專利名稱：具有增強排熱能力的熱噴墨打印機及其裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明總的涉及打印機的設(shè)備和方法，更具體點說，涉及具有增強排熱能力的熱噴墨打印機及其裝配方法，該打印機適宜用于高速打印，能增加熱敏電阻的壽命。
噴墨打印機按照圖像的式樣將墨滴噴射在記錄媒體上，從而在記錄媒體上產(chǎn)生圖像。這種噴墨打印機除了具有在平滑紙上印刷的能力外，還具有無沖擊、低噪聲、低能耗和低操作費用等優(yōu)點，這是造成它在市場上被廣泛接受的主要原因。
在熱噴墨打印機內(nèi)，打印頭結(jié)構(gòu)包括單個或多個墨盒，每一墨盒有一噴嘴板，其上設(shè)有多個噴嘴。每一噴嘴都與在打印頭墨盒內(nèi)形成的一個對應(yīng)的噴墨室連通。每一在墨盒內(nèi)的噴墨室都從一個例如含有黃色、紅色、青色或黑色油墨的供墨儲槽接受油墨。這時供墨儲槽可以在墨盒內(nèi)部，形成一個“盒載的”或內(nèi)部的供墨儲槽?；蛘?，每一墨盒可由管道從“軸外的”或遠(yuǎn)離的供墨儲槽取得供墨。在任一種情況下，每一噴墨室都是對著其各自的噴嘴形成的，使油墨能積聚在噴墨室和噴嘴之間。還有電阻加熱器設(shè)在每一個噴墨室并被連接到控制器上，該控制器可有選擇地按順序?qū)㈦娒}沖供給各加熱器來啟動各加熱器。于是加熱器將鄰近加熱器的一部分油墨加熱，使該部分油墨汽化并形成汽泡。汽泡的形成使噴墨室內(nèi)的油墨增壓，致使墨滴從噴嘴內(nèi)噴出，從而在噴嘴對面的記錄媒體上產(chǎn)生相應(yīng)的標(biāo)記。
在打印時，打印頭橫向移過記錄媒體的寬度而控制器有選擇地使各該噴墨室噴射，為的是將一行信息打印在記錄媒體上。在一行信息打印完畢后，打印機使記錄媒體前進一行的寬度，并以上述方式打印另一行信息。這個過程重復(fù)進行一直到所需圖像被打印到記錄媒體上為止。這種熱噴墨打印機已被人們熟知并論述，如在下列美國專利中授予Buck等的4,500,895號；授予Cowger等的4,794,409號；授予Baker等的4,771,295號；授予Keefe等的5,278,584號；和在Hewlett-Packard Journal(惠普雜志)第39卷第4號(1988年8月)中，所有這些公開內(nèi)容都在本文中參考引用。
另外，為了增加打印的分辨率，目前的做法是將噴嘴和相關(guān)的加熱器比較緊密地一起設(shè)置在打印頭內(nèi)。而且為了增加打印機的速率，在打印頭內(nèi)包括數(shù)目較多的噴嘴和相關(guān)的加熱器來增加打印行的寬度。為了進一步有助于增加打印機的速率，加熱器通常以較高的頻率起動。
但業(yè)已觀察到，這種增加打印分辨率和打印機速率的努力會在打印頭內(nèi)產(chǎn)生過多的熱，這是人們所不希望有的。因為在熱噴墨打印頭內(nèi)汽泡的形成直接受溫度的影響，產(chǎn)生過多的熱會干擾汽泡的適當(dāng)形成(如汽泡的大小)。而且產(chǎn)生過多的熱會引起墨滴的過早噴射。墨滴的過早噴射又會導(dǎo)致在記錄媒體上出現(xiàn)畸形物(如非故意的墨跡)。再者，產(chǎn)生過多的熱會非故意地引起汽泡積聚在油墨內(nèi)，從而堵塞噴嘴的出口并干擾在需要時的墨滴噴射。另外，產(chǎn)生過多的熱最終會縮短加熱器的使用壽命。
已知有多種技術(shù)可用來冷卻熱噴墨打印頭從而減少產(chǎn)生過多的熱。一種這樣的技術(shù)曾在2000.09.19授予Winthrop Childers等的已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的題為“改善噴墨打印頭排熱并產(chǎn)生空氣積聚的油墨流動設(shè)計”的美國專利6,120,138號中公開。Childers等的專利所公開的噴墨打印機具有一個包括襯底的打印頭組合件。在襯底上制有噴墨室及其相關(guān)的噴墨電阻加熱器。流動導(dǎo)向件導(dǎo)引油墨流動到襯底上，并在油墨流向噴墨室時將熱從襯底傳送到油墨內(nèi)，在噴墨室溫?zé)岬挠湍粐娚涞接涗浢襟w上。流動導(dǎo)向件用這種方式開通油墨的流動路徑使傳送到被噴射墨滴上的熱達(dá)到最大。這樣，被噴射的墨滴就像一個將熱從襯底上也就是從打印頭組合件上除去的散熱點。但墨滴本身的容量或作為散熱點的容量是有限的，因為墨滴的體積必然受到限制。雖然Childers等的設(shè)計能完成其預(yù)定的功能，但無疑地需要增強排熱能力，使它超越被噴射墨滴的有限體積所能提供的排熱能力。這樣，在Childers等的器件的排熱增強后就可增加打印機的速率和加熱器的壽命。
因此需要的是一種具有增強排熱能力的熱噴墨打印機及其裝配方法，該打印機適宜用于高速打印并能增加熱敏電阻的壽命。
本發(fā)明的綜述就其廣泛的形式言，本發(fā)明屬于一種具有增強排熱能力的熱噴墨打印機，其特征為熱噴墨打印頭適宜保持一個油墨體，打印頭包括一個適宜與油墨體在液流上連通的加熱元件；一個在傳熱上與加熱元件連通的排熱結(jié)構(gòu)，用來將熱從加熱元件傳輸?shù)接湍w；和一個偶聯(lián)到加熱元件上的控制器。
按照本發(fā)明的一個方面，熱噴墨打印機包括一個適宜將油墨體保持在其內(nèi)的熱噴墨打印頭。該打印頭具有一個墨盒，該墨盒包括一個導(dǎo)熱襯底和一個偶聯(lián)在襯底上的電阻加熱元件。墨盒還包括一塊面板，其上有一噴嘴孔，處在加熱元件的對面。加熱元件適宜在液流上與油墨體連通，以便產(chǎn)生熱量，將一部分靠近加熱元件的油墨體加熱。當(dāng)該部分油墨體達(dá)到預(yù)定的溫度時便有汽泡在加熱元件和噴嘴孔之間的油墨體內(nèi)形成。汽泡的存在迫使一個墨滴從噴嘴孔噴出，從而在記錄媒體上形成一個圖像。有一導(dǎo)熱的排熱結(jié)構(gòu)在傳熱上與加熱元件連通，還在液流上與油墨體連通。熱量從加熱元件通過襯底傳送到排熱結(jié)構(gòu)內(nèi)，排熱結(jié)構(gòu)然后將熱交給油墨體，其作用如同一個“無限”的散熱器，可提供增強的排熱能力。
本發(fā)明的一個特點是設(shè)有一個排熱結(jié)構(gòu)，可增強排除由加熱元件所產(chǎn)生的熱量。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是打印速率可增加。
本發(fā)明另一個優(yōu)點是使用它可形成適當(dāng)?shù)钠?如汽泡的大小)。
本發(fā)明還有另一個優(yōu)點是可減少過早噴射墨滴的危險。
本發(fā)明的這些特點和優(yōu)點對本行業(yè)的行家來說，在閱讀下面就本發(fā)明示例性實施例結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明后當(dāng)可有清楚的了解。
本發(fā)明再有另一個優(yōu)點是汽泡在油墨內(nèi)意外積聚的危險可減少。
本發(fā)明尚有另一個優(yōu)點是使用它可延長加熱元件的操作壽命。
附圖的簡要說明雖然本發(fā)明書以權(quán)利要求書來結(jié)束，該權(quán)利要求書具體提出并清楚請求保護本發(fā)明的主題，但相信從下面結(jié)合附圖的說明中，會更清楚地理解本發(fā)明。


圖1為按照本發(fā)明的熱噴墨打印機的透視圖，為了清晰起見，有些零件已被省去，該打印機具有一個包括多個墨盒的打印頭；圖2為一個有代表性的墨盒的第一實施例的正視圖；圖3為圖2中沿3-3線所取的視圖；圖4到8分別為一個有代表性的墨盒的第二到第六實施例的正視圖；圖9為一個有代表性的墨盒的第七實施例的正視透視圖；圖10為圖9中沿10-10線切開的部分視圖；圖11為一個有代表性的墨盒的第八實施例的部分正視透視圖；圖12為圖11中沿12-12線切開的局部視圖；圖13為一個有代表性的墨盒的第九實施例的部分正視透視圖；圖14為墨盒的第九實施例的部分正視分解透視圖，為了清晰起見，有些零件已被省去；圖15為墨盒的第九實施例的局部視圖；圖16為一個有代表性的墨盒的第十實施例的部分正視透視圖；圖17為墨盒的第十實施例的部分正視分解透視圖，為了清晰起見，有些零件已被省去；圖18為一個有代表性的墨盒的第十一實施例的部分正視分解透視圖，為了清晰起見，有些零件已被省去；圖19為墨盒的第十一實施例的局部視圖；圖20為一個有代表性的墨盒的第十二實施例的部分正視分解透視圖，為了清晰起見，有些零件已被省去；圖21為墨盒的第十二實施例的局部視圖；及圖22為墨盒的第十二實施例的局部透視圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明本發(fā)明將特別對那些構(gòu)成本發(fā)明設(shè)備零件的元件或那些較直接與設(shè)備協(xié)同工作的元件進行說明。應(yīng)該知道，那些沒有具體示出或說明的元件可以采用各種不同的形式，這是行家們所熟知的。
參閱圖1，其中示出一個熱噴墨打印機10，用來將圖像20打印到記錄媒體30上。記錄媒體可以是一個反射的記錄介質(zhì)(如紙)或一個透射的記錄媒體(如透明片)或適宜接受圖像20的其他型式的記錄媒體。打印機10包括一個殼體40，其內(nèi)設(shè)有第一開口45和第二開口47，理由隨后說明。設(shè)在殼體40內(nèi)為一豎立的框架50，其內(nèi)設(shè)有一個孔55，理由即將說明。在框架50上連接著一臺第一馬達(dá)60，該馬達(dá)可以是一步進馬達(dá)，與一狹長心軸70接合用來轉(zhuǎn)動心軸70。固定地安裝在心軸70上還有多個滾輪，這些滾輪隨同心軸70一起被第一馬達(dá)60轉(zhuǎn)動。在框架50上還連接著一根與心軸70平行的狹長的滑動桿90。有一墨盒座100可滑動地接合在其上，該墨盒座適宜夾持多個一般為長方形的墨盒110a、110b、110c和110d。這些墨盒分別含有著色劑如黃色、紅色、青色和黑式油墨。
從圖1可見還有一個皮帶驅(qū)動組合件120連接在框架50上。該組合件具有多個相對設(shè)置可轉(zhuǎn)動地連接在框架50上的滾輪130a和130b。其中一個滾輪如130b與一可倒轉(zhuǎn)的第二馬達(dá)140接合，該馬達(dá)可以是步進馬達(dá)，用來轉(zhuǎn)動滾輪130b。在本例中當(dāng)滾輪130b被第二馬達(dá)140轉(zhuǎn)動時，滾輪130a被設(shè)計為可自由轉(zhuǎn)動。包卷在滾輪130a和130b上并跨越它們之間的距離為一固定在墨盒座100上的連續(xù)皮帶150。這樣，從上面的說明可以知道，操作第二馬達(dá)140便可使?jié)L輪130b轉(zhuǎn)動，因為滾輪130b接合在第二馬達(dá)140上。當(dāng)滾輪130b轉(zhuǎn)動時皮帶150將轉(zhuǎn)動因為皮帶150接合在滾輪130b上。當(dāng)然隨著皮帶150的轉(zhuǎn)動，滾輪130a也將轉(zhuǎn)動，因為滾輪130a接合在皮帶150上并且是可以自由轉(zhuǎn)動的。這樣，當(dāng)可倒轉(zhuǎn)的第二馬達(dá)140首先按順時針方向然后按反時針方向轉(zhuǎn)動皮帶150時，便可使墨盒座100來回或往復(fù)沿著滑動桿90滑動。這種來回的往復(fù)運動使墨盒座100及其所夾持的墨盒橫越記錄媒體30的寬度在其上印刷出一行信息。在這行信息被印刷后，心軸70和相關(guān)的滾軸80按上面說過的方式轉(zhuǎn)動使記錄媒體前進一個行寬以便印刷另一行信息。這個過程重復(fù)進行一直到所需的圖像在記錄媒體30上印出為止。在框架50上還連接著一個控制器160?？刂破?60在電路上例如用一電路或?qū)Ь€170a偶聯(lián)到墨盒110a/b/c/d上以便有選擇地控制這些墨盒的操作，使這些墨盒根據(jù)需要噴射墨滴(見圖2)。再者如圖1所示，控制器160在電路上例如用一電路或?qū)Ь€170b偶聯(lián)到第二馬達(dá)140上以便控制第二馬達(dá)140的操作。此外，控制器160在電路上例如用另一個電路或?qū)Ь€(圖中示出)偶聯(lián)到第一馬達(dá)60上以便控制第一馬達(dá)60的操作。另外，控制器160還偶聯(lián)到一個屬于打印機10的檢取機構(gòu)(未示出)以便控制檢取機構(gòu)的操作。檢取機構(gòu)從可通過第二開47插入到殼體40內(nèi)的記錄媒體供應(yīng)倉或盤190內(nèi)“檢取”單張記錄媒體30，然后通過孔55將它輸送出來使它與滾輪80接合而被插置在墨盒110a/b/c/d和滾輪80之間。這樣從上面的說明可以知道，控制器160控制第一馬達(dá)60、第二馬達(dá)140、檢取機構(gòu)和墨盒110a/b/c/d的同步操作以資在記錄媒體30上制出所需的圖像20。對控制器160的輸入可來自圖像處理器如個人計算機或掃描儀(均未示出)。
現(xiàn)在參閱圖2和3，其中示出墨盒110a/b/c/d中有代表性的一個如110a的第一實施例。墨盒110a具有一個墨盒殼200，該墨盒殼包括設(shè)在第二側(cè)壁210b對面而平行的第一側(cè)壁210a，還包括頂壁210c將兩個側(cè)壁210a和210b連接成整體?？缭絻蓚€側(cè)壁210a和210b將它們連接面一整體的還有一個設(shè)在頂壁210c對面并與它平行的底壁或噴嘴板210d，其上貫穿制有多個對準(zhǔn)并排列成平行列的噴嘴孔220a和220b。當(dāng)然還有一個前壁(未示出)和一個后壁225將側(cè)壁210a和210b、頂壁210c和噴嘴板210d連接成一個整體。這樣，從上面的說明可以知道，側(cè)壁210a和210b、頂壁210c、噴嘴板210d、前壁和后壁225一起形成一個室230，用來將油墨體240接納在其內(nèi)。
仍舊參閱圖2和3，在室230內(nèi)設(shè)有一塊長方形的導(dǎo)熱模板或襯底250，其上有一頂表面255和與它相對的底表面257。襯底255與噴嘴板210d間隔開，從而在其間形成一個間隙作為形成汽泡260的空間，其方式即將在下面說明。襯底最好由二氧化硅制成，但若需要也可由塑料、金屬、玻璃或陶瓷制成。另外，襯底250被一偶聯(lián)劑噴嘴板210d的基板支承著。在底表面257上偶聯(lián)著多個對準(zhǔn)的第一加熱元件或第一薄膜熱敏電阻270a，它們沿著長方形襯底的長度間隔開并設(shè)置在相關(guān)噴嘴孔220a的對面。另外，在底表面257上還偶聯(lián)著多個對準(zhǔn)的第二加熱元件或第二薄膜熱敏電阻270b，它們沿著長方形襯底的長度間隔開并設(shè)置在相關(guān)噴嘴孔220b的對面。每一電阻270a/b都在電路上與上面提到的控制器160連接，因此控制器160能有選擇地控制流往電阻270a/b的電流。當(dāng)然當(dāng)控制器160將電荷供給任何一個電阻270a/b時，那個電阻就會產(chǎn)生熱，從而將該電阻鄰近的油墨加熱而形成汽泡260。換句話說，控制器160可控制地將多個電脈沖提供給電阻270a/b并有選擇地使電阻270a/b供電從而形成汽泡260。汽泡260又使油墨體增壓，從而壓迫或擠壓墨滴180使它從設(shè)在電阻270a/b對面的噴嘴孔220a/b噴出。這種熱敏電阻270a/b和相關(guān)的電路曾在1997.10.31申請的題為“高速打印油墨供應(yīng)系統(tǒng)”的美國專利申請08/962,031號中較全面地公開，并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，其內(nèi)容在本文中參考引用。在室230內(nèi)還設(shè)有過濾層280，該層被連接到兩個側(cè)壁210a/b上并將室230分隔成油墨存儲區(qū)域285和噴射室區(qū)域287。過濾層280的目的是要從油墨體240中過濾掉微粒物質(zhì)，使微粒物質(zhì)不能跑到噴嘴孔220a/b內(nèi)將它堵塞。這樣，油墨體240便能從油墨存儲區(qū)域285，通過過濾層280，流動到噴射室區(qū)域287內(nèi)與電阻270a/b接觸，這樣電阻270a/b便可在液流上與油墨體240流通。
如前所述，現(xiàn)有技術(shù)力圖增加打印的分辨率和打印速率，因此增加打印頭上熱敏電阻的數(shù)目、密度和激發(fā)頻率，但這樣做會在打印頭內(nèi)產(chǎn)生過多的熱，從而妨礙汽泡的適當(dāng)形成，過早噴射墨滴，造成意外的汽泡在油墨內(nèi)的積聚，最終會縮短電阻的操作壽命。因此，在汽泡形成后極其需去除電阻在打印頭內(nèi)產(chǎn)生的熱。
因此如從圖2可最好地看到，有一長方形的排熱結(jié)構(gòu)290被連接到襯底250的頂表面255上。排熱結(jié)構(gòu)290由高導(dǎo)熱材料如導(dǎo)熱率在212°F約為119 Btu/hrft°F(英熱單位每英尺小時華氏度)的鋁制成。或者排熱結(jié)構(gòu)290可由已知的導(dǎo)熱率隨著溫度的增加而增加并隨著溫度的減小而減小的材料如硅酸鉀、硅酸鉛、三元碳化物、三元氧化物和三元氮化物制成。排熱結(jié)構(gòu)290的寬度可延伸到襯底250的長度并且當(dāng)用導(dǎo)熱率適當(dāng)高的膠粘劑連接到襯底250上。另外，從上面的說明可以知道排熱結(jié)構(gòu)290的高度可通過過濾層280而突起到其外。
仍舊參閱圖2，當(dāng)一個選擇好的電阻270a/b被控制器160供電時，隨著汽泡260的形成，熱量從電阻270a/b傳輸?shù)揭r底250上。這個熱通過襯底250被傳導(dǎo)到排熱結(jié)構(gòu)290上。排熱結(jié)構(gòu)290將這個熱交付給周圍的油墨體240。在這方面，油墨體240具有一個約為20立方厘米的體積，因此能有效地用作“無限的”散熱器。雖然某些熱會被墨滴帶走離開襯底250，但因墨滴180的體積(例如約在4到20皮立升之間，1個皮立升＝10-12立升)很有限，因此被墨滴180從襯底250上帶走的熱量同樣有限。而本發(fā)明的排熱結(jié)構(gòu)290基本上能從襯底250上去除較多的熱因為排熱結(jié)構(gòu)290是將這熱供應(yīng)給基本上無限的散熱器(即油墨體240)。
參閱圖4，其中示出110a/b/c/d中有代表性的墨盒如110a的第二實施例。這個實施例基本上與第一實施例的墨盒相似，只是排熱結(jié)構(gòu)為一多孔的燒結(jié)過濾材料，如導(dǎo)熱率在212°F約為9.4Btu/hr ft°F的不銹鋼。排熱結(jié)構(gòu)除了底表面257以外覆蓋襯底250的所有表面，并且延伸到與墨盒110a的側(cè)壁210a/b、后壁225和前壁接觸。從上面的說明可知排熱結(jié)構(gòu)具有雙重功能，既能過濾油墨體又可從襯底去除熱。因此，排熱結(jié)構(gòu)290可有利地消除另設(shè)過濾器件的需要。
參閱圖5，其中示出110a/b/c/d中有代表性的墨盒如110a的第三實施例。這個實施例基本上與第一實施例的墨盒相似，只是排熱結(jié)構(gòu)290構(gòu)成一個冷卻室300用來接納液態(tài)冷卻劑305如水或油墨。該冷卻劑具有比油墨體240的溫度低的預(yù)定溫度。冷卻劑305與襯底250的頂表面255接觸，因此熱量從襯底250被傳送到冷卻劑305。排熱結(jié)構(gòu)290還構(gòu)成多個延伸到油墨體240內(nèi)的指狀伸出或突起310，其內(nèi)用冷卻劑305充滿。這些突起310可增加排熱結(jié)構(gòu)290的表面面積，從而可增強從排熱結(jié)構(gòu)290(因而也從襯底250)到油墨體240的熱傳輸。
參閱圖6，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第四實施例。這個實施例基本上與第一實施例的墨盒相似，只是排熱結(jié)構(gòu)290和襯底250被整體構(gòu)成一個單獨的零件。并在襯底250的頂表面255上連結(jié)或蝕刻著多個相鄰的狹長而平行的散熱片320而在散熱片和散熱片之間被中間槽325隔開。散熱片320和相關(guān)的槽325都在縱向上沿著長方形襯底的長度延伸。散熱片320的存在可增加單獨的排熱結(jié)構(gòu)290和襯底250的表面面積，從而可增強對油墨體的熱傳輸。
參閱圖7，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第五實施例。這個實施例基本上與第一實施例的墨盒相似，只是排熱結(jié)構(gòu)包括一個第一實施例的攪拌器330。該攪拌器的形式為一可旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，例如可被連接在側(cè)壁210a的內(nèi)側(cè)。螺旋槳340與一馬達(dá)335接合以便可被馬達(dá)轉(zhuǎn)動。螺旋槳340與油墨體240在液流上連通以便用來攪拌油墨體240使從襯底250傳到油墨體240的熱被均勻地散布在整個油墨體240內(nèi)。這樣可有助于去除襯底250附近的熱。換句話說，螺旋槳340可在油墨存儲區(qū)域285和噴射室區(qū)域287內(nèi)提供強制的熱對流，因此能比只用自然對流時得到更為增強的熱傳輸。
參閱圖8，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第六實施例。這個實施例基本上與第一實施例的墨盒相似，只是排熱結(jié)構(gòu)包括一個第二實施例的攪拌器，該攪拌器的形式為一設(shè)置在墨盒110a的側(cè)壁210a內(nèi)的可振動的彈性膜片360?？捎孟鹉z制成的膜片360與一活塞件365接合以便將彈性膜片360伸入到油墨體240內(nèi)，而活塞件365又與一個驅(qū)動活塞件365的活塞驅(qū)動件367接合，因此活塞件365可在雙向箭頭所示方向來回移動。膜片360于是以振動的方式彈性地伸入到油墨體240，這樣便可攪拌油墨體240，使從襯底250傳送到油墨體240的熱量均勻地擴散到整個油墨體240內(nèi)，這可有助于除去襯底附近的熱。換句話說，膜片360可在油墨存儲區(qū)域285和噴射室區(qū)域287內(nèi)提供熱的強制對流，因此可以得到比只用自然對流時更為增強的熱傳輸。
參閱圖9和10，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第七實施例。這個實施例與第一實施例的墨盒基本相似、只是排熱結(jié)構(gòu)包括一條狹長的隔板370，該隔板連接在襯底250和噴嘴板210d上，并被插置在它們之間。在隔板370上制有多個第一凹槽375a和第二凹槽375b，其理由即將在下面說明。隔板370延伸到長方形襯底的長度并在電阻270a和270b之間伸展。這樣，該隔板370就將噴射室區(qū)域287分隔成第一油墨流道380a和第二油墨流道380b，這兩個通道互相平行。第一電阻270a設(shè)在第一凹槽375a內(nèi)，第二電阻270b則設(shè)在第二凹槽375b內(nèi)。另外，在第一油墨流道380a內(nèi)靠近每一個第一電阻270a處設(shè)有第一障礙塊410a(只示出其中兩個)，該障礙塊被連接到噴嘴板210d和襯底250上。而在第二油墨通道380b內(nèi)靠近每一個第二電阻270b處設(shè)有第二障礙塊410b(只示出其中兩個)，該障礙塊也被連接到噴嘴板210d和襯底250上。設(shè)置障礙塊410a/b的目的是要造成壓力有差異的凹槽375a/b以便在電阻270a/b每一次發(fā)射時增加冷卻油墨通過凹槽375a/b的流動。
參閱圖11和12，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第八實施例，該實施例與第一實施例的墨盒基本相似，只是排熱結(jié)構(gòu)290和襯底250被整體制造成為一個單獨結(jié)構(gòu)而形成沿著該獨特結(jié)構(gòu)的縱長方向延伸的第一通道412a和第二通道412b。有一泵(未畫出)將冷卻劑泵入和泵出通道，其方向如圖中的雙向箭頭415a和415b所示，這樣便可從組合的襯底250和排熱結(jié)構(gòu)290中排熱。
參閱圖13、14和15，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第九實施例，該實施例與第一實施例的墨盒相似，只是排熱結(jié)構(gòu)290包括一個長方形的輻射器組合件420，用來從襯底250去除熱。輻射器組合件420包括一個用合適的高傳熱的膠粘劑連接到襯底250的頂表面255上的輻射器塊430，輻射器塊430包括一個蓋435和在其縱長方向制出的蛇形油墨流道440，而且在該通道上還形成一個油墨進口445和一個油墨出口447。油墨在流道440內(nèi)的是由一個設(shè)在流道440內(nèi)的第一實施例的微型泵組合件450來操作的。微型泵組合件450包括一個轉(zhuǎn)輪460，轉(zhuǎn)輪又包括一個可自由旋轉(zhuǎn)的軸470。有多個在角度上間隔開的磁性輻條480排列在軸470的周圍并連接在其上，還有多個電磁鐵490環(huán)繞著輻條480用來將電磁力施加到輻條480上。電磁鐵又被連接到電觸點495上，電觸點可有選擇地啟動電磁鐵490。而電觸點495可連接到控制器160上，以便有控制地將電流供給電觸點495。電磁鐵490按順時針型式挨次被供電，由于電磁力作用在輻條480上，因此磁性輻條按順時針型式在箭頭497所示方向上轉(zhuǎn)動。這樣，微型泵組合件450就能泵送油墨，使它通過油墨流道440，以便從襯底250排熱。換句話說，襯底250將熱量從噴射室區(qū)域287傳輸?shù)捷椛淦鲏K430，而被泵送通過油墨流道440的油墨排除該熱量，并將該熱供給油墨體240。或者，蛇形油墨流道440可被蝕刻在襯底250的背側(cè)，從而可免除對輻射器塊430的需要，并可只需要一個蓋435。
參閱圖16和17，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第十實施例。該實施例與第九實施例的墨盒基本相似，只是沒有設(shè)在內(nèi)部的微型泵組合件450，而是有一設(shè)在輻射器塊430之外并連接到出口447的泵500泵壓油墨使它通過油墨流道440，以便從襯底排熱。從襯底250排出的熱被泵500發(fā)送到油墨體240?；蛘呱咝斡湍鞯?40可被蝕刻在襯底250的背側(cè)，從而可免除對輻射器塊的需要，而只需要蓋435和泵500。
參閱圖18和19，其中示出110a/b/c/d中有代表性的墨盒如110a的第十一實施例。該實施例與第九實施例的墨盒基本相似，只是沒有輻射器塊430，并且第一實施例的微型泵組合件450被第二實施例的微型泵組合件510所取代。第二實施例的微型泵組合件510包括多個間隔開的熱敏電阻520，這些熱敏電阻設(shè)置在襯底250頂表面上制出的流道或凹槽530內(nèi)。凹槽530沿著襯底的縱向延伸并包括多個互聯(lián)的小單元535，每一小單元包括一個用小室537用來接納電阻520。每一小單元535還包括一個放寬部539逐漸變小成一個狹窄部540。電阻520用定時激發(fā)脈沖和在本行業(yè)通常被稱為“差動再充”(differentialrefiu)機構(gòu)使油墨通過凹槽530而移動?；蛘呷绻枰捎脡弘娫?25而不是用電阻520。
參閱圖20、21和22，其中示出110a/b/c/d中一個有代表性的墨盒如110a的第十二實施例。該實施例與第九實施例的墨盒基本相似，只是排熱結(jié)構(gòu)290包括多個平行的油墨流道沿著縱長方向在襯底250上延伸的如第一溝550a和第二溝550b。有一導(dǎo)熱的橋560a把電阻270a和其相關(guān)的溝550a連接起來(如圖所示)。而且有一導(dǎo)熱的橋560b把電阻270b和其相關(guān)的溝550b連接起來(如圖所示)。由電阻270a/b產(chǎn)生的熱通過導(dǎo)熱橋被傳導(dǎo)到溝550a/b內(nèi)。沿著第一溝550a和第二溝550b流動的油墨與導(dǎo)熱的橋560a/b接觸，因此導(dǎo)熱的橋560a/b檢取電阻270a/b所產(chǎn)生的熱并將該熱傳導(dǎo)給溝550a/b內(nèi)的油墨，從而可傳導(dǎo)給油墨體240。
從上所述可以知道，本發(fā)明的一個優(yōu)點是打印速率可提高。因為從打印頭傳輸?shù)臒崃勘辉黾樱瑥亩稍黾与娮璧募ぐl(fā)頻率，因此可提高打印速率。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是可得到適當(dāng)?shù)钠萆?如汽泡的大小)，因為由于增強了排熱，產(chǎn)生過熱的情況已被改善。
本發(fā)明再有另一個優(yōu)點是可減少過早噴射墨滴的危險。這是因為產(chǎn)生過多的熱會使墨滴過早噴出而本發(fā)明已去除了過多的熱。
本發(fā)明還有另一個優(yōu)點是可減少不經(jīng)意的汽泡積聚在油墨內(nèi)的危險。這種汽泡積聚也是由產(chǎn)生過多的熱引起的，而使用本發(fā)明可減少產(chǎn)生過多的熱。
此外，本發(fā)明尚有另一個優(yōu)點，即其使用可延長電阻加熱器的操作壽命，這是因為長時間產(chǎn)生過多的熱會損壞電阻加熱器，而使用本發(fā)明可減少產(chǎn)生過多的熱。
雖然本發(fā)明已就較優(yōu)實施例具體說明，但應(yīng)知道本行業(yè)的行家仍能作出各種改變或替代而不脫離本發(fā)明。例如聲波可被引入到噴射室區(qū)域內(nèi)以便攪拌油墨體使它產(chǎn)生渦流，這樣就可使熱擴散到整個油墨體內(nèi)而可增強排熱。
總之，本發(fā)明能提供一種具有增強排熱能力的熱噴墨打印機和該打印機的裝配方法，該打印機適宜用于高速打印并能增加熱敏電阻壽命。
權(quán)利要求
1.一種具有增強排熱能力的熱噴墨打印機(10)，其特征為a.一種適宜保持油墨體(240)的熱噴墨打印頭，所說打印頭包括i.一種加熱元件(270a、270b)，適宜與油墨體保持流體交換；ii.一種排熱結(jié)構(gòu)(290)，與所說加熱元件保持熱交換，用來將熱從所說加熱元件傳輸?shù)接湍w；及b.一種偶聯(lián)在所說加熱元件上的控制器(160)。
2.權(quán)利要求1的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)是多孔的。
3.權(quán)利要求1的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)在其內(nèi)限定一個冷卻室(300)，用來接納冷卻劑(305)。
4.權(quán)利要求3的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)形成一個突起部(310)，該突起部充有冷卻劑，并在與油墨室保持熱交換。
5.權(quán)利要求1的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為有散熱片(320)。
6.權(quán)利要求1的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為有攪拌器。
7.權(quán)利要求1的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有冷卻劑流道(410a、410b、440)。
8.權(quán)利要求7的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有偶聯(lián)在該流道上的泵(450、510)。
9.權(quán)利要求7的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有將所說加熱元件和所說流道連接起來的導(dǎo)熱橋(560a、560b)。
10.一種具有增強排熱能力的熱噴墨打印機，其特征為設(shè)有a.一個熱噴墨打印頭，所說打印頭適宜將油墨體保持在其內(nèi)，包括i.一個電阻加熱元件(270a、270b)，適宜在液流上與油墨體連通，用來產(chǎn)生熱，使油墨體加熱，從而在其內(nèi)產(chǎn)生汽泡；ii.一個排熱結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)熱上與所說加熱元件連通，并在液流上與油墨體連通，用來將熱從所說加熱元件傳輸?shù)接湍w；b.一個偶聯(lián)在所說加熱元件上的控制器，用來受控地將多個電脈沖提供給所說加熱元件，以便給它供電。
11.權(quán)利要求10的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有a.一個偶聯(lián)在所說加熱元件上的熱支承件(250)，用來支承所說加熱元件，并用來傳導(dǎo)從所說加熱元件經(jīng)所說支承件的熱量；b.一個偶聯(lián)在所說支承件上并與油墨體保持流體交換的傳熱散熱器(290)，用來將熱從支承件傳輸?shù)接湍w。
12.權(quán)利要求11的打印機，其特征在于所說散熱器為多孔的，可用來過濾油墨體。
13.權(quán)利要求11的打印機，其特征在于所說散熱器的特征為有一限定冷卻室(300)的殼體，可用來將傳熱冷卻劑封閉在其內(nèi)。
14.權(quán)利要求13的打印機，其特征在于所說殼體形成突起部，伸入到油墨體內(nèi)，用來增加所說殼體的傳熱表面面積，在突起部內(nèi)還形成與冷卻室保持熱交換的空腔，該空腔適宜接納冷卻劑。
15.權(quán)利要求10的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有整體制成的冷卻散熱片，用來增加所說排熱結(jié)構(gòu)的傳熱表面面積。
16.權(quán)利要求10的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有在液流上與油墨體連通的攪拌器，用來攪拌油墨體，使熱擴散到整個油墨體內(nèi)。
17.權(quán)利要求16的打印機，其特征在于所說攪拌器的特征為可旋轉(zhuǎn)的螺旋槳(340)。
18.權(quán)利要求16的打印機，其特征在于所說攪拌器的特征為可振蕩的膜片(360)。
19.權(quán)利要求10的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)在其內(nèi)限定一冷卻劑流道，供冷卻劑沿著該通道流過。
20.權(quán)利要求19的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有偶聯(lián)在該流道上的泵，用來沿著該流道泵送冷卻劑。
21.權(quán)利要求20的打印機，其特征在于所說泵的特征為設(shè)有壓電件，能夠響應(yīng)多個傳送給它的定時電脈沖而彎曲。
22.權(quán)利要求20的打印機，其特征在于所說泵的特征為設(shè)有熱敏電組單元(520)，能夠響應(yīng)傳送給它的多個定時電脈沖而將冷卻劑加熱。
23.權(quán)利要求19的打印機，其特征在于所說排熱結(jié)構(gòu)的特征為設(shè)有將所說加熱元件和流道連接起來的導(dǎo)熱的橋，將熱量從所說加熱元件傳輸?shù)皆摿鞯馈?br> 24.一種裝配具有增強排熱能力的熱噴墨打印機的方法，其特征為包括下列步驟a.提供一種適宜在液流上與油墨體連通的加熱元件；b.配置一個排熱結(jié)構(gòu)，使在導(dǎo)熱上與加熱元件連通，將熱量從加熱元件傳輸?shù)接湍w；c.將一個控制器偶聯(lián)到加熱元件上。
25.權(quán)利要求24的方法，其特征在于配置排熱結(jié)構(gòu)的步驟的特征為所配置的排熱結(jié)構(gòu)是多孔的。
26.權(quán)利要求24的方法，其特征為還包括在排熱結(jié)構(gòu)內(nèi)限定一個冷卻室以接納冷卻劑的步驟。
27.權(quán)利要求26的方法，其特征為還包括從排熱結(jié)構(gòu)上形成一個向外伸出的突起部的步驟，該突起部具有空心的內(nèi)部，與冷卻室保持熱交換，其內(nèi)適宜用冷卻劑填充。
28.權(quán)利要求24的方法，其特征為還包括在排熱結(jié)構(gòu)的表面上形成散熱片的步驟。
29.權(quán)利要求24的方法，其特征為還包括將攪拌器偶聯(lián)到排熱結(jié)構(gòu)上的步驟。
30.權(quán)利要求24的方法，其特征為還包括在排熱結(jié)構(gòu)內(nèi)形成冷卻劑流道的步驟。
31.權(quán)利要求30的方法，其特征為還包括將泵偶聯(lián)流道上的步驟。
32.權(quán)利要求30的方法，其特征為還包括用導(dǎo)熱橋?qū)⒓訜嵩土鞯肋B接起來的步驟。
全文摘要
一種具有增強排熱能力的熱噴墨打印機(1)及其裝配方法。該熱噴墨打印機包括一個適宜將油墨體(240)保持在其內(nèi)的熱噴墨打印頭。用來產(chǎn)生熱量以加熱油墨體的加熱元件(270a、270b)在液流上與油墨體連通。當(dāng)加熱元件使油墨體達(dá)到預(yù)定溫度時，在油墨體內(nèi)形成汽泡(260)，將墨滴(180)噴出。汽泡的存在迫使墨滴從打印機噴射在記錄媒體(30)上形成圖像。有一傳熱的排熱結(jié)構(gòu)(290)，在導(dǎo)熱上與加熱元件連通，并在液流上與油墨體連通。由加熱元件產(chǎn)生的熱量從加熱元件被傳輸?shù)脚艧峤Y(jié)構(gòu)內(nèi)，排熱結(jié)構(gòu)然后將熱交付油墨體，該油墨體可起到一個“無限”散熱器的作用。這樣排熱結(jié)構(gòu)便可改善排除由加熱元件產(chǎn)生的熱量。
文檔編號B41J2/05GK1411988SQ0214359
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
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