上，并提供用于自组装单层膜(self-assembled monolayer)的有效表面；以及用以产生疏水表面的自组装单层膜。可使用下列分子来产生用于自组装单层膜的多种接触角：(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三氯硅烷、非氟己基三甲氧基硅烷、正辛基三氯硅烷和/或(三氟-1,1,2,2-四氢辛基)三氯硅烷。
尽管已阐示和描述了本发明的多个特定实施例，但对于本领域技术人员而言，显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下能够进行多种其它的变型和修改。因此，落入本发明范围内的所有这类变型和修改均应被随附的权利要求书所涵盖。
附图标记
10：盖
12：顶表面
14：底表面
16-1、16-2、16-3：空气扩散孔口
18：通气孔
20：端点
22：标签
101：打印头
127：壳体
161：盖
163：本体
171：界面
181、221：表面
191：部分
201：带式自动结合电路
211：另一部分
231：边缘
241：I/O连接器
251：加热器芯片
261：导电体
281：接合焊盘
321：墨通路
401：打印机
421：滑架
431：打印区
441：槽
481：轴
501：驱动带
521：纸
541：进纸托盘
561：出纸托盘
571：控制器
581：控制面板
591：输出部
601：用户选择界面
621：输入部

Claims (20)

1.一种打印盒，包括：
盒壳体，其包括容器本体和封闭所述容器本体的盖，所述盖包括底表面和顶表面；
流体储存室，设置在所述容器本体内，所述流体储存室接收并容纳流体；
流体喷射器芯片，设置在所述盒壳体上并包括多个加热元件，所述加热元件从所述打印盒喷射所述流体；
一个或多个通气开口，从所述顶表面到所述底表面穿过所述盖的整个厚度而形成；以及
疏水涂层，设置在所述盖的所述顶表面或所述底表面中的至少一者上，在所述一个或多个通气开口上不具有所述疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的打印盒，其中，所述疏水涂层设置在所述盖的所述顶表面和所述底表面上。
3.根据权利要求1所述的打印盒，其中，所述疏水涂层以液体或气体形式被施加。
4.根据权利要求1所述的打印盒，其中，所述疏水涂层包括氟化物聚合物或非氟化物聚合物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的打印盒，其中，所述一个或多个通气孔形成一个或多个对应的空气扩散孔口的部分。
6.根据权利要求5所述的打印盒，其中，所述一个或多个空气扩散孔口中的每一个均包括沿循蜿蜒路径的通道。
7.根据权利要求1所述的打印盒，还包括设置在所述盖上的标签。
8.一种喷墨打印机，包括：
壳体；
滑架，适于沿设置在所述壳体内的轴进行往复运动；以及
一个或多个打印头组件，布置在所述滑架上，从而随着所述滑架依照控制机构的控制而沿所述轴进行往复运动，所述一个或多个打印头组件将墨喷射到打印介质上，其中所述一个或多个打印头组件中的至少一者包括：
打印头盒，其包括：
盒壳体，包括容器本体和封闭所述容器本体的盖，所述盖包括底表面和顶表面；
墨储存室，设置所述容器本体内，所述墨储存室接收并容纳墨；
墨喷射器芯片，设置在所述盒壳体上并包括多个加热元件，所述加热元件从所述打印盒喷射所述墨；
一个或多个通气开口，从所述顶表面到所述底表面穿过所述盖的整个厚度而形成；以及
疏水涂层，设置在所述盖的所述顶表面或所述底表面中的至少一者上，在所述一个或多个通气开口上不具有所述疏水涂层。
9.根据权利要求8所述的喷墨打印机，其中，所述疏水涂层设置在所述盖的所述顶表面和所述底表面上。
10.根据权利要求8所述的喷墨打印机，其中，所述疏水涂层以液体或气体形式被施加。
11.根据权利要求8所述的喷墨打印机，其中，所述疏水涂层包括氟化物聚合物或非氟化物聚合物中的至少一种。
12.根据权利要求8所述的喷墨打印机，其中，所述一个或多个通气孔形成一个或多个对应的空气扩散孔口的部分。
13.根据权利要求12所述的喷墨打印机，其中，所述一个或多个空气扩散孔口中的每一个均包括沿循蜿蜒路径的通道。
14.一种形成打印盒的方法，包括：
提供盒壳体，该盒壳体包括容器本体和封闭所述容器本体的盖，所述盖包括底表面和顶表面；以及
在所述盖的顶表面或底表面中的至少一者上以液体或蒸汽形式沉积疏水涂层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述沉积的步骤包括沉积液体溶液。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述沉积的步骤包括将所述盖浸入所述液体溶液中。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述沉积的步骤包括将所述液体溶液分配到所述盖上。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述液体溶液包括氟化物聚合物或非氟化物聚合物中的至少一种。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述沉积的步骤包括气体混合物的化学气相沉积。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述沉积的步骤之前将标签粘附到所述盖上的步骤。
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