CN109927418A - 打印头组件及喷墨打印机 - Google Patents

Abstract

一种打印头组件，包括：墨盒本体，其由以下各项构成的材料组中选出的材料制成：尼龙、聚醚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛和与酮、醋酸酯和乙醇基墨相容的其它材料；墨储存部，其设置在墨盒本体中且适于接纳和容置墨；以及打印头芯片，其设置在墨盒本体上且与墨储存部流体连通，以便从墨储存部接纳墨以使墨被喷射到打印介质上。

Description

打印头组件及喷墨打印机

本申请是申请日为2015年5月21日、申请号为201580028739.6、发明名称为“打印头组件”的申请的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及喷墨打印机，更具体地，涉及用于喷墨打印机的打印头组件。

背景技术

喷墨打印机通常包括打印头和载体。喷墨打印头可以包括打印头本体、喷嘴和相应的喷墨致动器(如打印头芯片上的加热器)。致动器使墨从喷嘴被喷到打印介质上，喷在图像区域内选定的墨点位置处。载体使打印头相对于介质移动，同时使墨喷射到选定的像素位置上，例如通过在喷嘴处加热墨点来喷射。

在一些这样的系统中，墨储存部包括可移动或可分离的墨槽，从而在墨量不足时，墨槽可以从打印头分离并被更换或再填充。因此打印头部件可以被再利用。在这样的墨槽系统中，需要槽与打印头本体之间的可分离流体连接，这不同于打印头本体和墨储存部集成为一体的系统。该连接使墨从槽流向喷嘴，但却是可分离的，使得墨槽空置的时候可以将其移除。打印头组件还可以包括过滤器，过滤器在从墨储存部引到喷嘴的墨通道内，用于将任何污垢或杂物从喷射器和喷嘴隔离出来。

在工业市场中，数字打印市场正在增长。这种增长为热喷墨打印技术提供了独特的机会，这是因为有关热喷墨打印机的材料清单(BOM)和制造的低成本点。由于使用非传统的墨，所有工业市场的打印头需求与传统不同更具挑战性。紫外线固化溶剂和乳胶基墨化学被制造为湿润、穿透并附接到无孔介质(上文提到各种物质的示例)。传统上使用的溶剂的表面张力通常比水低且将会打湿表面能量较低的表面/基质。溶剂体系提供的另一性质是溶剂能够引起墨向介质中界面扩散，允许提升粘附性和耐久性。这很关键，因为工业使用的各种基质的无孔性质，以及打印介质会受到多种环境影响的因素。如甲基乙基酮(MEK)或乙酸乙酯等酮类或乙酸酯类是溶剂墨配方中使用的一些最具腐蚀性的溶剂。目前，MEK基的墨提供了优于乙醇基墨的显著优势，因为其能够湿润和粘附到各种包装应用/包装市场中的多种塑料(聚烯烃基物质)。

发明内容

目前不存在能够抵抗MEK的腐蚀性的热喷墨打印头。因此，本发明的目的是提供一种能够存储MEK基的墨的并将其递送到基质的喷墨打印头。

本发明的另一目的是提供一种墨打印头，该墨打印头在正常运输环境下表现良好的密封性。由于本发明的MEK喷射式打印头的设计的性质，因此在运输过程中需要完全密封打印头，以便防止溶剂泄漏到运输材料中。

根据以下具体实施方式、附图和所附权利要求书，能够容易地得到本发明的实施例的其它特征和优势。

当接合附图加以考虑时，参考以下具体实施方式能够更全面地理解本发明的示例性实施例的特征和优势。

附图说明

图1是传统打印头的立体图；

图2是可以与根据本发明的示例性实施例的打印头组件一同使用的传统喷墨打印机的立体图；

图3是根据本发明的示例性实施例的打印头组件的分解立体图；

图4是沿图3的A-A线截取的剖视图；

图5是沿图3的B-B线截取的剖视图；以及

图6是根据本发明的示例性实施例的墨储存部的分解立体图。

具体实施方式

本文使用的标题仅出于组织编排的目的，而并非是指用于说明书或权利要求的范围。如本申请通篇中使用的，“可以”和“能够”这样的用词用于许可性方式(即，意指具有可能性)，而非强制性的方式(即，意指必须)。同样，用词“包括”是指包括但不局限于。为了帮助理解，相同的附图标记(如有可能)用于表示各图中共有的相同元件。

图1示出由附图标记101大体表示的喷墨打印头。打印头101具有外壳127，外壳127由盖161和本体163形成，盖161和本体163通过盖底面与本体顶面在界面171处的附接或连接而组装在一起。外壳的形状会改变且取决于承载或包含打印头的外部设备、打印头中包含的墨的量以及打印头是否包含一种或多种墨而改变。在任何实施例中，外壳或本体具有：至少一个隔间，其内部保持初始或可再填充的墨供应件；以及一结构，如泡沫插件、吸气装置或其它结构，用于使用期间维持喷墨打印头中的适当背压。在一实施例中，内部隔间包括三个腔室以便容置三种墨供应件，尤其是青色、品红色和黄色墨。在其它实施例中，隔间包含黑色墨、光学墨和/或各种青色、品红色或黄色墨。应该理解的是，可存在流体连接(未示出)来将隔间连接到远处的散装墨源。

带式自动结合(TAB)电路201的一部分205附接到外壳的一个表面181，而另一部分211附接到另一表面221。如图所示，两个表面181、221关于边缘231呈彼此垂直。TAB电路201具有制造在其上的多个输入/输出(I/O)连接器241，以便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、包含以上功能的一体式打印机等。TAB电路201上存在多个导电体261，以使I/O连接器241电连接和短路到加热器芯片251的贴片(bond pad)281，已知多种用于制造这些连接件的制造技术。应该理解的是，虽然示出八个I/O连接器241、八个导电体261和八个贴片281，但本文包含任何数量。还应该理解的是，连接器、导体和贴片的这些数量不一定彼此相等。

加热器芯片251包含至少一个墨通路(ink via)321，墨通路流体连接到外壳的内部中的墨供应件。通常，加热器芯片的墨通路的数量一一对应于外壳内部中包含的墨类型的数量。通路通常并排或端对端地放置。在打印头制造期间，加热器芯片251优选地采用本领域已知的粘合剂、环氧树脂等的其中任一种方式附接到外壳。如图所示，加热器芯片包含四排(A排至D排)流体点火元件，特别是电阻加热元件、或加热器。为了简化，用点表示这些排中的加热器，传统打印头中包含数百个加热器。应该理解，加热器芯片的加热器优选地形成为一系列薄膜层，这一系列薄膜层经由生长、沉淀、遮盖、光刻和/或蚀刻或其它过程步骤制作而成。在薄膜过程期间，具有大量喷嘴孔的喷嘴板(如其它图所示)附接在加热器芯片上或者与加热器芯片一起被制造，从而使喷嘴孔与加热器对齐以便在使用期间进行喷墨。替代性地，加热器芯片仅仅是包含压电元件的半导体晶粒，作为电子-机械喷墨的流体点火元件。尽管名称“加热器”意味着电热喷墨，但是如本文广义引用的，用语“加热器芯片”将会包含两种实施方式。而且，加热器芯片的整体可以被构造成侧面喷射结构，而不是所示的顶部喷射结构。

图2示出外部设备，其呈包含打印头101的喷墨打印机的形式，由附图标记401大体表示。打印机401包括滑架421，滑架421具有多个槽位441以便容置一个或多个打印头。如本领域已知的，供应到驱动带501的动力引起滑架421沿着轴481在打印区431上方往复运动(经由控制器571的输出部591)。执行滑架421相对于打印介质(如一张纸521)进行往复运动，该打印介质在打印机401中沿着纸张路径从输入托盘541、经打印区431行进到输出托盘561。

在打印区中，滑架421沿往复方向进行往复运动，如箭头所示，往复方向通常垂直于纸张行进方向。依据打印机微处理器或其它控制器571的指令所指定的次数，从打印头滴落的墨被形成为从加热器芯片251喷射(图1)。墨滴发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、电连接到控制器的设备中(经由外部输出)，例如计算机、扫描机、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，以实现附加打印容量和鲁棒性(robustness)。

为了打印或发射单滴的墨，流体点火元件(A排至D排的点，图1)被少量电流单独处理，以便迅速加热小量的墨。这引起局部墨腔室中的墨被蒸发并通过喷嘴板被喷射向打印介质。发射这种墨滴要求的点火脉冲可实施为单点火脉冲或分流点火脉冲，并且是被接受在在输入终端上的加热器芯片(例如，贴片281)处的、来自贴片281、导电体261、I/O连接器241和控制器571之间的连接部的点火脉冲。内部加热器芯片接线将点火脉冲从输入终端运送到流体点火元件的一个或多个元件。

为了在工业打印机内操作，根据本发明的示例性实施例的打印头必须能够容纳酮、醋酸酯和乙醇基墨。例如，打印头的本体和盖可选择与这些墨相容的某些材料，且打印头的内部特征和背压系统可以相较于传统打印头而改变。

图3是根据本发明的示例性实施例的打印头组件的分解立体图，图4和图5是根据本发明的示例性实施例的打印头组件的剖视图，其中打印头组件由附图标记1大体表示。打印头组件1包括墨盒本体10、过滤器20、过滤帽30、垫圈40、墨储存部50、填充球60和盖70。墨盒本体10具有腔室12，腔室12的尺寸和构造设置为接纳墨储存部50。虽然图中仅示出一个墨储存部50，但应该理解的是，可设置多个墨储存部来容纳一种或多种彩色墨。一旦安装在腔室12中，墨储存部50包括用于递送墨的出口52，且出口52可以酌情包括界面结构，比如边缘或延长部。可使用可移除密封件来密封出口52，该可移除密封部可以在安装时被移除。

打印头芯片11附接到墨盒本体10，且包括多个用于将墨递送至打印介质的喷嘴。在其它实施例中，喷嘴被设置在与芯片分离的结构上。墨从墨储存部50的出口52经过通道流入本体10的下部。然后，墨在本体10中流向打印头芯片11中的歧管，从该处被抽到喷嘴以便喷射到打印介质上，比如使用形成在芯片11中的加热器元件或压电元件来喷射。系统1可以相对于打印介质移动，从而使喷嘴在介质上的一个或多个所需位置处滴落墨。

墨盒本体10的下部包括塔形部14。塔形部14可包括任何适当的延长部、结构、端口、或界面以便接纳用于打印的墨。本示例中的塔形部14包括升起的管状延长部、或立管，具有可供墨流过的一个或多个开口15。其它塔形部构型也是可行的，而且对本领域普通技术人员是显而易见的。

如图4和图5所示，过滤帽30接合塔形部14，具体来说可以被焊接到塔形部14的直立外围壁上。过滤帽30包括导管或引导部件以便墨盒本体10与墨储存部50之间提供通道。在本示例中，过滤帽30包括供墨从中经过的内部通道32，内部通道32由位于墨储存部端的尺寸较小的上通道部34、和位于墨盒本体端的尺寸较大的下通道部36限定。过滤帽30可以由聚酰胺制成，例如举例来说，尼龙、或能够对塔形部14、墨盒本体10和/或墨储存部50提供流体阻力密封的其它适合材料。

过滤帽30的上通道部34接合相应的墨储存部50的出口52，以允许墨从墨储存部50流到过滤帽30的通道32。密封构件被置于邻近过滤帽30且协助过滤帽30与墨储存部50之间的密封。在本示例中，密封构件包括接合上通道部34的垫圈40，以便产生液封来控制系统的流体和蒸发损耗，并且防止空气进入系统中以便维持背压。垫圈40可以由适当的弹性材料、或其它具有良好密封性能的材料制成。

过滤器20滤去墨中的污垢，使其不能到达打印头芯片。过滤器20还可以提供毛细功能，以允许墨按所需地通过而到达打印头芯片，并防止空气进入到打印头芯片中。过滤器20可以由金属织物、聚合织物、或其它网格、网屏或织物材料制成。例如，可使用不锈钢荷兰斜纹或不锈钢无规织物材料形成过滤器20。过滤器20可以是模制在塔形部14中的插入喷射部，或者可以被置于墨盒本体10中。如另一示例，过滤器20可以被热熔植(heat stake)到墨盒本体10上。

用于形成墨盒本体10和相关的盖70的材料可以例如是尼龙66、尼龙6、尼龙612、聚醚砜、聚丙烯、聚乙烯和聚甲醛或与酮、醋酸酯和乙醇基墨相容的其它材料。由于这些材料呈现了通过渗透作用的蒸发损耗，因此可以设置呈墨储存部50形式的次级边界。为此，墨储存部50可以由聚丙烯和/或聚乙烯基的材料制成，以便产生充足的阻渗透层。因为传统背压设备由泡沫材料或毡材料制成，其易于被酮、醋酸酯和乙醇基墨侵蚀，所以墨储存部50还设置为作为背压设备。墨储存部50为墨盒本体10提供初级渗透边界，且在墨储存部50内部附接到墨盒本体10和盖70时，产生长度-面积比值较高的弯曲通风路径。该弯曲路径使空气经其移动，同时维持高湿度环境，这降低了蒸发损耗并大幅度减小来自系统的渗透。

图6是墨储存部50的分解立体图。墨储存部50由周边框架51、弹簧53、侧板54和侧壁55组成。框架51大体呈矩形且两侧开放。框架51可以由聚丙烯和/或聚乙烯基的材料构成。框架51的顶部设有墨填充孔56。为此，盖包括：开口72，其与框架51的墨填充孔56对应；以及通气口74和缩进部(indent)76，以便将相关的枪口帽(muzzle cap)锁定在适当位置(下文将详细描述)。填充球60可被置于墨填充孔56中以允许墨穿过到墨储存部50中，同时防止墨漏出墨储存部50。弹簧53可以由316不锈钢或其它相容材料制成，并用于向侧板54传递力，以便生成背压。侧板54可由316不锈钢或其它相容材料制成，且作为在系统中产生背压的刚性表面区。侧板54可以附接到弹簧53任一端。在一个示例性实施例中，侧板54可以附接到侧壁55，虽然它们无须如此。侧壁55由热成型的多层聚合物膜制成，然后焊接到框架51的侧部以产生存储墨所需的腔室。用于形成侧壁55的聚合物膜可以例如是热成型的聚丙烯和/或聚乙烯膜。

在打印期间，墨被从喷嘴喷出，引起导致过滤器20下方的负压增加。该负压将墨从过滤器20上方拉入到塔形部14中。由于墨储存部50与塔形部14直接流体连接，因此墨储存部50内的负背压也增加。该负背压将侧壁55和侧板54相对地拉动，导致弹簧53被进一步压缩。弹簧53是在系统中维持并指示静态背压的部件。

虽然说明并描述了本发明的特定实施例，但对于本领域技术人员来说，在没有背离本发明的精神和实质的情况很明显能够进行多种其它改变和修改。因此，本申请旨在覆盖所附权利要求中属于本发明的范围内的所有这些改变和修改。

Claims (14)

1.一种打印头组件，包括：

墨盒本体；

墨储存部，其设置在所述墨盒本体中且适于接纳和容置墨；以及

打印头芯片，其设置在所述墨盒本体上且与所述墨储存部流体连通，以便从所述墨储存部接纳墨以使所述墨被喷射到打印介质上，

过滤帽，限定允许墨从所述墨储存部流到所述墨本体的墨通道，

所述墨通道由位于墨储存部端的上通道部和位于墨盒本体端的尺寸大于所述上通道部的下通道部限定。

2.根据权利要求1所述的打印头组件，其中，所述墨储存部包括：

框架构件；

多个平行相对的侧壁，其附接到所述框架构件；

多个平行相对的压力调节侧板，其相对于所述侧壁向内设置；以及

弹簧构件，其设置在所述侧板之间并与所述侧板接触，所述弹簧构件偏压为使所述侧板彼此离开，以便调节所述墨储存部内的背压。

3.根据权利要求2所述的打印头组件，其中，所述侧壁由热成型的聚合物膜材料制成。

4.根据权利要求2所述的打印头组件，其中，所述侧板由不锈钢制成。

5.根据权利要求1所述的打印头组件，其中，所述墨盒本体包括限定墨入口通道的塔形部，所述墨入口通道构造成从所述墨储存部接纳墨。

6.根据权利要求5所述的打印头组件，其中，所述过滤帽设置在所述塔形部上方，其限定墨通道，所述墨通道允许墨从所述墨储存部流到所述墨盒本体的塔形部。

7.根据权利要求6所述的打印头组件，其中，所述过滤帽由尼龙制成。

8.根据权利要求6所述的打印头组件，其还包括密封构件，所述密封构件形成所述墨储存部与所述过滤帽之间的密封。

9.根据权利要求8所述的打印头组件，其中，所述密封构件是垫圈。

10.根据权利要求5所述的打印头组件，其还包括过滤器，所述过滤器设置在所述塔形部下方且过滤被递送至所述打印头芯片的墨。

11.根据权利要求10所述的打印头组件，其中，所述过滤器由网或织物材料的其中至少一种制成。

12.根据权利要求11所述的打印头组件，其中，所述过滤器由织物材料制成，所述织物材料为金属织物或聚合物织物材料的其中至少一种。

13.根据权利要求1所述的打印头组件，其中，所述墨盒本体由以下各项构成的材料组中选出的材料制成：尼龙、聚醚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛和与酮、醋酸酯和乙醇基墨相容的其它材料。

14.一种喷墨打印机，包括：

外壳；

滑架，其适于沿着设置在所述外壳中的轴进行往复运动；

一个或多个权利要求1～13中任一项记载的打印头组件，其设置在所述滑架上，从而根据控制机构随着所述滑架沿着所述轴往复运动，所述打印头组件将墨喷射到打印介质上。