PT2195172E

PT2195172E - Controlo de fluxo numa caneta de tinta

Info

Publication number: PT2195172E
Application number: PT08834713T
Authority: PT
Inventors: Paul Mark Haines; Mark A Devries; Craig L Malik; Ronald J Ender
Original assignee: Hewlett Packard Development Co
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2012-07-16
Also published as: ES2385855T3; BRPI0816628A2; CN101815621B; PL2195172T3; EP2195172A2; DK2195172T3; EP2195172A4; EP2195172B1; WO2009046222A2; WO2009046222A3; US20090091606A1; US7862138B2; TW200922798A; CN101815621A

Description

DESCRIÇÃO

CONTROLO DE FLUXO NUMA CANETA DE TINTA

ANTECEDENTES O tamanho físico de uma caneta de tinta de impressora a jacto de tinta afeta diretamente o tamanho e custo da impressora. (Uma caneta de tinta é também comummente referida como cartucho de tinta ou cabeça de impressão de jacto de tinta). As maiores canetas de jato de tinta de elevado desempenho usadas nalguns escritórios de gama alta requerem uma estrutura extensa e atuadores para posicionar adequadamente as canetas na impressora, aumentando quer o tamanho quer os custos da impressora. A filtragem de tinta e componentes de controlo de fluxo no sistema de distribuição de tinta em canetas de tinta de elevado desempenho são alguns dos componentes mais volumosos na caneta. Estes componentes são incorporados no corpo da caneta, contribuindo assim para uma grande parte do tamanho da caneta. Ao reduzir o tamanho do filtro de tinta ou os componentes de controlo de fluxo, ou ambos, o tamanho da caneta pode ser reduzido significativamente. A US 6,508,545 descreve um regulador de pressão constante compreendendo: uma parede compatível que comunica com uma cabeça de impressão para fornecer tinta e inclui duas faces laterais que respondem a uma pressão atmosférica de um lado e a uma pressão de tinta interna do outro lado; um conjunto de válvula no regulador que controla uma pressão da tinta enviada para a cabeça de impressão é conduzida pela parede; uma placa de pressão móvel em resposta à pressão diferencial através da parede compatível; e uma haste de válvula 1 conectada ao conjunto de válvula para rodar em resposta ao movimento da placa de pressão.

DESENHOS A FIG. 1 é uma diagrama de blocos que ilustra uma impressora de tinta a jacto. A FIG. 2 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de uma caneta de tinta. A FIG. 3 é uma vista em elevação exterior de um exemplo de forma de realização de uma caneta de tinta. A FIG. 4 é uma vista em perspetiva explodida de uma caneta de tinta tal como a mostrada na FIG. 3. A FIG. 5 é uma vista em perspetiva do corpo da caneta na caneta de tinta mostrada na FIG. 4. A FIG. 6 é uma vista de secção em elevação da caneta de tinta na FIG. 4 obtida ao longo da linha 6-6 na FIG. 7. A FIG. 7 é uma vista de secção em plano da caneta de tinta mostrada na FIG. 4 obtida ao longo da linha 7-7 na FIG. 6.

As Figs. 8 e 9 são vistas de secção em plano do corpo da caneta das Figs. 4-7 mostrando a posição de componentes operativos de um regulador de pressão durante a atuação de uma válvula de controlo de fluxo. 2

As Figs. 10 e 11 são elevações e vistas planas, respetivamente, de um elo regulador usado num regulador de pressão da caneta de tinta mostrada nas Figs. 4-7.

As Figs. 12 e 13 são elevações e vistas planas, respetivamente, de uma ligação de válvula usada num regulador de pressão da caneta de tinta mostrada nas Figs. 4-7.

DESCRIÇÃO

Formas de realização da presente descrição foram desenvolvidas num esforço de reduzir o tamanho de caneta de jacto de tinta "fora do eixo" de elevado desempenho. Exemplos de formas de realização da descrição serão descritos, por conseguinte com referência a uma caneta de tinta e impressora de jacto de tinta fora do eixo. Formas de realização da descrição, contudo, não são limitadas ao exemplo da caneta de tinta ou impressora mostrada e descrita abaixo. Outras formas, detalhes, e formas de realização podem ser feitas e implementadas. Assim, a seguinte descrição não pode ser construída para limitar o âmbito da descrição, que é definido nas reivindicações que se seguem à descrição.

Tal como usado neste documento: "diafragma" quer dizer uma folha fixada ao longo da sua periferia que serve como uma barreira entre duas regiões e move-se em resposta às alterações de pressões entre as duas regiões; e "alavanca" quer dizer um membro estruturalmente estável que roda em torno de um ponto de apoio em resposta a contrariar as forças que atuam no membro. 0 suporte em que a alavanca roda é chamada o fulcro. Enquanto uma alavanca pode ter algum grau de flexibilidade, esta deve ser capaz de resistir a 3 contrariar as forças sem flambagem. Assim, a alavanca deve ser um membro "estruturalmente estável". Uma alavanca em que o fulcro é localizado entre os locais onde as forças de oposição agem no membro sendo comummente referida como uma alavanca de primeira classe. Uma alavanca em que o fulcro está localizado num lado dos lugares onde as forças de oposição atuam no membro é comummente referida como alavanca de segunda classe ou uma alavanca de terceira classe, dependendo da localização e caracterização de uma entrada de força/esforço e uma força de saída/carga.

Fazendo referência à Fig. 1, a impressora jacto de tinta 10 inclui uma cabeça de impressão 12, um abastecimento de tinta 14, uma bomba 16, um mecanismo de transporte de meio de impressão 18 e um controlador de impressora eletrónica 20. A cabeça de impressão 12 na Fig. 1 representa em geral uma ou mais cabeças de impressão e os componentes elétricos e mecânicos associados para ejetar gotas de tinta para uma folha ou fita de meio de impressão 22. Uma típica cabeça de impressão a jacto de tinta térmica inclui uma placa de bocais em dotada com os bocais de ejeção de tinta e resistências de disparo formadas num chip de circuito integrado posicionado por trás dos bocais de ejeção de tinta. Os bocais de ejeção de tinta são normalmente dispostos em colunas ao longo da placa de bocais. Cada cabeça de impressão é conectada de modo operativo ao controlador de impressão 20 e abastecimento de tinta 14. Em funcionamento, o controlador de impressão 20 energiza de modo seletivo as resistências de disparo e, quando uma resistência de disparo é energizada, uma bolha de vapor forma-se na câmara de vaporização de tinta, ejetando uma gota de tinta através de um bocal para um meio de impressão 22. Numa cabeça de impressão piezoelétrica, 4 elementos piezoelétricos são usados para ejetar tinta a partir de um bocal. Os elementos piezoelétricos localizados perto dos bocais são levados a deformar muito rapidamente para ejetar tinta através dos bocais.

Uma câmara de tinta 24 e a cabeça de impressão 12 são frequentemente alojados conjuntamente numa caneta de tinta 26, tal como indicado pela linha ponteada na Fig. 1. A tinta flui para a cabeça de impressão 12 proveniente do abastecimento de tinta 14 através da câmara de tinta 24. Canetas de tinta tais como a caneta de tinta 26, que permitem que a tinta seja substituída à medida que é consumida a partir de um abastecedor de tinta 14 remoto, recarregável, são por vezes referidas como canetas "fora do eixo". A câmara de tinta 24 representa em geral uma ou mais câmaras de tinta na caneta 26 através das quais a tinta passa no seu percurso para a cabeça de impressão 12. Por exemplo, como descrito abaixo, a tinta pode passar através de uma câmara de filtragem e uma câmara reguladora de pressão antes de alcançar a cabeça de impressão. A cabeça de pressão 10 poderá incluir uma série de canetas de tinta fixas 26 que abrangem a largura da impressora 22. De modo alternativo, a impressora 10 pode incluir uma ou mais canetas de tinta 26 que são verificadas para trás e para a frente ao longo da largura dos meios 22 sobre um carreto móvel. Um meio de transporte 18 avança o meio de impressão 22 para a cabeça de impressão 12 concluída. Para canetas fixas 26 o meio de transporte 18 pode avançar o meio 22 da cabeça de impressão 12 continuamente concluída. Para uma caneta de verificação 26, o meio de transporte 18 pode avançar o meio 22 de modo incremental passando a caneta 26 concluída, parando à medida que cada 5 faixa é impressa e então o meio avança 22 para imprimir a faixa seguinte. 0 controlador 20 recebe dados de impressão de um computador ou qualquer outro dispositivo de alojamento 28 e processa os dados em dados de imagem e informação de controlo da impressora. O controlador 20 controla o movimento do transportador, e houver algum, e o meio de transporte 18. Tal como mencionado acima, o controlador 20 é eletricamente conectado à cabeça de impressão 12 para energizar as resistências de disparo para ejetar gotas de tinta sobre o meio 22. Coordenando a posição relativa da(s) caneta(s) 26 e meio 22 com a ejeção de gotas de tinta, o controlador 20 produz a imagem desejada no meio 22 de acordo com os dados de impressão recebidos do dispositivo de hospedagem 28. A Fig. 2 é um diagrama em bloco que ilustra um exemplo de forma de realização de uma caneta de tinta. Fazendo referência à Fig. 2, tinta é bombeada para uma câmara de filtração 20 na caneta 26 desde um abastecedor de tinta separado (não mostrado) através de uma entrada 32. A tinta passa através de um filtro 34 numa câmara de filtragem 30 antes de fluir pra uma câmara reguladora 36. (A câmara de tinta 24 da Fig. 1, por exemplo, pode incluir uma câmara de filtragem 30 e uma câmara de regulação 36 da forma de realização da caneta de tinta 26 mostrada na Fig. 2). A tinta flui da câmara reguladora 36 para a cabeça de impressão 12 onde pode ser ejetada para o meio de impressão como descrito acima. Em muitas impressoras de jacto de tinta, a tinta flui para a cabeça de impressão e uma pressão ligeiramente negativa (vácuo) controla o fluxo livre de tinta através dos bocais de ejeção de tinta quando a cabeça de impressão não é 6 ativada. Sem tal pressão negativa, a tinta pode escorrer ou "babar" dos bocais. Assim, um regulador de pressão 38 na câmara 36 mantém a pressão na câmara 36 dentro de um intervalo desejado de pressões negativas.

As Figs 3-7 ilustram um exemplo de forma de realização de uma caneta de tinta 40 que pode ser usada como uma caneta 26 mostrada nos diagramas de bloco das Figs. 1 e 2. A Fig. 3 é uma vista em elevação do exterior da caneta 40. A Fig. 4 é uma vista em perspectiva explodida da caneta de tinta 40. A Fig., 5 é uma vista em perspectiva que mostra a conceção interna do corpo da caneta e as Figs. 6 e 7 são vistas em secção planas, respetivamente, da caneta de tinta. Fazendo primeiro referência às Figs. 3-4 e 6, a caneta 40 inclui um alojamento exterior 42, um alojamento exterior superior 44, e uma cobertura no alojamento inferior 42, de modo a que as placas de bocais da cabeça de impressão 48 (Fig. 6) sejam expostas ao longo da parte inferior da caneta 40 para ejetar gotas de tinta 50 (Fig. 6.) no papel ou outros meios para impressão 52 (Fig. 6) . O corpo 54 da caneta 40 é alojado dentro dos alojamentos superior e inferior 42 e 44, como melhor observado na vista em secção da Fig. 6.

Fazendo agora referência às Figs. 4-7 o exemplo da forma de realização da caneta de tinta 40 mostrada é configurada para receber e ejetar duas tintas diferentes. O corpo da caneta 54 é dividido longitudinalmente em unidades 56A e 56B por uma barreira central 58. A perspectiva explodida da caneta 40 na Fig. 4 é vista olhando para o interior da entrada lateral da unidade de corpo da caneta 56B ( que é a saida lateral da unidade 56A) enquanto a perspectiva detalhada do corpo da caneta 54 na Fig. 5 é vista olhando para a entrada lateral da 7 unidade do corpo da caneta 56A (que é a saída lateral da unidade 56B) . A tinta flui através da cada unidade de corpo da caneta 56A e 56B) para uma cabeça de impressão separada.

Quando uma caneta de tinta 40 é instalada numa impressora, as portas de entrada de tinta 60A e 60B são ligadas a um abastecimento de tinta fora de eixo e ao sistema de bombeamento (não mostrado nas Figs. 3 -7) , tal como um abastecedor de tinta 14 e uma bomba 16 ilustrada no diagrama de blocos de Fig. 1. A tinta é bombeada através das portas de entrada 60A e 60B para as câmaras de filtragem correspondentes 62A e 62B. A tinta flui das câmaras de filtragem 62A, 62B para uma câmara de regulação de pressão correspondente 64A, 64B. Os componentes descritos abaixo para cada unidade 56A e 56B são os mesmos. Assim, por conveniência, as designações numéricas de “A" e "B" são descartadas e um único número usado singularmente para designar a mesma componente tanto a unidade A como a unidade B.

Um filtro 66 é suportado numa estrutura de filtro 68 em cada câmara de filtragem 62A, 62B. 0 filtro 66 é suportado em ambas faces interior e exterior da estrutura de filtro 68. Assim, cada câmara de filtragem 62A, 62B é dividida em duas sub-câmaras pelo filtro 66 - uma sub-câmara exterior superior e uma sub-câmara interior inferior. Cada porta de entrada de tinta 60A, 60B abre para o exterior da sub-câmara. Uma abertura no canto da estrutura de filtragem 68 expõe a sub-câmara do filtro interior para uma passagem 70 através da barreira 58 para pressionar as câmaras de regulação 64A, 64B. A tinta bombeada para cada sub-câmara de filtro exterior através das portas de entrada 60A, 60B passam através do filtro 66 para a sub-câmara interior correspondente e em 8 seguida para fora através da passagem 70 para as câmaras de regulação 64A, 64B. (O fluxo de tinta através da unidade de caneta 56A da porta de entrada 60A para a câmara de regulação 64B é ilustrada pelas setas 72 na fig. 9) . Uma barreira interior 74 separa a câmara de filtro de unidade A 62A da câmara de regulação de unidade B 64B. Uma barreira interior 76 separa a câmara de filtro de unidade B 62B da câmara de regulação de unidade B 64B.

Um regulador de pressão 78 em cada câmara de regulação 64A, 64B controla o fluxo de tinta da câmara de filtragem 62A, 62B para a câmara de regulação 64A, 64B. A tinta flui da câmara de regulação 64A, 64B para a cabeça de impressão correspondente através de uma saída 80. O regulador de pressão 78 inclui um diafragma 82, uma válvula de controlo de fluxo 84 e um ligamento 86 que liga o diafragma 82 e a válvula de controlo de fluxo 84. O diafragma 82 serve como barreira entre a câmara de regulação 64A, 64B (uma região de baixa pressão) e uma região de elevada pressão 90 no exterior de câmaras de regulação 64A, 64B. Na forma de realização mostrada, o diafragma 82 é fixado ao longo da sua periferia numa estrutura 92. O diafragma 82 pode ser formado, por exemplo, como uma fina película de plástico aposta por calor à estrutura 92. A película pode ser aposta num local com alguma folga de modo a que a película possa entrar em colapso para dentro e expandir-se para fora em resposta às alterações de pressão nas regiões 64A, 64B e 90. Qualquer diafragma adequado 82 pode ser usado. O diafragma 82 pode também ser formado, como outro exemplo com uma folha elástica esticada ao longo da estrutura 92. 9 0 ligamento 86 inclui duas alavancas 94, 96 e duas molas 98, 100. A alavanca de regulação 94 gira num fulcro 102 em resposta a um esforço/força de entrada gerada pelo diafragma 82 que se move para dentro. A alavanca de válvula 96 roda num fulcro 104 em resposta a um esforço/força de entrada gerada pela alavanca de regulação 94 que roda no fulcro 102. Na forma de realização mostrada, a alavanca reguladora 94 é formada como uma placa em geral retangular feita de metal ou outro material rígido adequado que suporta o diafragma 82. A alavanca 94, por sua vez, é por vezes também referenciada como placa de pressão 94. A mola reguladora 98 fixa ao poste 106 força o prato de pressão 94 para fora contra o diafragma 82 para inclinar o diafragma 82 na direção da região de alta pressão 90. A mola da válvula 100 fixa ao poste 108 força a extremidade de esforço/força de entrada da alavanca de válvula 96 para fora para pressionar a válvula de controlo de fluxo 84 na direção da posição fechada.

Na forma de realização mostrada, a alavanca de regulação 94 e a mola 98 são combinadas numa única parte, referida como ligação reguladora 110. A ligação 110 é mostrada em detalhe nas Figs. 10 e 11. Fazendo referência às Figs. 10 e 11, a mola reguladora 98 é uma mola de folha como um espiga que se estende ao longo da porção central da placa de pressão 94. Também, espiga/mola 98 estende-se na direção do interior das câmaras 64A, 64B. Esta configuração permite que a placa de pressão 94 mudar e rodar como descrito abaixo sem que a espiga/mola 98 contactem o diafragma 82. Um bordo enrolado em torno da placa de pressão 94 ajuda a prevenir danos ao diafragma 82. Na forma de realização mostrada, a alavanca de válvula 96 e a mola de válvula 100 são combinadas numa parte única, referida como ligação de válvula 112. A ligação 112 é 10 mostrada em detalhe nas Figs. 12 e 13. Em referência às Figs 12 e 13, a mola de válvula 100 é uma mola folha com a forma de uma espiga que se estende ao longo da porção central da alavanca da válvula 96. A operação de regulador de pressão 78 pode ser vista comprando a posição dos componentes do regulador nas Figs. 7-9 para a câmara de regulação 64B. Na Fig. 7 o regulador de pressão 78 encontra-se num estado fixo em que a câmara de regulação 64B está a suster tinta a uma pressão ligeiramente negativa. A mola reguladora 98 força a placa de pressão 94 para o diafragma 82 contra a pressão ambiente, usualmente pressão atmosférica, na região de elevada pressão 90. A mola de válvula 100 força a válvula de controlo de fluxo 84 na direção da posição perto para prevenir que a tinta flua pela passagem 70 para a câmara de regulação 64B. Um reforçador 114 pode ser adicionado à área do centro do diafragma 82 que abrange a abertura na placa de pressão 94 para a placa 98 se necessário ou desejável para fortalecer o diafragma 82. O reforçador 114 pode ser formado, por exemplo, como uma espessura adicional da mesma película plástica da qual o diafragma 82 é feito. O reforçador 114 pode também ser formado, por outro exemplo, de um material mais rígido afixado ao diafragma 82.

Agora, comparando as Figs. 7 e 8, a ejeção de tinta da cabeça de impressão baixa a pressão na câmara 64B e, assim, aumenta o diferencial de pressão ao longo do diafragma 82. O aumento do diferencial de pressão pressiona o diafragma 82 e a placa de pressão 94 para dentro. A placa de pressão 94 inverte para dentro até atingir o fulcro 102 como mostrado na Fig. 8. Então, a placa de pressão 94 roda no fulcro 102 até entrar em 11 contacto com a alavanca de válvula 96, até uma extremidade de projeção 116 por exemplo. A pressão na câmara 64B continua a descer à medida que a tinta é ejetada da cabeça de impressora até a placa de pressão de rotação 94 encaixar e rodar a alavanca de válvula 96 no fulcro 104 para abrir a válvula 84, como mostrado na Fig. 9, permitindo que a tinta flua para a câmara de regulação 64B. A tinta da câmara de filtragem pressurizada 62B flui para a câmara de regulação 64B aumentando a pressão na câmara 64B, diminuindo a pressão diferencial ao longo do diafragma 82. A diminuição da pressão diferencial permite que a mola de regulação 98 mova a placa de pressão 94 para fora. A placa de pressão 94 primeiro roda para fora, desencaixando a alavanca da válvula 96 e permitindo que a mola de válvula 100 feche a válvula 84, e mude para fora para voltar à posição do estado de fixo mostrado na Fig. 7. Este processo de abertura e fechamento da válvula de controlo de fluxo 84 e câmara de regulação de enchimento 64B com tinta é repetido várias vezes de modo a fornecer tinta à cabeça de impressora à pressão desejada. A placa de pressão 94 e a alavanca de válvula 96 são posicionadas em relação uma à outra de modo a que tal placa de pressão 94 possa "flutuar" para dentro e para fora sem abrir e fechar a válvula 84. Esta configuração permite que o regulador 78 forneça tinta à cabeça de impressora através de uma variedade de pressões e para compensar o ar preso na câmara 64A, 64B. Durante os tempos de variação de temperatura ou atmosférica qualquer ar acumulado na câmara 64A, 64B irá alterar o volume. Esta alteração de volume poderá ser acomodada movendo o diafragma para fora ou permitindo que o diafragma 82 se mova para dentro, expandindo ou contraindo o volume da câmara 64A, 64B. 12 0 uso de ambos, translação e rotação da placa de pressão 94 ajuda a reduzir a área necessária para abrir e fechar a válvula de controlo de fluxo enquanto continua a permitir a acomodação necessário ou desejável das alterações de volume na câmara de regulação e, assim, ajudar a reduzir o tamanho da caneta. Combinando cada uma das alavancas e funções de mola numa parte única (ligação de regulação 110 e ligação de válvula 112) ajuda também a reduzir o tamanho da caneta, simplificando o conjunto de caneta e permitir uma montagem mais limpa. 10-09-2012 13

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Regulador de pressão para uma caneta de tinta, compreendendo: um diafragma (82) que faz parte de um perímetro de uma câmara de tinta (64A, 64B), o diafragma (82) movimenta- se para dentro e para fora alternadamente contraindo e expandindo a câmara (64A, 64B); uma válvula (84) operável entre uma posição aberta em que a tinta poderá fluir para uma câmara (64A, 64B) e uma posição fechada em que a tinta poderá não fluir para a câmara (64A, 64B) estando a válvula (84) inclinada para a posição fechada; uma ligação (86) que liga o diafragma (82) à válvula (84) : compreendendo a ligação (86) uma alavanca (94) que pressiona para fora o diafragma (82), pressionando o diafragma (82) a expandir a câmara (64A, 64B); a alavanca (94) sendo movimentada para dentro e para fora através de uma primeira gama de movimentos em que a válvula (84) permanece fechada; e sendo a alavanca (94) rodável através de uma segunda gama de movimentos para mover a válvula (84) da posição fechada para uma posição aberta para permitir que a válvula (84) se mova para a posição fechada partindo de uma posição aberta.
2. Regulador de pressão de acordo com a Reivindicação 1, em 1 que a alavanca (94) é transponível em resposta ao movimento do diafragma (82) e então rodável em resposta a movimentos posteriores do diafragma (82) e a ligação (86) compreende ainda uma segunda alavanca (96), que é rodável em resposta à rotação da primeira alavanca (94) para mover a válvula (84) da posição fechada para uma posição aberta. 10-07-2012 2