CN107264031A - 喷墨打印头中的单喷射再循环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括多个单喷射元件的喷墨打印头。每个单喷射元件包括构造成在喷射事件期间喷射油墨的孔和用于接收油墨的通道。喷墨打印头还包括构造成向通道供给油墨的第一歧管以及多个再循环路径。每个再循环路径构造成在喷射事件和不喷射事件期间接收油墨。每个再循环路径包括连接至用于接收油墨的通道的再循环通道，再循环通道通过半刻蚀形成单喷射元件和再循环路径中的每一个的一部分的钢板之一形成，第二歧管构造成接收来自再循环通道的油墨。油墨在不喷射事件期间从第一歧管穿过多个单喷射元件和再循环路径中的每一个流动至第二歧管。

Description

喷墨打印头中的单喷射再循环

技术领域

本公开涉及喷墨打印，更具体地涉及喷墨打印头中的再循环路径。

背景技术

典型的喷墨打印头包括向多个单喷射元件的进口部分供给油墨的供给歧管结构。与进口部分一起，多个单喷射元件中的每一个一般地具有单个出口部分，单个出口部分包括在油墨喷射期间通过其喷射液滴的一个或多个孔。在该流体结构内，供给歧管和单喷射元件内的油墨在喷射事件期间经历大量流体流。然而，在当不出现喷射事件时的时间段期间，流体结构内的油墨不经历大量流动并且可能变得基本静止。静止时间允许悬浮在油墨内的颗粒进行沉淀。沉淀可能不利地影响流体结构的性能，以及改变系统内的油墨的所需的特性。

本发明的实施例解决现有技术中的这些以及其他缺陷。

发明内容

一个实施例是具有多个单喷射元件的喷墨打印头，每个单喷射元件包括构造成在喷射事件期间喷射油墨的孔，以及用于接收油墨的通道；构造成向通道供给油墨的第一歧管；以及构造成在喷射事件和不喷射事件期间接收油墨的多个再循环路径，每个再循环路径包括：连接至用于接收油墨的通道的再循环通道，再循环通道通过半刻蚀形成单喷射元件和再循环路径中的每一个的一部分的钢板之一形成，以及构造成接收来自再循环通道的油墨的第二歧管，其中，油墨在不喷射事件期间从第一歧管穿过多个单喷射元件和再循环路径中的每一个流动至第二歧管。

一种控制打印头中的压力的方法，包括在不喷射事件期间向连接至通道的第一歧管结构施加第一负压，向第一歧管结构下游的第二歧管结构施加小于第一负压的第二负压以形成压差，第二歧管结构连接至在不喷射事件期间接收来自通道的油墨的再循环通道，以及在喷射事件期间保持第一歧管结构与第二歧管结构之间的压差。

附图说明

图1示出单个喷射元件的流体分配子组件的示例。

图2示出多个单喷射元件。

图3示出具有再循环通道的单喷射元件的第一视图。

图4示出具有再循环通道的单喷射元件的第二视图。

图5示出连接至进口歧管和出口歧管的多个单喷射元件的放大视图。

具体实施方式

一些流体分配组件包括局部流体供给源和流体分配子组件。局部流体供给源可以存在于储器组件内的一个或多个储器腔室中。流体分配子组件可被视为具有若干部件。首先，驱动器部件可以包括使得流体排出子组件的转换器(比如压电转换器)、转换器基于其操作的隔膜以及形成压力腔室的一个或多个本体板。第二，入口部件包括从歧管朝向压力腔室引导流体的通道。接着，出口部件将流体从压力腔室引导至孔。最后，孔自身将流体分配出打印头。

打印头用作流体分配组件的示例，其中喷射叠片用作流体分配子组件，喷射叠片一般由粘合中一起的一组板组成。在打印头/喷射叠片示例中，驱动器、入口、出口和孔四个部件变得更加特别。入口将油墨从歧管朝向压力腔室引导，出口将油墨从压力腔室引导至孔板。驱动器操作压力腔室中的油墨以使流体通过孔板排出喷射叠片。在喷射叠片示例中，孔使流体分配出喷射叠片并且最终分配出打印头。

如在此使用的术语打印机应用于任何类型的按需滴定喷射器系统，在按需滴定喷射器系统中流体的液滴响应于某种转换器的致动而被迫使通过一个孔。这包括比如为热喷墨打印机的打印机、用于比如为有机电子电路制造、生物检验、三维结构建筑系统等等的应用的打印头。术语‘打印头’不旨在仅应用于打印机，不应该暗示这种限制。喷射叠片存在于打印机的打印头内，其中术语打印机包括上述例子。

图1示出打印头中的喷射叠片的例子。喷射叠片100在该例子中由粘合中一起的一组板构成并将被用于以下论述中。应注意到这仅是示例，并不对本文中要求保护的发明的应用或实施方式施加限制。如将进一步说明的，术语‘打印机’和‘打印头’可以包括位于为了任何目的而分配流体的系统内的任何系统和结构。类似地，虽然在此将论述喷射叠片以帮助理解，但是任何流体分配子组件可以是相关的。流体分配子组件或流体分配本体可以包括如在此所述的一组板、模制体、机械加工体等等，模制体具有适当的通道、换能器和孔。由于实施例的方面包括位于喷射叠片内部的除仅板外的另外的结构，因此该组板可被称为流体分配子组件内的流体分配体。

如上所述，喷射叠片100由多个板1000-1024构成。优选地，多个板1000-1024中的每一个是不锈钢板。板1000具有附连成在喷射事件期间便于油墨喷出的压电元件(未示出)。板1000-1024中的每一个被化学刻蚀，使得当多个板1000-1024堆叠时其形成上游歧管102、空气间隙104、下游歧管106、颗粒过滤器108、通道110、孔112和再循环通道114。

为了形成喷射叠片的各个部件，从一侧或两侧化学刻蚀多个板1000-1024。如上所述，当板1000-1024堆叠在一起时，板1000-1024的化学刻蚀部分形成喷射叠片的各个部件。孔112是刻蚀贯穿板1024的孔眼。为了形成通道110，刻蚀板1000-1024。为了形成再循环通道114，板1022仅从一侧进行刻蚀以形成通向下游歧管106的半刻蚀通道。优选地，再循环通道114为1.65mm至4.445mm长、0.076mm至0.152mm宽以及0.0381mm至0.1016mm深。然而，再循环通道114不局限于该长度、宽度和深度，并且可以为对于每个喷射元件所需的任何尺寸。

喷射叠片从储器(未示出)通过具有颗粒过滤器108的上游歧管102接收油墨。来自颗粒过滤器108的输出流入通道110内。通道110向孔112和再循环通道114引导液体。颗粒过滤器108防止大颗粒流入通道110内以及喷射通过孔112或被发送至下游歧管106。当致动器或转换器(未示出)触发时，其使得隔膜板偏转，并且使得油墨流过孔112。排出孔112的油墨液滴形成打印图像的一部分。油墨路径的包括颗粒过滤器108、上游歧管102、通道110和孔112的一部分指的是“单喷射元件”。再循环路径包括通道114和下游歧管106。再循环通道114连接至通道110。

当致动器或转换器不被触发时，通道110中的油墨在不通过孔112喷射的情况下流动至再循环通道114和下游歧管106，如以下更详细地论述的。这允许油墨在不喷射的情况下继续流动并且防止油墨变得静止。

图2示出具有包括流体分配子组件的流体分配组件的系统的一个实施例的示图。打印机的结构仅在于帮助理解实施本发明的上下文。此外，本文中所论述的例子可以指代油墨而非流体以及喷射元件而非流体分配子组件。再次，非旨在限制，也不应该暗示。

图2示出连接至进口歧管204的多个单喷射元件200和分别连接至上游歧管102和下游歧管106的出口歧管202的实施例。尽管示出八个单喷射元件200，但是本领域技术人员将理解的是可以采用任何数量的单喷射元件200。

上游歧管102和下游歧管106各自也分别连接至单喷射元件200中的每一个。即，喷射叠片100包括单上游歧管102和单下游歧管106，其中的每一个连接至喷射元件200中的每一个。单喷射元件200中的每一个由图1中所示的不锈钢板1000-1024形成。如能够在图2中看到的，每个单喷射元件包括用于在喷射或打印事件期间喷射油墨的孔112。

每个单喷射元件200还包括本体腔室206。本体腔室206具有位于背部的压电元件(未示出)，压电元件便于在喷射事件期间油墨的喷射，如上所论述和说明的。即，本体腔室206经由板1000形成并且连接至压电元件(未示出)。

图3和图4示出图2的单喷射元件200之一的更详细视图。如上所述，单喷射元件200包括颗粒过滤器108、孔112、通道110和上游歧管102，如图2所示。

图5更详细地示出分别连接至上游歧管102和下游歧管106的进口歧管204和出口歧管202。

在喷射事件期间，油墨从进口歧管202供给至上游歧管102。经由附装到本体腔室206的压电元件(未示出)的操作，油墨从上游歧管102行进穿过颗粒过滤器108到达通道110和孔112。为了使油墨流过孔112，必须提供足够的压力以打破孔112内的油墨的弯液面。

然而，在不喷射事件期间，为了保持油墨运动以及避免流体静止，油墨从上游歧管102行进穿过颗粒过滤器108到达通道110和再循环路径，再循环路径包括再循环通道114和下游歧管106。孔112中的油墨的弯液面保持完好以便不喷射油墨。

因此，需要存在用于在穿过单喷射元件200之后保持油墨但避免弯液面破裂的小于几个英寸水柱的压力。例如，上游歧管102可以具有1英寸水柱的负压，而下游歧管106具有6至7英寸水柱的负压。该通过向上游歧管102施加负压以及在下游歧管106处施加更低的负压来实现。该压力可以比如为真空装置、负压头等等的任何装置施加。在喷射事件期间，保持上游歧管102与下游歧管106之间的负压的这种差别，使得油墨即使在喷射事件期间也恒定流过再循环路径。这引起在喷射时连续的平均流量。

在不喷射事件期间，油墨流过通道110并且流动至孔112和再循环通道114。然而，如上所述，由于压力在无喷射事件期间不足以打破孔112中的油墨的弯液面，因此压力将油墨驱动至下游歧管106以被再循环。这使得即使当油墨在喷射事件期间不被喷射时油墨仍然流经歧管102和106以及单喷射元件200。即，即使当没有喷射事件时，油墨也恒定地贯穿单喷射元件200运动。这消除了油墨沉淀并且使得颗粒悬浮在油墨内。这通过在上游歧管102与下游歧管106之间具有适当的压差来实现。

使油墨运动到通道110的半刻蚀部分内而非通孔112内所需的压力范围是表面张力和流体的粘度的函数。压差应该足够高以保持上游歧管102与下游歧管106之间的流动，而足够低以防止孔112的弯液面的破裂。

Claims (10)

1.一种喷墨打印头，包括：

多个单喷射元件，每个单喷射元件包括：

孔，所述孔构造成在喷射事件期间喷射油墨，和

通道，所述通道用于接收油墨；

第一歧管，所述第一歧管构造成向所述通道供给油墨；以及

多个再循环路径，每个再循环路径构造成在喷射事件和不喷射事件期间接收油墨，每个再循环路径包括：

再循环通道，所述再循环通道连接至用于接收油墨的所述通道，所述再循环通道通过半刻蚀形成所述单喷射元件和再循环路径中的每一个的一部分的钢板之一形成，以及

第二歧管，所述第二歧管构造成接收来自再循环通道的油墨，

其中，所述油墨在不喷射事件期间从所述第一歧管穿过所述多个单喷射元件和所述再循环路径中的每一个流动至所述第二歧管。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中，所述油墨在不喷射期间恒定地流动通过所述喷墨打印头。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中，负压施加至所述第一歧管，更低的负压施加至所述第二歧管，从而在所述第一歧管与所述第二歧管之间形成压差。

4.根据权利要求3所述的喷墨打印头，其中，在喷射事件期间保持所述第一歧管与所述第二歧管之间的压差。

5.一种喷墨打印头，包括：

喷射元件，所述喷射元件包括：

孔，所述孔构造成在喷射事件期间喷射油墨，和

通道，所述通道用于接收油墨；

第一歧管，所述第一歧管构造成向所述通道供给油墨；以及

再循环路径，所述再循环路径构造成在所述喷射事件和不喷射事件期间接收油墨，每个再循环路径包括：

再循环通道，所述再循环通道连接至用于接收油墨的所述通道，所述再循环通道通过半刻蚀形成所述单喷射元件和所述再循环路径中的每一个的一部分的钢板之一形成，以及

第二歧管，所述第二歧管构造成接收来自所述再循环通道的油墨；

其中，所述油墨在不喷射事件期间从所述第一歧管通过所述喷射元件和所述再循环路径流动至所述第二歧管。

6.根据权利要求5所述的喷墨打印头，其中，所述油墨在不喷射期间恒定地流动通过所述喷墨打印头。

7.根据权利要求5所述的喷墨打印头，其中，负压施加至所述第一歧管，在所述第二歧管处施加更低的负压，从而在所述第一歧管与所述第二歧管之间形成压差。

8.根据权利要求7所述的喷墨打印头，其中，在喷射事件期间保持所述第一歧管与所述第二歧管之间的压差。

9.一种控制打印头中的压力的方法，包括：

在不喷射事件期间向连接至通道的第一歧管结构施加第一负压；

向所述第一歧管结构下游的第二歧管结构施加小于所述第一负压的第二负压以形成压差，所述第二歧管结构连接至在不喷射事件期间接收来自所述通道的油墨的再循环通道；以及

在喷射事件期间保持所述第一歧管结构与所述第二歧管结构之间的压差。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述油墨在不喷射事件期间恒定地流动通过所述打印头。