CN1927592A - 具有排气功能的墨循环装置 - Google Patents

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Abstract

一种墨循环装置，包括：容纳供应至打印头的墨的墨室；安装在打印头和墨室之间的墨循环路径内以允许墨从墨室流至打印头的第一腔；和通过气体渗透膜与第一腔分开并包括气体排出孔的第二腔。

Description

具有排气功能的墨循环装置
技术领域
本发明涉及喷墨成像装置的墨循环装置，更具体地，涉及喷墨成像装置中通过在墨室和打印头之间循环墨而脱去墨中气体的墨循环装置。
背景技术
墨中含有空气气泡以及由墨自身产生的少量气泡。这些气泡随着墨温度的改变(具体地，从低温到高温)和压力的改变(具体地，从低压到高压)而膨胀。如果没有装置来排出已膨胀的气泡或者吸收由于气泡膨胀而增长的体积，那么墨将会通过打印头的喷嘴而渗漏出来。渗漏的墨污染了纸张，或导致在打印过程中从喷嘴喷出的墨落在了不适当的位置处。可通过喷嘴吸取墨，从而从墨中消除气泡。然而，这样的话，大量的墨被浪费了。
另一种从墨中消除气泡的方法是，持续循环墨以消除气泡。图1是常规墨循环装置的示意图，其中墨在墨室1和打印头2之间连续循环从而排出墨中包含的气体。参见图1，循环泵(P)持续地在墨室1和打印头2之间循环墨。墨从墨室1供应到打印头2，然后通过循环泵(P)和墨室1的底部形成的墨入口3回到墨室1。这里，包括打印头2的墨循环路径内包含的墨通过循环被导向墨室1。然后，由于气体比墨轻，墨中包含的气体向墨室的上部移动，并且上移的气体通过排出孔4被排放到外部。
根据该常规墨循环装置，能够从墨中脱去气泡。然而，溶解在墨中的气体或者微小尺寸的气泡不能从墨中脱去。此外，由于墨室1通过排出孔4与空气相通，外部的气体可持续地混入墨中，因而降低排气效率。
发明内容
本发明提供了一种喷墨成像装置的墨循环装置，它能够有效地从墨中脱去气泡及溶解气体。
本发明的其他特征和优点将在下文中阐述，并且，一部分将从下文的描述中显而易见，或能够通过对本发明的实践而获得。
本发明的上述和/或其他特征和用途通过以下方式获得，提供一种喷墨成像装置的墨循环装置，包括：墨室，其容纳供应至喷墨成像装置的打印头的墨；第一腔，其安装在打印头和墨室之间的墨循环路径内，以便墨从墨室流至打印头；和第二腔，其通过气体渗透膜与第一腔分开，该第二腔包括气体排出孔。
墨室可包括气体阻隔膜。气体阻隔膜可以是包括尼龙、特氟纶、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种的膜。气体阻隔膜可以是通过用金属以及尼龙、特氟纶、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种涂敷墨室而形成的膜。
气体渗透膜可以是包括聚四氟乙烯、特氟纶、尼龙和聚酯中的至少一种的编织织物膜，或者该气体渗透膜是包括聚苯硫醚材料的真空泡沫膜。
第一腔可安装在墨循环路径的返回路径中，墨经过该路径从打印头返回到墨室。墨循环装置可还包括：墨泵，其抽取第一腔中的墨，从而使墨在气体渗透膜附近流动。
墨循环装置可还包括：多压头泵，其包括用于泵送第一腔中的墨从而使墨在气体渗透膜附近流动的第一泵压头，以及与第二腔的排出孔连接从而在第二腔中形成负压的第二泵压头。
负压的范围可为从大约-200mmHg到大约-760mmHg。
本发明的上述和/或其他特征和用途通过以下方式获得，提供一种在具有打印头的成像装置中使用的墨循环装置，该墨循环装置包括：墨室，其容纳供应给打印头的脱气墨；和分离单元，其用于从打印头供给的墨中脱去气体，该分离单元包括：第一腔，其从打印头接收墨，并将脱气墨送入墨室中；第二腔，其将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部；和气体渗透膜，其分开第一和第二腔，以从墨中脱去气体。
墨室可以是不能透过气体的。墨室可包括用于阻止墨室外部的气体进入墨室的气体阻隔膜。
墨循环装置可还包括：第一泵，其将第一腔中的墨泵送至气体渗透膜，并将脱气墨泵送至墨室；和第二泵，其在第二腔中产生负压，从而将第一腔中的墨引向气体渗透膜，经过墨渗透膜从墨中引出气体，并且/或者将从墨中脱去的气体泵送至墨循环装置外部。负压可大于或等于-706mmHg。
第一腔可包括：入口，其连接至打印头并从打印头接收墨；和出口，其连接至墨室以将脱气墨送入墨室。第二腔可包括：排气口，其用于将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部。
墨循环装置可还包括：多压头泵，其将脱气墨泵送至墨室，并将从墨中脱去的气体泵送到墨循环装置外部。多压头泵可包括：墨腔，其用于从第一腔接收脱气墨，并将脱气墨排放到墨室中；和气体腔，其用于从第二腔接收墨中脱去的气体，并将墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部。
墨腔可包括具有将脱气墨排放到墨室中的第一阀的第一子墨腔、具有用于从第一腔接收墨的第二阀的第二子墨腔、以及具有用于在第一和第二子墨腔中产生压力变化的墨泵单元和第一弹性构件的第三子墨腔；并且气体腔可包括具有用于从第二腔接收墨中脱去的气体的第三阀的第一子气体腔、具有用于将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部的第四阀的第二子气体腔、以及具有用于在第一和第二子气体腔中产生压力变化的气泵单元和第二弹性构件的第三子气体腔。
墨循环装置可还包括：致动装置，其用于移动墨泵和气泵单元，从而分别在第一和第二墨腔以及第一和第二气体腔中产生压力变化。致动装置可包括：具有突起的可旋转凸轮；和与可旋转凸轮接触的活塞，其中，当活塞与可旋转凸轮的突起接触时，活塞在第一方向上移动墨和气泵单元，当活塞与可旋转凸轮的除了所述突起以外的其他部分接触时，活塞允许第一和第二弹性构件在第二方向上分别移动墨泵单元和气泵单元。
本发明的上述和/或其他特征和用途通过以下方式获得，提供一种成像装置，包括：打印头，其将脱气墨喷到打印介质上；墨室，其容纳供应至打印头的脱气墨；墨供应路径，其连接打印头和墨室；和分离单元，其沿着供应路径位于打印头和墨室之间，用于从打印头提供的墨中脱去气体，该分离单元包括：第一腔，其从打印头接收墨，并将脱气墨送入墨室中；第二腔，其将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部；和气体渗透膜，其分开第一和第二腔，以便从墨中脱去气体。
本发明的上述和/或其他特征和用途通过以下方式获得，提供一种在成像装置中循环墨的方法，该成像装置包括打印头、墨室和具有通过气体渗透膜分开的第一和第二腔的分离单元，所述方法包括：从打印头接收墨到分离单元的第一腔中；从第一腔中的墨分离气体从而形成脱气墨，并且使该气体通过气体渗透膜进入第二腔；从第二腔将气体排放到成像装置外部；将脱气墨送入墨室中；并且将脱气墨从墨室送入打印头。
附图说明
本发明上述和/或特征和优点根据结合附图描述实施例而显见。
图1是常规墨循环装置的结构示图；
图2是根据本发明一实施例的墨循环装置的结构示图；
图3是根据本发明一实施例，图2的墨循环装置中的第一腔和第二腔的截面图；
图4是根据本发明另一实施例的墨循环装置的结构示图；
图5是图4的墨循环装置中的多压头泵的结构实例图；和
图6是根据本发明一实施例，图4的墨循环装置的多压头泵的操作示图。
附图说明
下面详细参考如附图所示的各实施例，附图中相同的参考标记表示相同的元件。下文通过结合这些附图描述各实施例来阐明本发明。
图2是描绘根据本发明一实施例的墨循环装置的结构示图。具体地，图2示出喷墨用打印头10和容纳墨的墨室20。墨在打印头10和墨室20之间沿着墨循环路径30循环，该墨循环路径30包括供应路径31和返回路径32。
打印头包括用于喷墨的多个喷嘴(未显示)，以及墨腔和集管(未显示)。该墨腔与喷嘴连通，并且包括产生压力以喷出墨的喷射单元(例如压电单元或加热器)(未显示)。该集管将墨供应到墨腔。由于墨腔、喷射单元和集管对于本领域技术人员是公知的，因此将省略详细说明。打印头10还可包括负压调节器(NPR，未显示)。当没有执行打印时，NPR产生负压，从而防止墨通过打印头10的喷嘴泄漏。
墨室20包括气体阻隔膜21。该气体阻隔膜21可以是由高分子物质(例如尼龙、特氟纶、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种)形成的挠性膜，从而利用阻隔膜21的内外压力差产生的气体扩散效应，阻止外部气体(墨室20外部)进入墨室20。此外，可在上述挠性膜上涂敷金属(例如铝)。墨室20可以是具有气体阻隔膜21的挠性囊。
在墨循环路径30中安装第一腔40，以允许墨通过。如图3所示，第二腔50通过气体渗透膜60与第一腔40分开。该第二腔50具有排放气体的气体排出孔51。气体渗透膜60允许气体通过，但不允许液体通过。该气体渗透膜60可以是编织织物膜，包括聚四氟乙烯、特氟纶、尼龙和聚酯中的至少一种，或者气体渗透膜60可以是真空泡沫膜，由PPS(聚苯硫醚)材料制成。例如，GORETEX可在气体渗透膜60中使用。
根据上述结构，墨室20中的墨循环经过供应路径31、打印头10、返回路径32和第一腔40，然后通过第一腔40中的出口41返回墨室10。当墨经过第一腔40时，由于气体比墨轻，墨中的气体向上移向气体渗透膜60。上移的气体经过气体渗透膜60进入第二腔50，然后该气体通过气体排出孔51被排放到第二腔50的外部。同时，经排气的墨从第一腔40经过出口41流入墨室20。可通过在上述路径中重复循环墨而持续的从墨中脱去气体。
此外，如上所述，由于墨室具有气体阻隔膜21，所以外部气体不能通过墨室20混入墨中。另外，与图1中常规墨循环装置中由于墨室与外部空气相通而混入墨中的气体的量相比，通过本实施例的打印头10的喷嘴混入墨的气体量非常小。此外，由于第一和第二腔40和50不需要很大的尺寸，因此反向经过气体渗透膜60而混入第一腔40的墨中的气体量比经过气体渗透膜进入第二腔50的气体量要小的多。因此，根据本实施例，由于墨循环，墨中的气体量会越来越少。
当墨从打印头10喷出时，墨的温度增加，温度的增加会导致溶解在墨中的气体产生气泡。此外，外部气体能够通过打印头10的喷嘴进入。如果这些气泡和空气随着墨返回打印头10，那么就会产生喷墨错误。因此，根据本实施例，第一和第二腔40和50位于墨返回路径32中，用于从返回墨室20的墨中脱去气体，从而能够有效地从墨中脱去气体。
参考图2，墨循环装置还可包括墨泵P1，用于抽取第一腔40中的墨，使墨沿气体渗透膜60流动。以此结构，沿着气体渗透膜60流动的墨的量能够增加，因此能够更有效地排出墨中的气体。此外，由于墨沿着气体渗透膜60的表面流动，因此气体分子会更活跃。因而，气体能够更容易地通过气体渗透膜60进入第二腔50。
如图2所示，墨循环装置还包括排气泵P2，用于在第二腔50中产生负压。该排气泵P2与气体排放孔51连接，用于将气体排到外部，并且向第二腔50施加一负压。因此，由于施加在第二腔50上的负压在第一和第二腔40和50之间产生压差，墨中的气体能够更有效地通过气体渗透膜60进入第二腔50中。该负压可为，例如大约-200mmHg到大约-760mmHg。如果负压小于-760mmHg，则墨循环负荷不良。在此方法中，通过向第二腔50施加负压，非常小的气泡都能被轻松地排出。
图4是根据本发明另一实施例的墨循环装置的结构示图。参考图4，本实施例的墨循环装置使用了多压头泵(multi-head pump)100替代了图1中的墨泵P1和排气泵P2。参考图4和图5，该多压头泵100可包括第一泵压头130和第二泵压头140。第一泵压头130抽取第一腔40中的墨从而在气体渗透膜60附近(例如接近或沿其流过)形成墨循环，第二泵压头140与第二腔50的排气孔51连接，以向第二腔50施加负压。
参考图5，第一泵压头130包括具有入口131和出口132的墨腔133。入口131与第一腔40连接。入口131和出口132分别包括第一墨阀134a和第二墨阀134b。各弹性构件，例如弹簧136a和136b，分别与第一和第二阀134a和134b相互作用，从而分别朝向入口131和出口132向第一和第二阀134a和134b施压。第一和第二墨阀134a和134b可在相反方向上操作。一墨泵盘135安装在墨腔133中。弹性构件，例如弹簧137，提供一弹力，在一方向上对泵盘135施压以增加墨腔133的体积。
参考图5，第二泵压头140包括具有入口141和出口142的气体腔143。入口141与第二腔50的排气孔连接。入口141和出口142分别包括气阀144a和第二阀144b。弹簧146a和146b分别与第一和第二气阀144a和144b相互作用，从而分别朝向入口141和出口142向第一和第二气阀144a和144b施压。第一和第二气阀144a和144b可在相反方向上操作。一气泵盘145安装在气体腔143内。弹性构件，例如弹簧147，提供一弹力，使气泵盘145在一方向上增加气体腔143的体积。
当凸轮110被驱动单元(未显示)转动时，活塞120推动墨泵盘135和气泵盘145。
如图5所示，当凸轮110的上止点(H)推动活塞120时，墨泵盘135和气泵盘145在A方向上移动。由于气泵盘145在A方向上的移动，气体腔143中的气体被压缩，并且入口141被第一气阀144a关闭，出口142被第二气阀144b打开。因而，气体能够通过出口142排放到墨循环装置外部。由于入口141关闭，气体腔143的压力不会影响到第二腔50的压力。
同时，由于墨泵盘135在A方向上的移动，墨腔133中的墨也被压缩，并且入口131被第一墨阀134a关闭，出口132被第二墨阀134b打开。因而，墨能够通过出口132返回到墨室20中。由于入口131被关闭，因此墨不会反向从墨腔133流到第一腔40中。
如图6所示，当凸轮110旋转在凸轮110的下止点(L)推动活塞120时，墨泵盘135和气泵盘145通过弹簧137和147的弹力沿B方向移动。由于气泵盘145在B方向上的移动，气体腔143的体积增加，从而在气体腔143中产生负压。由于此负压，第一气阀144a打开入口141，将气体腔143与第二腔50连通。因而，第二腔50中的气体由于气体腔143中的负压通过入口141被吸入气体腔143。负压和弹簧146b的弹力导致第二气阀144b关闭出口142。因而，将会阻止墨循环装置外部的空气反向流入气体腔143。
同时，当墨泵135在B方向上移动时，墨腔133的体积增加，从而在墨腔133中产生负压。该负压导致第一墨阀134a移离入口131，从而打开入口131，使墨腔133与第一腔40连通，从而第一腔40被负压影响。因而，第一腔40中的墨通过入口131被吸入墨腔133中。负压和弹簧136b的弹力导致第二墨阀134b关闭出口132。由于墨腔133中的负压仅用于从第一腔40中吸取墨，因此在第一腔40中能够产生有效的流动。
本发明的墨循环装置能够用在往复式喷墨成像装置中，该成像装置通过在垂直于打印介质的送进方向(子扫描方向)的方向(主扫描方向)上移动打印头时将墨喷到打印介质上而形成图像。此外，本发明的墨循环装置能够用在使用主扫描方向长度等于打印介质宽度的打印头的阵列式喷墨成像装置中。由于阵列式喷墨成像装置的打印头有多个喷嘴，根据常规吸取式排气方法，当墨通过喷嘴被强制吸入而从墨中脱去气体时，浪费了很多墨。因而，根据本发明实施例的墨循环装置更适合阵列式喷墨成像装置。
根据本发明的墨循环装置至少提供以下优点。该墨循环装置可使用气体渗透膜，从而易于脱去墨中的气体。该墨循环装置可使用具有气体阻隔膜的墨室，从而可通过循环彻底清除墨内气体。该墨循环装置可使墨沿着气体渗透膜流动，从而增加墨和气体渗透膜之间的接触，由此能够更有效地清除包含在墨中的气体。通过在墨循环装置的第二腔中形成负压，小气泡以及大气泡均可被清除。该墨循环装置通过使用多压头泵而可具有简单的结构。
虽然已显示和描绘一些实施例，但本领域技术人员可在不偏离由权利要求及其等价物限定范围的本发明的原理和精神情况下对其进行各种修改。
本申请要求于2005年9月5日在韩国专利局申请的韩国专利申请No.10-2005-0082436的优先权，其全部内容在此引作结合。

Claims (27)

1.一种喷墨成像装置的墨循环装置，包括：
墨室，其容纳供应至喷墨成像装置的打印头的墨；
第一腔，其安装在打印头和墨室之间的墨循环路径内，以便墨从墨室流至打印头；和
第二腔，其通过气体渗透膜与第一腔分开，该第二腔包括气体排出孔。
2.权利要求1的墨循环装置，其中，墨室包括气体阻隔膜。
3.权利要求2的墨循环装置，其中，气体阻隔膜是包括尼龙、特氟纶、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种的膜。
4.权利要求2的墨循环装置，其中，气体阻隔膜是通过用金属以及尼龙、特氟纶、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种涂敷墨室而形成的膜。
5.权利要求1的墨循环装置，其中，气体渗透膜是包括聚四氟乙烯、特氟纶、尼龙和聚酯中的至少一种的编织织物膜，或者该气体渗透膜是包括聚苯硫醚材料的真空泡沫膜。
6.权利要求1的墨循环装置，其中，第一腔安装在墨循环路径的返回路径中，墨经过该路径从打印头返回到墨室。
7.权利要求1的墨循环装置，其中，还包括：
墨泵，其抽取第一腔中的墨，从而使墨在气体渗透膜附近流动。
8.权利要求1的墨循环装置，其中，还包括：
排气泵，其与第二腔的排出孔连接，从而在第二腔中形成负压。
9.权利要求8的墨循环装置，其中，负压的范围为从大约-200mmHg到大约-760mmHg。
10.权利要求1的墨循环装置，其中，还包括：
多压头泵，其包括用于泵送第一腔中的墨从而使墨在气体渗透膜附近流动的第一泵压头，以及与第二腔的排出孔连接从而在第二腔中形成负压的第二泵压头。
11.权利要求10的墨循环装置，其中，墨室包括气体阻隔膜。
12.权利要求10的墨循环装置，其中，负压的范围为从大约-200mmHg到大约-760mmHg。
13.权利要求1的墨循环装置，其中，还包括：
墨泵，其用于抽取第一腔中的墨从而使墨在气体渗透膜附近流动；和
排气泵，其与第二腔的排出孔连接，从而在第二腔中形成负压，
其中，墨室包括气体阻隔膜。
14.一种在具有打印头的成像装置中使用的墨循环装置，该装置包括：
墨室，其容纳供应给打印头的脱气墨；和
分离单元，其用于从打印头供给的墨中脱去气体，该分离单元包括：
第一腔，其从打印头接收墨，并将脱气墨送入墨室中，
第二腔，其将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部，和
气体渗透膜，其分开第一和第二腔，以从墨中脱去气体。
15.权利要求14的墨循环装置，其中，墨室是不能透过气体的。
16.权利要求14的墨循环装置，其中，墨室包括用于阻止墨室外部的气体进入墨室的气体阻隔膜。
17.权利要求14的墨循环装置，其中，还包括：
第一泵，其将第一腔中的墨泵送至气体渗透膜，并将脱气墨泵送至墨室；和
第二泵，其在第二腔中产生负压，从而将第一腔中的墨引向气体渗透膜，经过墨渗透膜从墨中引出气体，并且/或者将从墨中脱去的气体泵送至墨循环装置外部。
18.权利要求17的墨循环装置，其中，负压大于或等于-706mmHg。
19.权利要求14的墨循环装置，其中，第一腔包括：
入口，其连接至打印头并从打印头接收墨；和
出口，其连接至墨室以将脱气墨送入墨室。
20.权利要求14的墨循环装置，其中，第二腔包括：
排气口，其用于将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部。
21.权利要求14的墨循环装置，其中，还包括：
多压头泵，其将脱气墨泵送至墨室，并将从墨中脱去的气体泵送到墨循环装置外部。
22.权利要求21的墨循环装置，其中，多压头泵包括：
墨腔，其用于从第一腔接收脱气墨，并将脱气墨排放到墨室中；和
气体腔，其用于从第二腔接收墨中脱去的气体，并将墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部。
23.权利要求22的墨循环装置，其中：
墨腔包括具有将脱气墨排放到墨室中的第一阀的第一子墨腔、具有用于从第一腔接收墨的第二阀的第二子墨腔、以及具有用于在第一和第二子墨腔中产生压力变化的墨泵单元和第一弹性构件的第三子墨腔；并且
气体腔包括具有用于从第二腔接收墨中脱去的气体的第三阀的第一子气体腔、具有用于将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部的第四阀的第二子气体腔、以及具有用于在第一和第二子气体腔中产生压力变化的气泵单元和第二弹性构件的第三子气体腔。
24.权利要求23的墨循环装置，其中，还包括：
致动装置，其用于移动墨泵和气泵单元，从而分别在第一和第二墨腔以及第一和第二气体腔中产生压力变化。
25.权利要求24的墨循环装置，其中，致动装置包括：
具有突起的可旋转凸轮；和
与可旋转凸轮接触的活塞，
其中，当活塞与可旋转凸轮的突起接触时，活塞在第一方向上移动墨和气泵单元，当活塞与可旋转凸轮的除了所述突起以外的其他部分接触时，活塞允许第一和第二弹性构件在第二方向上分别移动墨泵单元和气泵单元。
26.一种成像装置，包括：
打印头，其将脱气墨喷到打印介质上；
墨室，其容纳供应至打印头的脱气墨；
墨供应路径，其连接打印头和墨室；和
分离单元，其沿着供应路径位于打印头和墨室之间，用于从打印头提供的墨中脱去气体，该分离单元包括：
第一腔，其从打印头接收墨，并将脱气墨送入墨室中，
第二腔，其将从墨中脱去的气体排放到墨循环装置外部，和
气体渗透膜，其分开第一和第二腔，以便从墨中脱去气体。
27.一种在成像装置中循环墨的方法，该成像装置包括打印头、墨室和具有通过气体渗透膜分开的第一和第二腔的分离单元，所述方法包括：
从打印头接收墨到分离单元的第一腔中；
从第一腔中的墨分离气体从而形成脱气墨，并且使该气体通过气体渗透膜进入第二腔；
从第二腔将气体排放到成像装置外部；
将脱气墨送入墨室中；并且
将脱气墨从墨室送入打印头。
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