CN1762711B - 喷墨记录设备和记录头装置 - Google Patents

Abstract

在一种其中墨水从主容器借助子容器供应记录头的记录设备中，当墨水从主容器供应子容器时，墨水首先供入与子容器连接的流动通道，然后墨水经过过滤器供入容纳在子容器内的墨水吸收剂，该过滤器与吸收剂接触。流动通道设置在墨水吸收剂与记录头之间。沿与在墨水喷出过程中从吸收剂将墨水供入记录头流动通道相反的方向从主容器向子容器供应墨水。结果，在墨水被从主容器供入子容器后，包含在墨水吸收剂和过滤器内的墨水部分结合成一个连续部分，从而可以提供一种可避免由于墨水不连续而产生墨水供应失效的记录设备。

Description

喷墨记录设备和记录头装置 

技术领域

本发明涉及喷墨记录设备，尤其涉及这样一种喷墨记录设备，其中，墨水被从主容器供入子容器，该子容器与记录头一起安装在托架上，以存储准备供给记录头的墨水。 

背景技术

已知一种串行式喷墨记录设备，其中，记录头沿主扫描方向运动，以便在使记录纸张沿垂直于主扫描方向的方向按预定距离传送的同时，在记录纸张上成像。 

使安装在托架上的记录头如此构成，即，在处于安装在托架上的状态下从墨水容器接收墨水。 

为将墨水供给记录头，公知这样的一种系统，(托架一体系统on-carriage system)，其中，墨水从与记录头一起安装在托架上的墨水容器供应；以及这样的一种系统(托架分体系统off-carriage system)，其中，墨水从设置在除托架外的预定位置的墨水容器借助安装在托架上的子容器供应记录头。 

在托架一体系统中，当墨水的种类和量增加时，由于增大安装墨水容器的空间，托架的尺寸变得更大，重量更重。 

此外，由于重量增加，驱动托架的驱动机构也按比例增大，且必须保证托架扫描的空间。 

因此，托架一体系统存在这样的问题，即，为具有大容量墨水容器的较大规格记录设备，要进一步增加尺寸。 

托架分体系统具有一种墨水供应机构，该机构包括：主容器，其被固定在设备上；子容器，可在设备中在托架上运动，并与主容器通过管子稳固地连接。 

日本专利公开No.2002-234180(对应于美国专利No.6,702,433)公开了一种托架分体系统的墨水供应机构，其中，主容器和子容器用管子稳固地连接在一起。 

此专利文献介绍了一种方法，该方法在将墨水供入记录头时，利用主容器与记录头之间的液压头的差，在记录头中生成负压。 

日本专利公开No.8-300677公开的子容器被密闭而与大气隔离，以与日本专利公开NO.2002-234180所采用的相同方式，借助于主容器与记录头之间的液压头差生成记录头中的负压。 

托架分体系统可以包括一种墨水供应系统，其中，主容器与子容器之间的供应通道在托架运动以进行扫描的过程中断开，然后，当需要连接时，托架运动到预定位置，以将主容器与子容器连接。 

在主容器与子容器之间的供应通道在托架运动过程中不连通的系统中，主容器与记录头之间的液压头差不能用来在对记录头供应墨水过程中生成负压。因此，通常在子容器中生成负压。为了在子容器中生成负压，已知一些方法，其中，借助于通过弹簧力增加墨水池的容积来产生负压，以及通过墨水吸收剂的毛细力产成负压，这种墨水吸收剂例如是聚氨酯泡沫或者纤维束。 

在日本专利公开No.10-128992中，负压是通过弹簧力来产生的。其结构相对复杂；但是可以实现小型化。 

在日本专利公开No.2001-310477(对应于美国专利No.6,637,872)和No.2002-086745(对应于美国专利No.6,612,683)中，介绍了利用墨水吸收剂生成负压的方法，且这些方法具有简化结构的优点。 

图5为在子容器内使用墨水吸收剂的传统结构的剖视图。 

为使图便于理解，如图所示，吸收剂208与子容器202之间有宽的空间；但是实际上吸收剂受挤压而与子容器的内壁接触，并且在子容器的内壁上形成有肋条，以便使其间的间隙极小。随后的图也相同。 

如图5所示，容纳在子容器202内的吸收剂208容放墨水213，墨水经过过滤器207供入记录头201。

子容器202在吸收剂208上设置具有疏水表面的多孔的气液分离薄膜(gas-1iquid separation membrane)209。气液分离薄膜在其中形成有微孔，当预定的压差沿气液分离薄膜的厚度施加时，气体可以透过微孔，而液体不能透过微孔。 

子容器202设有连接部分，该连接部分设置在侧壁上，以用来供应将子容器与主容器连接的供应管204。供应管204包括阀210，除了从主容器203向子容器202供应墨水期间外的时间，该阀是关闭的。照这样，除了气液分离薄膜的微孔和记录头201外，子容器202用阀210气密地密封。 

在从记录头喷墨的过程中，将吸收剂208的负压施加于记录头，以便能够从子容器有效地为记录头供应墨水。 

即使当采用在记录过程中将供应管分离开的结构，以相同的方式设置这种阀，从而在供应管被分离时也能保证一种封闭的系统。 

从子容器202经过气液分离薄膜209的抽气管205设置在子容器202上方，该抽气管与泵211连接，当从主容器向子容器供应墨水时，该泵被驱动。 

另一方面，除了供应墨水期间，子容器与大气连通，从而使子容器202中的压力通过抽气管205保持为大气压力。使抽气管205如此构造，即，可与子容器分离，且在这种情况下，子容器202内的压力可通过该管上的敞口孔保持在大气压力。 

为了从主容器向子容器供应墨水，可以采用给主容器203加压的方法，或者也可以采用改变主容器203和子容器202之间的势头的方法。 

图6A至6C为示出子容器202内墨水变化过程的示图，其中，图6A示出了这种情形，其中，在子容器202内容放在吸收剂208中的墨水213随着记录头201的喷墨而被消耗，从而使墨水与大气之间的边界214下落。 

图6B示出了这样的情况，其中，当残余的墨水因上述墨水消耗而减少时，泵211被驱动，以便从主容器203供应墨水。就是说，通 过驱动泵211借助抽气管205和气液分离薄膜209将气体抽吸出，由此，使子容器202的内部降压。 

借助于因降压而形成的压力差，从主容器203供应墨水，从而使墨水注入吸收剂208，并且边界214上升。图6C示出了这样的状态，即，通过从主容器203进一步供应墨水，使吸收剂208充满墨水213，从而使边界214到达气液分离薄膜209。由于气液分离薄膜209在此时不让墨水通过，当墨水213到达气液分离薄膜209的整个表面时，使气液分离薄膜209的整个底面与墨水接触，并且气体不从气液分离薄膜209的上表面抽吸出。这终止墨水从主容器203供入子容器202。通过重复图6A至6C的动作，可以保持墨水供入记录头的状态。 

但是，在吸收剂被容纳在子容器内以在其中产生负压，并从主容器借助子容器向记录头供应墨水的系统中，如参考图5和图6A至6C所述，当将墨水供给记录头时，子容器可能有时候停止供应墨水。 

图7A至7C为说明此现象的示图。 

图7A示出了这样一种状态，其中，在子容器202中容放在吸收剂208中的墨水随着墨水从记录头201喷出而消耗，于是，墨水供应是在边界214完全下落时开始。就是说，随着墨水从记录头喷出，墨水与大气之间的边界214下降。但是，墨水供应的开始在边界214由于消耗检测错误、墨水蒸发和误操作进一步下落的状态下可能滞后于所建立的墨水充注定时。此时，如图7A所示，从主容器供应的墨水213被运动到高于供应管204的连接部分，从而由于边界214下落而不能充分地与在过滤器207附近存在的墨水混合，由此形成单独的墨水部分。 

图7B示出了这样的状态，其中，在上述状态中从主容器进一步供应墨水，从而使墨水到达整个气液分离薄膜209。如图7B所示，当在形成单独墨水部分的状态下从供应管204的连接部分供应的墨水部分到达气液分离薄膜209的底表面时，气液分离薄膜209的整个底表面被墨水覆盖。这样，子容器中的气体不能从子容器内经气液分离薄膜209通过，以便停止进一步的墨水供应。结果，没有容放墨水213 的大部分D仍旧保持在吸收剂208中。同时，与过滤器207邻界的墨水部分E，以及从供应管204的连接部分到气液分离薄膜209范围内的墨水部分F分别单独形成。这样，这两个墨水部分E和F可能在它们之间的一个小区域215彼此接触(见图7B)，或者，尽管没有示出，墨水部分E和F可能彼此分离地形成。图7C为示出了墨水在这种状态下从主容器供入后、在吸收剂208中的墨水通过从记录头201喷出而被消耗的状态的视图。 

在为记录头201供应墨水的过程中，当墨水在这样的状态下供给记录头时，在该状态中如上所述地两个墨水部分E和F在其间的一个小区域彼此接触，或者它们被彼此分离地形成，与如图6C所示地墨水部分E和F是连续的状态相比较，图7C所示状态具有更小的墨水连续部分，最终导致墨水不连续，并且使记录头201喷墨失败。 

这种现象很可能发生，特别是当墨水吸收剂的体积大，或者在墨水难于具有连续状态从而增大墨水供入记录头的部分的过滤器面积的情况下。 

于是，存在这样一个问题，即，喷墨记录设备不能跟上记录头的加速，并且增加消耗和尺寸。 

发明内容

本发明涉及一种喷墨记录设备，该喷墨记录设备能够避免在其中墨水是由主容器借助子容器供给记录头的系统中的记录头墨水供应失败。 

在本发明的一个方面中，喷墨记录设备包括：记录头，从其中喷射液体；子容器，其被构造成与记录头联接，以便给记录头供应液体，该子容器包括设置在子容器内的负压产生构件，并与大气连通，以向记录头供应液体；托架，其可运动地支撑记录头和子容器；主容器，其被设置在托架外，并适于存储液体；供应通道，其从主容器供应液体；以及流动通道，其被设置在负压产生构件和记录头之间。流动通道包括适于连接到供应通道的连接部分。液体从主容器经过供应通道 和流动通道供入子容器。 

根据上述结构，从主容器向子容器供应墨水的供应通道，与子容器和记录头之间的流动通道连接以供应墨水。 

在墨水从主容器供入子容器的过程中，墨水从供应通道的连接部分运动到负压产生构件。 

就是说，墨水的流动是沿与流动通道从子容器向记录头供应墨水流动通道相反的方向。因此，将要被供入记录头的墨水中的某些量仍旧保持其在子容器内负压产生构件中的状态。 

当墨水从主容器供入子容器时，借助于供应的墨水，包含在负压产生构件中的墨水与从子容器供入记录头的墨水结合。 

结果，不会发生由于墨水不连续而造成的从子容器供入记录头后墨水供应失败，避免记录过程中的墨水供应失败。 

本发明提供了一种防止粉末和气泡进入记录头喷嘴的记录设备。 

在一个实施例中，根据本发明的记录设备可以进一步包括过滤器，该过滤器设置在下述位置中其中任一位置处：在流动通道与负压产生构件之间；在流动通道与记录头之间；以及在流动通道的连接部分与供应通道之间； 

根据上述结构，在墨水从主容器经过流动通道供应，或者墨水从子容器经过流动通道供应记录头的情况下，包含在墨水中的粉末被过滤器除去。这样，可以提供一种将没有粉末的墨水供应记录头的喷嘴的记录设备。 

根据在流动通道的连接部分和供应通道之间具有过滤器的结构，当容放在子容器中的墨水经过流动通道供入记录头时，用于从供应通道所供应的墨水中除去粉末的过滤器变得没有必要插入其间。因此，可以提供一种可抑制因墨水流动的水头损失而引起的墨水压力的改变更小的记录设备。 

根据本发明的记录设备可以进一步包括降压装置，该装置可以对子容器降压。 

根据本发明的记录设备可以进一步包括气液分离薄膜，其被设置 在子容器与降压装置之间的连接部分。 

根据本发明的记录设备可以进一步包括降压装置，该装置降低子容器内的压力，以便在供应通道与流动通道连接的状态下从主容器向子容器供应液体。 

根据本发明的记录设备可以进一步包括降压装置，该装置包括降压通道，且子容器可与降压通道拆分。 

在另一个实施例中，流动通道与记录头制成一体，而且可与供应管分开。 

根据上述结构，除防止从子容器对记录头的墨水供应因从主容器向子容器供应墨水而出现墨水供应失败的创新效果外，托架可以在这样的状态下运动，其中，墨水供应管并不与安装有记录头的托架连接，从而可以提供一种具有小的托架运动空间的记录设备。此外，在托架扫描运动过程中不受在墨水供应管内的墨水振动的影响而喷墨，进一步避免对记录头的墨水供应失败。 

在另一个实施例中，记录头可以与流动通道一体地形成，且可以与子容器分开。 

根据此结构，除了具有创新的效果外，当记录头遇到故障情况时，记录头变成可以从设备拆除，或者安装到设备上，改善了记录设备的可操作性。 

从对作为示例的实施例结合附图所做的说明将可理解本发明的进一步的特征和优点。 

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的记录设备的墨水供应系统的剖视图。 

图2A至2C为剖视图，示出了根据第一实施例的子容器内墨水的情况。 

图3为根据本发明第二实施例的子容器和记录头的剖视图。 

图4A和4B为根据本发明第三实施例的记录设备的墨水供应系统 的剖视图。 

图5为传统记录设备的墨水供应系统的剖视图。 

图6A至6C为剖视图，示出了传统的记录设备在供应墨水时子容器内墨水的情况。 

图7A至7C为剖视图，示出了传统的记录设备在墨水供应停滞时，子容器内墨水的情况。 

具体实施方式

下面将结合附图说明根据本发明的实施例。 

(第一实施例) 

图1为根据本发明第一实施例的喷墨记录设备的墨水供应系统的剖视图。 

如图所示，根据本实施例的墨水供应系统包括：主容器103；子容器102；记录头101，其与主容器和子容器连接；供应主容器103和子容器102由供应管104连接在一起，该供应管具有设置在供应管的中部的阀110。 

子容器102与泵111借助抽气管105连接在一起。根据第一实施例的墨水供应系统的第一个特征在于，供应管104与子容器102的连接部分没有置于子容器102的侧壁上，而是处于记录头101的流动通道106上。 

其它的主要结构基本上与结合图6A至6C所述的传统结构相同。 

参看图1，记录头101设置在过滤器107的下游，记录头101的流动通道106设置在子容器102和记录头101之间的边界处，该流动通道106是对应于记录头101的数个墨水喷嘴的与相应墨水通道连通的公共流动通道。. 

墨水从子容器102经过流动通道106供入记录头101的相应墨水通道。根据本实施例，供应管104如此设置，即，与在流动通道中形成的孔连通。

在流动通道106内，没有容放墨水吸收剂，从而使墨水直接存储在流动通道106的空间里。 

在流动通道106中面对过滤器107的一个表面上设置了过滤器112。从主容器103经过流动通道106供入记录头101的墨水中所包含的粉末被过滤器107除去，以便避免粉末和气泡进入记录头101的喷嘴。 

根据本实施例的喷墨打印机，除图1所示结构外，具有已知的结构。就是说，虽然图1中未示出，记录头101和子容器102安装在其上的托架沿垂直于图1的平面的方向运动，以使记录头101扫描诸如纸张之类的记录介质。 

通过从记录头101向记录介质喷墨，将图像记录在记录介质上，该记录介质设置在面对记录头101的位置处，并沿垂直于记录头扫描方向的方向传送。 

在记录扫描过程中，或者在为除扫描外的目的的托架运动过程中，供应管104和抽气管105随托架运动而运动。 

图2A至2C为剖视图，示出了具有上述墨水供应系统的记录设备，特别是在子容器内的墨水运动。 

如图2A所示，容放在子容器102内墨水吸收剂108中的墨水113随着从记录头101喷墨而消耗，从而使墨水与大气之间的边界表面114下降。然后，当边界表面114下降到显示剩余墨水某种水平位置的时刻，供应管104的阀110打开，同时驱动泵111，从而使气体从子容器102借助连接到子容器102上部的抽气管105被抽吸出。如图2B所示，墨水由此首先从连接在记录头101的流动通道106的供应管104供入流动通道106。 

墨水吸收剂108在其间具有过滤器112的条件下被注入供入的墨水，从而使边界表面114再次上升。 

最后，如图2C所示，容放在墨水吸收剂108中的墨水113在墨水吸收剂108体积中占据大的百分比，同时边界表面114到达气液分离薄膜109。

当墨水113以这样的方式到达气液分离薄膜109的整个表面时，气体不可能从子容器102出去，从而使墨水在子容器102中的运动停止，以完成对子容器102的墨水供入。 

如上所述，根据本实施例，当墨水从主容器103供入子容器102时，墨水首先供入与子容器102连接的记录头101的流动通道106，然后，墨水借助与墨水吸收剂108接触的过滤器112供入墨水吸收剂108。 

这样，墨水从主容器103供入子容器102，其供应的方向与在喷墨过程中流动通道106从墨水吸收剂108向记录头101供应墨水的方向相反。 

因此，如图7A至7C所示的两个墨水部分E和F不会在子容器102内的墨水吸收剂108中产成。 

结果，在墨水从主容器103供入子容器102后，如图2C所示，包含在吸收剂108和过滤器112中的那些墨水部分结合成一个连续的墨水部分。 

由此能够避免由于墨水在子容器的墨水吸收剂中不连续而产生的墨水供应失败。 

(第二实施例) 

图3为根据本发明第二实施例的墨水供应系统的剖视图，特别示出了子容器和记录头的结构。 

本实施例结构不同于第一实施例的一点在于，过滤器107被设置成使其覆盖流动通道106与供应管104之间的连接部分中形成的孔。 

尽管图1中所示过滤器107被设置成沿垂直于从子容器向记录头供应墨水的方向穿过供应部分，图3中所示过滤器107没有横过沿垂直于墨水供应方向的方向为记录头供应墨水的流动通道106。 

根据上述第二实施例，当包含在子容器内墨水吸收剂108中的墨水被供应记录头101时，从其中通过墨水的过滤器只有一个，这样，与具有两个从其中通过墨水的过滤器相比，由于墨水流动的水头损失 所引起的墨水供应压力变化可以抑制到更小。 

(第三实施例) 

图4A和4B为根据本发明第三实施例的喷墨打印机的墨水供应系统的视图。 

本实施例的特征在于，供应管104和抽气管105可分别与记录头101和子容器102分开，并且子容器102与记录头101是可分的。 

如图4A所示，供应管104与记录头101的流动通道106在供应管104的可拆卸连接装置115连通。同样，抽气管105与子容器102的上部借助可拆卸连接装置116连通。 

记录头101和子容器102均安装在托架上。当在不记录期间需要供应墨水时，借助于将该两个管连接到在托架上的子容器便可供应墨水。在记录过程中，子容器与两个管分离，只有记录头和子容器运动以进行扫描。 

这样一种墨水供应方式被称为间歇式墨水供应系统，或者根据其便利性被称为插入(pit-in)供应系统。 

同样，子容器102与记录头101借助连接装置117是可分的。 

根据上述结构，除了可以获得与第一实施例所获得的效果相同的效果外，托架可以在没有管子与之连接的条件下运动以进行扫描。借助于这种结构，设备中用于托架扫描运动所需的空间可以减小。此外，不必考虑由于管子抵抗托架扫描的反作用力而施加在托架驱动电动机上的负载。 

在托架运动以进行扫描的过程中，还可以消除墨水在管内振动对喷墨的影响。 

由于子容器可以与记录头分离，当遇到记录头出现故障的情况时，只需拆卸记录头，从而改善记录设备的可操作性。 

在根据本实施例的所谓的插入供应系统的喷墨打印机中，除图4A和4B所示结构外，具有现有结构。就是说，尽管图4A和4B中没有示出，安装有记录头101和子容器102的托架沿垂直于图纸平面的方 向运动，以使记录头101扫描诸如记录纸张之类的记录介质。 

在用记录头扫描的过程中，子容器102和记录头101分别在各自连接装置处与抽气管105和供应管104分开地运动。 

当墨水从主容器103供入子容器102时，托架运动到扫描范围内的预定位置，并且随着这个运动，两个管子的连接装置均连接到托架上的子容器。这样一种插入供应系统，例如，在日本专利公开NO.2002-160386做了说明。 

虽然已经结合作为示例的实施例对本发明给予了说明，应当理解，本发明并不局限于所公开的实施例。相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改及其等价设置。下列权利要求的范围依照最广泛的解释以便包含全部这些修改和等价结构和功能。

Claims (8)

1.一种喷墨记录设备，其包括：

记录头，其喷射液体的液滴以进行记录；

子容器，其内具有负压产生构件，并且其与大气连通以向记录头供应液体；

托架，其上安装有记录头和子容器，其运动以进行记录扫描；

主容器，其被设置在托架外，以存储记录用的液体；

供应通道，用于从主容器供应液体；以及

流动通道，其被置于负压产生构件和记录头之间，

其中，流动通道包括连接到供应通道的连接部分。

2.如权利要求1所述的设备，进一步包括过滤器，该过滤器被设置在下述位置中的任一位置处：

在流动通道与负压产生构件之间；

在流动通道与记录头之间；以及

在流动通道的连接部分与供应通道之间。

3.如权利要求1所述的设备，进一步包括用于对子容器内部降压的降压装置。

4.如权利要求3所述的设备，进一步包括气液分离薄膜，其被设置在子容器与对子容器内部降压的降压装置之间的连接部分中。

5.如权利要求3或4所述的设备，其特征在于，降压装置降低子容器内部的压力，以在供应通道与流动通道连接的状态下从主容器向子容器供应液体。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，记录头与流动通道一体地形成，并且可与子容器分开。

7. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，记录头与流动通道一体地制成，并且可与供应通道分开。

8.如权利要求3所述的设备，其特征在于，降压装置包括降压通道，而且子容器可与降压通道分开。 

9.一种记录头装置，其包括：

记录头，其喷射液体微滴以进行记录；

子容器，其内具有负压产生构件，并且其与大气连通以向记录头供应液体；以及

流动通道，其被置于负压产生构件与记录头之间，

其中，流动通道包括连接部分，并且此连接部分可以与从主容器供应液体的供应通道连接，该主容器被设置在运动以进行扫描的托架之外。 

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