CN107073953A - 流体喷射设备 - Google Patents

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Abstract

一种流体喷射设备，包括：流体槽；与流体槽连通的多个流体喷射腔；多个液滴喷射元件，每个液滴喷射元件中一个在流体喷射腔中的一个内；多个流体循环通道，每个流体循环通道与流体槽和流体喷射腔中的一个或多个连通；以及多个流体循环元件，每个流体循环元件与流体循环通道中的一个或多个连通。流体循环元件将提供从流体槽通过流体循环通道中的一个或多个和流体喷射腔中的一个或多个的流体的间歇循环。

Description

流体喷射设备
背景技术
诸如喷墨打印系统中的打印头的流体喷射设备可以使用热电阻器或压电材料膜作为流体腔内的致动器以从喷嘴喷射流体墨滴(例如墨水)，使得当打印头和打印介质相对于彼此移动时，来自喷嘴的墨滴的适当有序喷射使字符或其它图像被打印在打印介质上。
去盖(decap)是喷墨喷嘴可以保持开盖并暴露于环境条件而不会引起喷射的墨滴的劣化(degradation)的时间量。去盖的效果可以改变液滴轨迹、速度、形状和颜色，所有这些可能不利地影响打印质量。与去盖有关的其他因素(诸如水或溶剂的蒸发)，可能引起颜料-墨水运载体分离(PIVS)和粘稠的堵塞物形成。例如，在储存或不使用的时段期间，颜料颗粒可能沉淀或“碰撞”离开墨水载体，这可能阻碍或阻塞墨水流到喷射腔和喷嘴。
附图说明
图1是图示了包括流体喷射设备的示例的喷墨打印系统的一个示例的框图。
图2是图示了流体喷射设备的一部分的一个示例的示意性平面图。
图3是图示了流体喷射设备的一部分的另一示例的示意性平面图。
图4是图示了流体喷射设备的一部分的另一示例的示意性平面图。
图5是图示了操作流体喷射设备的方法的一个示例的流程图。
图6A和6B是操作流体喷射设备的示例性定时图的示意性图示。
图7是操作流体喷射设备的示例性定时图的示意性图示。
具体实施方式
在下面的详细描述中，对形成本文的一部分的附图进行参考，并且其中通过说明的方式示出其中可以实践本公开的具体示例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他示例并且可以进行结构或逻辑上的改变。
本公开通常通过使流体循环(或再循环)通过流体喷射腔来帮助减少喷墨打印系统中的墨水阻塞和/或堵塞。流体循环(或再循环)通过流体通道，所述流体通道包括用于泵送或循环流体的流体循环元件或致动器。
图1图示了如本文所公开的作为具有流体循环的流体喷射设备的示例的喷墨打印系统的一个示例。喷墨打印系统100包括打印头组件102、墨水供应组件104、安装组件106、介质传送组件108、电子控制器110和向喷墨打印系统100的各种电气组件提供电力的至少一个电源112。打印头组件102包括至少一个流体喷射组件114(打印头114)，其通过多个孔或喷嘴116朝向打印介质118喷射墨滴，以便在打印介质118上打印。
打印介质118可以是任何类型的合适的片材或辊材，诸如纸、卡片纸、透明物、聚酯薄膜等。喷嘴116通常被布置在一个或多个列或阵列中，使得当打印头组件102和打印介质118相对于彼此移动时，来自喷嘴116的墨水的适当有序喷射使字符、符号和/或其他图形或图像被打印在打印介质118上。
墨水供应组件104向打印头组件102供应流体墨水，并且在一个示例中包括用于存储墨水的储存器120，使得墨水从储存器120流动到打印头组件102。墨水供应组件104和打印头组件102可以形成单向墨水输送系统或再循环墨水输送系统。在单向墨水输送系统中，供应给打印头组件102的大体上所有墨水在打印期间被消耗。在再循环墨水输送系统中，供应给打印头组件102的仅一部分墨水在打印期间被消耗。在打印期间未消耗的墨水被返回到墨水供应组件104。
在一个示例中，打印头组件102和墨水供应组件104一起容纳在喷墨墨盒或笔中。在另一示例中，墨水供应组件104与打印头组件102分离，并通过诸如供应管之类的接口连接将墨水供应到打印头组件102。在任一示例中，墨水供应组件104的储存器120可以被移除、替换和/或再填充。在打印头组件102和墨水供应组件104一起容纳在喷墨墨盒中的情况下，储存器120包括位于墨盒内的本地储存器以及位于与墨盒分离的较大储存器。分离的、较大的储存器用于再填充本地储存器。因此，分离的、较大的储存器和/或本地储存器可以被移除、替换和/或再填充。
安装组件106相对于介质传送组件108定位打印头组件102，并且介质传送组件108相对于打印头组件102定位打印介质118。因此，邻近于在打印头组件102和打印介质118之间的区域中的喷嘴116来限定打印区122。在一个示例中，打印头组件102是扫描型打印头组件。因此，安装组件106包括用于相对于介质传送组件108移动打印头组件102以扫描打印介质118的托架(carriage)。在另一示例中，打印头组件102是非扫描型打印头组件。因此，安装组件106将打印头组件102固定在相对于介质传送组件108的规定位置。因此，介质传送组件108相对于打印头组件102定位打印介质118。
电子控制器110通常包括处理器、固件、软件、包括易失性和非易失性存储器部件的一个或多个存储器部件以及其它打印机电子装置，其用于与打印头组件102、安装组件106和介质传送组件108进行通信和控制打印头组件102、安装组件106和介质传送组件108。电子控制器110从诸如计算机之类的主机系统接收数据124，并将数据124临时存储在存储器中。通常，数据124沿着电子、红外、光学或其他信息传送路径被发送到喷墨打印系统100。数据124表示例如要被打印的文档和/或文件。因此，数据124形成用于喷墨打印系统100的打印作业，并且包括一个或多个打印作业命令和/或命令参数。
在一个示例中，电子控制器110控制打印头组件102以用于从喷嘴116喷射墨滴。因此，电子控制器110限定了喷射的墨滴的图案，所述喷射的墨滴在打印介质118上形成字符、符号和/或其他图形或图像。喷射的墨滴的图案由打印作业命令和/或命令参数来确定。
打印头组件102包括一个或多个打印头114。在一个示例中，打印头组件102是宽阵列或多头打印头组件。在宽阵列组件的一个实现方式中，打印头组件102包括承载多个打印头114的载体，提供打印头114和电子控制器110之间的电通信，并提供打印头114和墨水供应组件104之间的流体连通。
在一个示例中，喷墨打印系统100是按需喷滴(drop-on-demand)热喷墨打印系统，其中打印头114是热喷墨(TIJ)打印头。热喷墨打印头在墨水腔中实现热电阻器喷射元件以使墨水蒸发并产生迫使墨水或其它流体滴出喷嘴116的气泡。在另一个示例中，喷墨打印系统100是按需喷滴压电喷墨打印系统，其中打印头114是压电喷墨(PIJ)打印头，其实现压电材料致动器作为喷射元件，以生成迫使墨水滴出喷嘴116的压力脉冲。
在一个示例中，电子控制器110包括存储在控制器110的存储器中的流动循环模块126。流动循环模块126在电子控制器110(即，控制器110的处理器)上执行，以控制在打印头组件102内集成为泵元件的一个或多个流体致动器的操作，以控制打印头组件102内的流体的循环。
图2是图示流体喷射设备200的一部分的一个示例的示意性平面图。流体喷射设备200包括流体喷射腔202和在流体喷射腔202内形成或提供的对应液滴喷射元件204。流体喷射腔202和液滴喷射元件204形成在基底206上，基底206具有形成在其中的流体(或墨水)馈送槽(feed slot)208，使得流体馈送槽208向流体喷射腔202和液滴喷射元件204提供流体(或墨水)的供应。基底206可以例如由硅、玻璃或稳定聚合物形成。
在一个示例中，流体喷射腔202在基板206上提供的阻挡层(未示出)中形成或由在基板206上提供的阻挡层(未示出)限定，使得流体喷射腔202在阻挡层中提供“阱(well)”。阻挡层可以例如由诸如SU8之类的光可成像环氧树脂形成。
在一个示例中，喷嘴或孔层(未示出)在阻挡层之上形成或延伸，使得在孔层中形成的喷嘴开口或孔212与相应的流体喷射腔202连通。喷嘴开口或孔212可以具有圆形、非圆形或其他形状。
液滴喷射元件204可以是能够通过对应喷嘴开口或孔212喷射流体液滴的任何设备。液滴喷射元件204的示例包括热电阻器或压电致动器。作为液滴喷射元件的示例的热电阻器通常形成在基板(基板206)的表面上，并且包括薄膜堆叠，所述薄膜堆叠包括氧化物层、金属层和钝化层，使得当被活化时，来自热电阻器的热量使流体喷射腔202中的流体蒸发，从而引起通过喷嘴开口或孔212喷射流体液滴的气泡。作为液滴喷射元件的示例的压电致动器通常包括在与流体喷射腔202通信的可移动膜上提供的压电材料，使得当被活化时，压电材料引起膜相对于流体喷射腔202的偏转，从而生成通过喷嘴开口或孔212喷射流体液滴的压力脉冲。
如图2的示例中所示，流体喷射设备200包括流体循环通道220和形成在流体循环通道220中、在流体循环通道220内提供、或与流体循环通道220连通的流体循环元件222。流体循环通道220向流体馈送槽208开口并与流体馈送槽208在一端224处连通，并且在另一端226处与流体喷射腔202连通，使得来自流体馈送槽208的流体基于流体循环元件222引致的流动循环(或再循环)通过流体循环通道220和流体喷射腔202。在一个示例中，流体循环通道220包括通道环路部分228，使得流体循环通道220中的流体在流体馈送槽208和流体喷射腔202之间通过通道环路部分228循环(或再循环)。
如图2的示例中所示，流体循环通道220与一个(即，单个)流体喷射腔202连通。因此，流体喷射设备200具有1∶1的喷嘴与泵的比例，其中流体循环元件222被称为“泵”，其引致流体流通过流体循环通道220和流体喷射腔202。以1∶1的比例，针对每个流体喷射腔202单独地提供循环。
在图2中所示的示例中，液滴喷射元件204和流体循环元件222两者均为热电阻器。每个热电阻器可以包括例如单个电阻器、分裂电阻器、梳状电阻器或多个电阻器。然而，各种其他设备也可以用于实现液滴喷射元件204和流体循环元件222，其包括例如压电致动器、静电(MEMS)膜、机械/冲击驱动膜、音圈、磁致伸缩驱动器等。
图3是图示了流体喷射设备300的一部分的另一示例的示意性平面图。流体喷射设备300包括多个流体喷射腔302和多个流体循环通道320。与上述类似，流体喷射腔302均包括具有对应喷嘴开口或孔312的液滴喷射元件304，并且流体循环通道320均包括流体循环元件322。
在图3中所示的示例中，流体循环通道320均向流体馈送槽308开口并与流体馈送槽308在一端324处连通，并且在另一端(例如端部326a、326b)处与多个流体喷射腔302(即，多于一个流体喷射腔)连通。在一个示例中，流体循环通道320包括多个通道环路部分(例如通道环路部分328a、328b)，每个通道环路部分328a、328b与不同的流体喷射腔302连通，使得来自流体馈送槽308的流体基于由对应流体循环元件322引致的流动而循环(或再循环)通过流体循环通道320(包括通道环路部分328a、328b)和相关联的流体喷射腔302。
如图3的示例中所示，流体循环通道320均与两个流体喷射腔302连通。因此，流体喷射设备300具有2∶1的喷嘴与泵的比例，其中流体循环元件322被称为“泵”，其引致流体流通过对应流体循环通道320和相关联的流体喷射腔302。其它喷嘴与泵的比例(例如，3∶1、4∶1等)也是可能的。
图4是图示流体喷射设备400的一部分的另一示例的示意性平面图。流体喷射设备400包括多个流体喷射腔402和多个流体循环通道420。与上述类似，流体喷射腔402均包括具有对应喷嘴开口或孔412的液滴喷射元件404，并且流体循环通道420均包括流体循环元件422。
在图4中所示的示例中，流体循环通道420均向流体馈送槽408开口并在一端424处与流体馈送槽408连通，并在另一端(例如，端部426a、426b、426c...)处与多个流体喷射腔402连通。在一个示例中，流体循环通道420包括多个通道环路部分428a、428b、428c...，每一个与流体喷射腔402连通，使得来自流体馈送槽408的流体基于由对应流体循环元件422引致的流动而循环(或再循环)通过流体循环通道420(包括通道环路部分428a、428b、428c...)和相关联的流体喷射腔402。这种流动在图4中由箭头430表示。
图5是图示了操作流体喷射设备(诸如如上所述并在图2、3和4的示例中所示的流体喷射设备200、300和400)的方法500的一个示例的流程图。
在502处，方法500包括将多个流体循环通道(诸如流体循环通道220、320和420)与流体槽(诸如流体馈送槽208、308和408)和多个流体喷射腔(诸如流体喷射腔202、302和402)中的一个或多个流体喷射腔连通。多个流体循环通道(诸如流体循环通道220、320和420)每一个具有与其连通的多个流体循环元件(诸如流体循环元件222、322和422)中的一个，并且多个流体喷射腔(诸如流体喷射腔202、302和402)每一个在其中具有多个液滴喷射元件(诸如液滴喷射元件204、304和404)中的一个。
在504处，方法500包括通过流体循环元件(诸如流体循环元件222、322和422)的操作，提供从流体槽(诸如流体馈送槽208、308和408)通过流体循环通道(诸如流体循环通道220、320和420)和一个或多个流体喷射腔(诸如流体喷射腔202、302和402)的流体的间歇循环。
图6A和6B分别是操作流体喷射设备(诸如如上所述并在图2、3和4的示例中所示的流体喷射设备200、300和400)的示例定时图600A和600B的示意性图示。更具体地，定时图600A和600B均提供基于相应流体循环元件(诸如流体循环元件222、322和422)的操作，从流体槽(诸如流体馈送槽208、308和408)通过流体循环通道(诸如流体循环通道220、320和420)和相应流体喷射腔(诸如流体喷射腔202、302和402)的流体的间歇循环。
在图6A和6B中所示的示例中，定时图600A和600B包括表示流体喷射设备(诸如流体喷射设备200、300和400)的操作(或不操作)的时间的水平轴。在定时图600A和600B中，较高、较细的垂直线610A和610B分别表示液滴喷射元件(诸如液滴喷射元件204、304和404)的操作，并且较短、较宽的垂直线620A和620B分别表示流体循环元件(诸如流体循环元件222、322和422)的操作。液滴喷射元件的操作(线610A、610B)可以包括用于喷嘴加温和/或维修的操作以及用于打印的操作。
在图6A和6B中所示的示例中，液滴喷射元件的操作(线610A、610B)的不同或不相关联时段之间的时间段分别表示流体喷射设备的去盖时间630A和630B。因此，去盖时间630A和630B可以包括例如喷嘴加温/维修和打印之间的时间段(反之亦然)以及第一打印操作、序列或系列(例如，第一打印作业)和第二打印操作、序列或系列(例如，第二打印作业)之间的时间段。
如定时图600A中所示，在去盖时间630A期间周期性地提供流体循环元件的操作以及因此的通过流体循环通道的流体循环。更具体地，如由在流体循环元件的操作(线620A)的定时中的群集或分组所示，具有定时图600A的流体循环元件的操作以及因此的流体的循环在去盖时间630A期间以隔开的间隔提供。因此，流体循环元件的操作的定时中的群集或分组在去盖时间630A期间提供通过流体循环通道的流体循环的“突发(burst)”。
在一个示例中，定时图600A中的循环的突发每一个包括由流体循环元件的操作提供的循环的数个脉冲(即，多个脉冲)。在一个示例中，循环的每一个突发包括所有(或大体上所有)流体循环元件的操作。这样，图6A中所示的流体循环元件的操作(线620A)的每个群集或分组包括所有(或大体上所有)流体循环元件的操作。
如定时图600B中所示，在去盖时间630B期间随机地提供流体循环元件的操作以及因此的通过流体循环通道的流体循环。更具体地，如通过在流体循环元件的操作(线620B)的定时中的群集或分组所示，定时图600B的流体循环元件的操作以及因此的流体的循环在去盖时间630B期间以隔开的间隔提供。因此，流体循环元件的操作的定时中的集群或分组在去盖时间630B期间提供通过流体循环通道的流体循环的“突发”。
在一个示例中，定时图600B中的循环的突发每一个包括由流体循环元件的操作提供的循环的数个脉冲(即，多个脉冲)。在一个示例中，循环的每个突发包括在不同时间的不同的(例如，随机的)流体循环元件(或不同的流体循环元件组)的操作。因此，图6B中所示的流体循环元件的操作(线620B)的每个集群或分组包括在不同时间处的不同的(例如，随机的)流体循环元件(或不同的流体循环元件组)的操作。
如图6A和6B的示例中所示，利用定时图600A和600B，在去盖时间630A和630B期间，循环的突发的频率以及因此的间歇循环的频率大体上是均匀的。更具体地，在一个示例中，间歇循环的频率以固定间隔发生，使得流体循环元件的操作(线620B)在时间上彼此偏移。在这方面，在一个示例中，流体循环元件的操作不考虑(或独立于)液滴喷射元件的操作。
图7是操作流体喷射设备(诸如如上所述并在图2、3和4的示例中所示的流体喷射设备200、300和400)的示例性定时图700的示意性图示。与如上所述并在图6A和6B的示例中所示的定时图600A和600B类似，定时图700提供基于相应流体循环元件(诸如流体循环元件222、322和422)的操作从流体槽(诸如流体馈送槽208、308和408)通过流体循环通道(诸如流体循环通道220、320和420)以及相应流体喷射腔(诸如流体喷射腔202、302和402)的流体的间歇循环。
类似于定时图600A和600B，较高、较细的垂直线710表示液滴喷射元件(诸如液滴喷射元件204、304和404)的操作，而较短、较宽的垂直线720表示流体循环元件(诸如流体循环元件222、322和422)的操作。另外，类似于定时图600A和600B，液滴喷射元件的操作(例如，喷嘴加热/维修和打印)的不同或不相关联的时段之间的时间段表示流体喷射设备的去盖时间730。
在图7中所示的示例中，利用定时图700，流体循环元件的操作的频率以及因此的间歇循环的频率是可变的。更具体地，间歇循环的频率是基于液滴喷射元件的操作可变的。间歇循环的频率可以随着图6A的示例周期性定时图600A而变化，和/或可以随着图6B的示例随机定时图600B而变化。因此，在任一示例中，在去盖时间730期间，间歇循环的频率是可变的。
在一个示例中，间歇循环的可变频率是液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间的时间量的函数。更具体地，间歇循环的可变频率是去盖时间730的长度的函数。例如，如图7中所示，随着去盖时间增加，间歇循环的频率增加。
在一个示例中，如上所述，例如在去盖时间630A和630B(图6A和6B)期间通过流体循环通道的循环的每个突发包括由流体循环元件的操作(线620A、620B)提供的循环的数个脉冲(即，多个脉冲)。因此，在一个示例中，图7中所示的间歇循环的可变频率包括随着去盖时间增加而增加循环的每个突发内的循环脉冲的数目(例如由更多垂直线720表示)。
利用如本文所述的包括循环的流体喷射设备，墨水阻塞和/或堵塞减少。因此，改进了去盖时间以及因此的喷嘴健康。此外，减少或消除了颜料-墨水运载体分离和粘性堵塞物形成。此外，通过降低维护期间的墨水消耗(例如，最小化墨水的喷溅以保持喷嘴健康)来改进墨水效率。此外，如本文所述的包括循环的流体喷射设备有助于通过在循环期间从喷射腔清除空气气泡来管理空气气泡。
即使本文已经说明和描述了具体示例，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离本公开的范围的情况下，各种替代的和/或等同的实现方式可以取代所示和所描述的具体示例。本申请旨在涵盖本文讨论的具体示例的任何适配或变型。

Claims (15)

1.一种流体喷射设备，包括：
流体槽；
与流体槽连通的多个流体喷射腔；
多个液滴喷射元件，每个液滴喷射元件中的一个在所述流体喷射腔中的一个内；
多个流体循环通道，每个流体循环通道与流体槽以及所述流体喷射腔中的一个或多个连通；以及
多个流体循环元件，每个流体循环元件与所述流体循环通道中的一个或多个连通，
所述流体循环元件提供从流体槽通过所述流体循环通道中的一个或多个和所述流体喷射腔中的一个或多个的流体的间歇循环。
2.根据权利要求1所述的流体喷射设备，其中，流体循环元件的操作在液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间周期性地提供。
3.根据权利要求1所述的流体喷射设备，其中，流体循环元件的操作在液滴喷射元件的操作的不相关联的时段之间随机地提供。
4.根据权利要求3所述的流体喷射设备，其中，流体循环元件的操作包括：在不同时间的不同的流体循环元件的操作。
5.根据权利要求1所述的流体喷射设备，其中，间歇循环的频率是基于液滴喷射元件的操作可变的。
6.根据权利要求5所述的流体喷射设备，其中，间歇循环的频率是液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间的时间量的函数。
7.根据权利要求1所述的流体喷射设备，其中，间歇循环包括：在液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间通过所述流体循环通道中的一个或多个的循环的突发。
8.根据权利要求7所述的流体喷射设备，其中，所述循环的突发中的每一个包括：多个循环脉冲，并且其中所述突发中的每一个内的循环脉冲的数目是基于液滴喷射元件的操作可变的。
9.一种操作流体喷射设备的方法，包括：
将多个流体循环通道与流体槽和多个流体喷射腔中的一个或多个流体喷射腔连通，所述多个流体循环通道每一个具有与其连通的多个流体循环元件中的一个，并且所述多个流体喷射腔每一个具有在其中的多个液滴喷射元件中的一个；以及
通过所述流体循环元件中的一个的操作，提供从流体槽通过所述流体循环通道中的一个和所述一个或多个流体喷射腔的流体的间歇循环。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，提供间歇循环包括：在液滴喷射元件的不操作的时段期间提供间歇循环。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，提供间歇循环包括：在液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间提供间歇循环。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，提供间歇循环包括：基于液滴喷射元件的操作来改变间歇循环的频率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，提供间歇循环包括：随着液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间的时间量增加而增加间歇循环的频率。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，提供间歇循环包括：提供在液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间通过所述流体循环通道中的一个或多个的循环的突发，其包括基于液滴喷射元件的操作而改变循环的突发中的每一个内的循环脉冲的数目。
15.根据权利要求14所述的方法，其中提供间歇循环包括：随着液滴喷射元件的操作的不相关联时段之间的时间量增加，而增加循环的突发中的每一个内的循环脉冲的数目。
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