專利名稱：墨筆中的緊湊型墨液輸送的制作方法
背景技術(shù)：
噴墨打印機墨筆的物理尺寸直接影響打印機的尺寸和成本。
(墨筆也通常被稱為墨盒或噴墨打印頭組件。)在一些高端辦公室打印 機中使用的較大、較高性能的噴墨筆需要相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)和致動器來將噴 墨筆正確地定位在打印機中，這既增大了打印機的尺寸也增加了打印機 的成本。在較高性能墨筆中，墨液輸送系統(tǒng)內(nèi)的墨液過濾和壓力調(diào)整構(gòu) 件是墨筆中體積最大的構(gòu)件中的一些。這些構(gòu)件被嵌置在墨筆的主體內(nèi)， 因此，對墨筆尺寸有大部分貢獻。通過減小墨液過濾或壓力調(diào)整構(gòu)件的 尺寸，或者減小這兩者的尺寸，可顯著地減小墨筆的尺寸。


圖l是示出了噴墨打印機的框圖。圖2是示出了墨筆的一個示例性實施例的框圖。圖3是墨筆的一個示例性實施例的正視圖。圖4是圖3所示墨筆的分解透視圖。圖5是圖3和4的墨筆中墨筆主體的透視圖。圖6是圖3和4所示的墨筆沿圖7中的線6-6所取的正視剖面圖7是圖3和4所示的墨筆沿圖6中的線7-7所取的俯視剖面圖。圖8是過濾器框架的一個示例性實施例的正視圖。
圖9是常規(guī)過濾器框架的正視圖。
圖10是常規(guī)墨筆的正視圖。
具體實施例方式在努力減小較高性能、"離軸"噴墨墨筆的尺寸過程中，開 發(fā)出了本發(fā)明的實施例。因此，將對照離軸墨筆和噴墨打印機描述本發(fā) 明的示例性實施例。但是，本發(fā)明的實施例并不限于下文所示和所述的示例性墨筆或打印機?？梢詫崿F(xiàn)或?qū)嵤┢渌男问健⒓毠?jié)和實施例。因 此，以下描述不應(yīng)該被理解成限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在隨說 明書所附的權(quán)利要求書中限定。參照圖1，噴墨打印機10包括打印頭12、墨源14、泵16、打 印介質(zhì)傳送機構(gòu)18和電子打印機控制器20。圖1中的打印頭12總體上代表 一個或多個打印頭和用于將墨滴噴出到一片或一條打印介質(zhì)22上的相關(guān) 機械及電氣構(gòu)件。典型的熱噴墨打印頭包括排列有噴墨噴嘴的噴嘴板和 形成于定位在噴墨噴嘴后面的集成電路芯片上的加熱電阻(firing resistor)。噴墨噴嘴通常沿噴嘴板排成列。每個打印頭可操作地連接 于打印機控制器20和墨源14。工作時，打印機控制器20選擇性地為加熱 電阻通電，當(dāng)加熱電阻通上電時，在墨液汽化室中形成蒸汽泡，從而通 過噴嘴將墨滴噴出到打印介質(zhì)22上。在壓電打印頭中，使用壓電元件而 不是加熱電阻來從噴嘴噴出墨液。使位于噴嘴附近的壓電元件很快地變 形以通過噴嘴噴出墨液。如圖1中虛線所示，墨室24和打印頭12通常被一起容納在墨 筆26中。墨液經(jīng)過墨室24從墨源14流向打印頭12。當(dāng)墨液耗盡時允許從 遠程可再填充的墨源14更換墨液的墨筆(如墨筆26)有時被稱為"離軸" 墨筆。墨室24總體上代表墨筆26中的一個或多個墨室24，在墨液到達打 印頭12的途中經(jīng)過墨室24。例如，如下所述，墨液在到達打印頭之前可 經(jīng)過過濾器室和壓力調(diào)整器室。打印機10可包括一系列固定的墨筆26， 這些墨筆26橫跨打印介質(zhì)22的寬度?？商娲?，打印機10可包括一個或 多個在活動架上在介質(zhì)22的寬度上來回掃描的墨筆26。介質(zhì)傳送機構(gòu)18 使打印介質(zhì)22沿長度方向前進經(jīng)過打印頭。對于固定的墨筆26而言，介 質(zhì)傳送機構(gòu)18可使介質(zhì)22連續(xù)前進經(jīng)過打印頭12。對于掃描式墨筆26而 言，介質(zhì)傳送機構(gòu)18可使介質(zhì)22遞進地前進經(jīng)過墨筆26,打印每行時停 止，然后再使介質(zhì)22前進以打印下一行?？刂破?0接收來自計算機或其它主機設(shè)備28的打印數(shù)據(jù)并 將該數(shù)據(jù)處理成打印機控制信息和圖像數(shù)據(jù)?？刂破?0控制活動架(若 有的話)和介質(zhì)傳送機構(gòu)18的運動。如上所述，控制器20電連接于打印 頭12以便為加熱電阻通電以將墨滴噴出到介質(zhì)22上。通過使墨筆26和介 質(zhì)22的相對位置與墨滴的噴出相協(xié)調(diào)，控制器20根據(jù)從主機設(shè)備28接受 到的打印數(shù)據(jù)在介質(zhì)22上產(chǎn)生期望的圖像。
圖2是示出了墨筆26的一個示例性實施例的框圖。參照圖2， 墨液從獨立的墨源(未示出)經(jīng)過入口32被泵送到墨筆26中的過濾器室 30內(nèi)。墨液在流入調(diào)整器室36之前經(jīng)過過濾器室30中的過濾器34。(圖l 中的墨室24,例如，可包括圖2所示墨筆26的實施例中的過濾器室30和調(diào) 整器室36。)墨液從調(diào)整器室36流向打印頭12,如上所述，在噴頭12處 墨液可被噴出到打印介質(zhì)上。在很多噴墨打印機中，墨液流向處于稍微 負壓(真空)的打印頭以在打印頭未被啟動時控制墨液通過噴墨噴嘴的 自由流動。若沒有這樣的負壓，則墨液會從噴嘴泄露或"流涎"。因此， 室36中的壓力調(diào)整器38將室36中的壓力保持在期望的負壓范圍內(nèi)。離軸 噴墨打印領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的多種不同類型的壓力調(diào)整器可適于在 墨筆26中使用。因此，壓力調(diào)整器38—般性地代表任何合適的壓力調(diào)整 器。例如，在由Hewlett-Packard公司在市場上出售的Edgeline(安捷)
技術(shù)打印產(chǎn)品所用的墨筆中使用的彈簧嚢型壓力調(diào)整器可適于用作墨筆 26中的壓力調(diào)整器38。圖3-7示出了墨筆40的一個示例性實施例，墨筆40可用作圖1 和2的框圖中所示的墨筆26。圖3是墨筆40外部的正視圖。圖4是墨筆40 的分解透視圖。圖5是示出了墨筆主體的內(nèi)部設(shè)計的透視圖，圖6和7分別 是墨筆40的正視圖和俯視圖。首先參照圖3-4和6,墨筆40包括外部下殼 體42、外部上殼體44和外軍或帽蓋46。打印頭(未示出)被容納在下殼 體42中，使得打印頭噴嘴板48 (圖6)沿著墨筆40的底部暴露出來，以便 將墨滴50噴出到紙或其它打印介質(zhì)52 (圖6)上。如在圖6的剖面圖中最 佳可視的，墨筆40的主體54被容納在上殼體42和下殼體44中?，F(xiàn)在參照圖4-7，所示墨筆40的示例性實施例設(shè)置成接收和 噴出兩種不同的墨液。墨筆主體54被中央隔障58沿長度方向分成單元56A 和56B。圖4中墨筆40的分解透視圖是在向墨筆主體單元56A的入口側(cè)(即 單元56B的出口側(cè))內(nèi)看時觀察到的，而圖5中墨筆主體54的細節(jié)透視圖 是在向墨筆主體單元56B的入口側(cè)(即單元56A的出口側(cè))內(nèi)看時觀察到 的。墨液經(jīng)過每個墨筆主體單元56A和56B流向獨立的打印頭。當(dāng)墨筆40 安裝在打印機中時，墨液進入端口 60A和6 OB連接于離軸墨源和泵送系統(tǒng) (在圖3-7中未示出)，例如圖1的框圖中所示的墨源14和泵16。墨液被 泵送經(jīng)過進入端口 60A和60B進入相應(yīng)的過濾器室62A和62B，過濾器室62A 和62B由蓋板63A和63B封閉。
在每個過濾器室62A、 62B中，過濾器64A、 64B被支撐在過濾 器框架66A、 66B上。每個過濾器框架66A、 66B定位在室62A、 62B中，并 具有面向中央隔障58的內(nèi)側(cè)面67A、 67B和外側(cè)面68A、 68B。每個過濾器 64A、 64B被支撐在過濾器框架66A、 66B的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面67A/68A和 67A/68B上。因此，每個過濾器室62A、 62B被過濾器64A、 64B分成兩個子 室——外部/上游子室70A、 70B和內(nèi)部/下游子室72A、 72B。每個墨液進入端口60A、 60B開向過濾器室62A、 62B的外部子 室70A、 70B。經(jīng)過隔障58通向壓力調(diào)整器室76A、 76B的通道74A、 74B位 于每個過濾器室62A、 62B的一角處。位于每個過濾器框架66A、 66B—角 處的開口78A、 78B使每個通道74A、 74B暴露于內(nèi)部過濾器子室72A、 72B。 經(jīng)過進入端口60A、 60B泵入外部子室70A、 70B中的墨液穿過過濾器64A、 64B進入內(nèi)部子室72A、 72B，然后經(jīng)過開口78A、 78B和通道74A、 74B進入 調(diào)整器室76A、 76B。在圖7中箭頭80示出了從進入端口60A經(jīng)過墨筆單元 56A流向調(diào)整器室76A的墨流。內(nèi)部隔障82將A單元過濾器室62A與B單元調(diào) 整器室76B分開。內(nèi)部隔障84將B單元過濾器室62B與A單元調(diào)整器室76A 分開。每個調(diào)整器室76A、 76B中的壓力調(diào)整器86A、 86B控制經(jīng)過通 道74A、 74B從過濾器室62A、 62B進入室76A、 76B并經(jīng)過出口88A、 88B從 室76A、 76B流向相應(yīng)打印頭的墨流。每個壓力調(diào)整器86A、 86B包括，或 可操作地聯(lián)接于，流量控制閥89 (圖6和7)，該閥響應(yīng)于調(diào)整器室76A、 76B中的壓力變化打開和關(guān)閉每個通道74A、 74B。當(dāng)墨液從墨筆40噴出時， 調(diào)整器室76A或76B (或兩者)中的墨源被消耗，并且室76A、 76B內(nèi)的壓 力下降。當(dāng)室壓降低至預(yù)定低壓力閾值之下時，壓力調(diào)整器86A、 86B打 開流量控制閥89(或者允許閥89打開，若閥89被朝向打開位置偏置的話)， 從而允許來自加壓過濾器室62A、 62B的墨液進入調(diào)整器室76A、 76B。當(dāng) 足夠的墨液已進入室76A、 76B以將壓力升高至預(yù)定高壓力閾值時，壓力 調(diào)整器86A、 86B關(guān)閉流量控制閥89 (或者允許閥89關(guān)閉，若閥被朝向關(guān) 閉位置偏置的話)以停止進入室76A、 76B的墨流。上述壓力調(diào)整器和流 量控制岡是噴墨打印領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，因此，沒有詳細示出或 描述。雖然每個壓力調(diào)整器86A、 86B被大體上描繪成包括可膨脹/可收縮 嚢90A、 90B和膨脹的硬蓋92A、 92B，但是可使用任何合適的壓力調(diào)整器。 例如，如上所述，在HP (惠普)公司的Edgeline技術(shù)打印機所用的墨筆中使用的彈簧嚢型壓力調(diào)整器可適于用作墨筆40中的壓力調(diào)整器86A和 86B。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將過濾器室定位在壓力調(diào)整器室的上游并將 墨液過濾器移動到壓力調(diào)整器的上游，如圖2和3-7所示，可以充分地減 小離軸墨筆的尺寸。在墨液于壓力調(diào)整器室下游得到過濾的常規(guī)墨筆中， 使墨液移動經(jīng)過過濾器的可用壓力被限制為由打印頭中的墨滴生成器的 泵送動作所生成的壓力，通常只相當(dāng)于1-2英寸水柱。這種較低的壓力需 要較大的過濾器以允許期望流量的墨液到達打印頭。當(dāng)墨液在壓力調(diào)整 器上游得到過濾時，如本文所描述的，墨源入口壓力，通常為l-10psi (28-277英寸水柱)，可被用于驅(qū)使墨液經(jīng)過過濾器。因此，與較低壓 力的調(diào)整器室相比，過濾器室是較高壓力室。高得多的過濾器室壓力允 許用小得多的過濾器以容許期望的流量到達打印頭。在上述的Edgeline技術(shù)墨筆中，如本文所述那樣重新設(shè)置墨 筆，在仍然保持充足墨液流量的同時，將期望的過濾器面積從25cm2減小 到大約6. 5cm2,并且將墨筆在其全運動范圍上所占據(jù)的總墨筆體積減小 了多達50%。對于l-10Psi的入口壓力，已顯示，墨筆如上述的墨筆40中 6. 5cm2的過濾器允許超過100cc/分鐘的墨液流量，該流速與過濾器面積 之比超過15 (使用所述的流量和面積單位)。相反，常規(guī)的Edgeline技 術(shù)墨筆產(chǎn)生的流速與過濾器面積之比僅為大約3，這允許大約75cc/分鐘 的墨液流量經(jīng)過25cW的過濾器。通過比較圖8和9中所示的過濾器框架以及通過比較圖3和10 中所示的墨筆，可以明顯看出差異的幅度。首先參照圖8和9，圖8中示出 了過濾器框架66B，圖9中示出了來自Edgeline技術(shù)墨筆中稱為零件No. 94 的相應(yīng)常規(guī)過濾器框架。每個過濾器框架66B和94的尺寸是成比例的。不 僅過濾器框架66B中的過濾器/流動面積96比過濾器94中的過濾器/流動 面積98小得多，而且過濾器框架66B的總體尺寸只是常規(guī)過濾器框架94 總體尺寸的一個小分數(shù)。在圖3和10中成比例地示出的墨筆40和100中， 圖示了過濾器框架尺寸減小的綜合影響。參照圖3和10，圖10中所示的、 使用了圖9的過濾器框架94的常規(guī)Edgeline技術(shù)墨筆100，其幾乎兩倍于 圖3所示的、使用了上述示例性新型過濾器框架66A和66B以及示例性新型 流動配置的示例性新型墨筆40的高度，并且稍長于示例性新型墨筆40。 雖然墨液流速與過濾器面積之比會根據(jù)墨筆的墨液體積壽命、用于將墨液輸送到墨筆中的可用壓力、輸送管的尺寸、過濾器介質(zhì)的密度、以及 墨液的干凈程度和粘度而變化，但是預(yù)計在很多較大、較高性能的噴墨
墨筆中，如在Hewlett-Packard(惠普)公司的Edgel ine技術(shù)打印機中所用 的墨筆中，可以達到至少為15的墨液流速與過濾器面積之比。如在本說明書開頭所述的，各圖中所示和上文描述的示例性 實施例說明了本發(fā)明而并不限制本發(fā)明?？蓪崿F(xiàn)和實施其它形式、細節(jié) 和實施例。因此，以上描述不應(yīng)該被理解成限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明 的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于噴墨打印機的墨筆，包括墨液過濾器室(30，62A，或62B)；壓力調(diào)整器室(36，76A，或76B)，其沿著經(jīng)過墨筆的墨流路徑位于墨液過濾器室(30，62A，或62B)的下游；壓力調(diào)整器室(36，76A，或76B)中的壓力調(diào)整器(38，86A，或86B)；墨液過濾器室(30，62A，或62B)中的過濾器(34，64A，或64B)；通向墨液過濾器室(30，62A，或62B)的入口(32，60A，或60B)，其沿著墨流路徑位于過濾器(34，64A，或64B)的上游；以及從墨液過濾器室(30，62A，或62B)通向壓力調(diào)整器室(36，76A，或76B)的出口(74A或74B)，其沿著墨流路徑位于過濾器(34，64A，或64B)的下游，使得從入口(32，60A，或60B)流向出口(74A或74B)的墨液經(jīng)過過濾器(34，64A，或64B)。
2. 如權(quán)利要求1所述的墨筆，還包括打印頭(12)，該打印頭可操作地連接于壓力調(diào)整器室(36, 76A，或76B)，使得墨液能夠從壓力調(diào)整器室(36， 76A,或76B)流向打印頭(12)。
3. 如權(quán)利要求l所述的墨筆，還包括流量控制閥(89)，該流量控制閥可操作以響應(yīng)于壓力調(diào)整器室(36， 76A,或76B)中的壓力變化而打開和關(guān)閉出口 (74A或74B)。
4. 一種用于噴墨打印機的墨筆，包括第一墨液保持室(30, 62A,或62B)，其內(nèi)具有過濾器(34，64A，或64B)，過濾器(34， 64A,或64B)將第一墨液保持室(30，62A，或62B)分隔成上游子室(70A或70B)和下游子室(72A或72B);墨液入口 (32， 60A，或60B)，墨液可經(jīng)過該墨液入口 (32，60A，或60B)流入第一墨液保持室(30， 62A,或62B)的上游子室(70A或70B)內(nèi)；第一墨液保持室(30， 62A，或62B)下游的第二墨液保持室(36，76A，或76B);以及連接第一墨液保持室(30， 62A,或62B)的下游子室(72A或72B)和第二墨液保持室(36， 76A,或76B )的墨液流動通道(74A或74B)。
5. 如權(quán)利要求4所述的墨筆，還包括第二墨液保持室(36， 76A，或76B)中的壓力調(diào)整器(38, 86A，或86B);流量控制閥(89)，該流量控制閥可操作以響應(yīng)于第二墨液保持室(36， 76A，或76B)中的壓力變化而打開和關(guān)閉墨液流動通道(74A或74B);以及打印頭(12)，該打印頭位于第二墨液保持室(36， 76A,或76B)下游并且可操作地連接于第二墨液保持室(36， 76A,或76B)。
6. —種在噴墨墨筆所用的墨液輸送系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的方法，該方法包括將墨液泵入處于第一壓力下的第一室(30， 62A，或6M)中；在第一室(30, 62A，或6ZB)中過濾墨液；選擇性地允許過濾后的墨液從第一室(30， 6M，或62B)流入第二室(36， 76A,或76B)中；以及將墨液從第二室(36， 76A,或76B)中泵出到處于第二壓力下的打印頭(12),其中第二壓力小于第一壓力。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，第一壓力處于l-10psi的范圍內(nèi)，第二壓力處于1-2英寸水柱的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，第一壓力處于1-10psi的范圍內(nèi)并且第一室(30， 62A，或62B)中的過濾墨液包括處于至少比以ci^為單位測量的、墨液被過濾時所經(jīng)過的面積大15倍的以cc/分鐘為單位測量的流速下的過濾墨液。
9. 一種用于獨立地噴出兩種墨液的墨筆，該墨筆包括第一墨液過濾器室(62A),其位于墨液不可滲透的隔障(58)的第一側(cè)；第一墨液過濾器室(62A)中的第一過濾器(64A);第二墨液過濾器室(62B),其位于與隔障(58)第一側(cè)相對的隔障(58)第二側(cè)；第二墨液過濾器室(62B)中的第二過濾器(64B);第一壓力調(diào)整器室(76A)，其位于隔障(58)的第二側(cè)；第一壓力調(diào)整器室(76A)中的壓力調(diào)整器(86A);第二壓力調(diào)整器室(76B)，其位于隔障(58)的第一側(cè)；第二壓力調(diào)整器室(76B)中的壓力調(diào)整器(86B);位于第一過濾器(64A)上游的笫一墨液入口 (60A),墨液可經(jīng)過該第一墨液入口 (60A)進入第一墨液過濾器室(62A);位于第一過濾器(64B)上游的第二墨液入口 (60B)，墨液可經(jīng)過該第二墨液入口 (60B)進入第二墨液過濾器室(62B);穿過隔障(58 )的第一墨液流動通道(74A),其將第一墨液過濾器室(62A)與第一壓力調(diào)整器室(76A)相連接，第一墨液流動通道(74A)位于第一過濾器(64A)的下游；穿過隔障(58)的第二墨液流動通道(74B)，其將第二墨液過濾器室(62B)與第二壓力調(diào)整器室(76B)相連接，第二墨液流動通道(74B)位于第二過濾器(64B)的下游；第一流量控制閥(89),其可操作以響應(yīng)于第一壓力調(diào)整器室(76A)中的壓力變化而打開和關(guān)閉第一墨液流動通道(74A);第二流量控制閥(89)，其可操作以響應(yīng)于第二壓力調(diào)整器室(76B)中的壓力變化而打開和關(guān)閉第二墨液流動通道(74B);第一打印頭(12)，其位于第一壓力調(diào)整器室(76A)下游并且可操作地連接于第一壓力調(diào)整器室(76A);以及第二打印頭(12),其位于第二壓力調(diào)整器室(76B)下游并且可操作地連接于第二壓力調(diào)整器室(76B)。
10.如權(quán)利要求9所述的墨筆，其中第一墨液過濾器室(62A)和第二壓力調(diào)整器室(76B)沿著隔障(58)的第一側(cè)在縱向上彼此相鄰但又彼此流體隔離，并且第二墨液過濾器室(62B)和第一壓力調(diào)整器室(76A)沿著隔障(58)的第二側(cè)在縱向上彼此相鄰但又彼此流體隔離；以及第一墨液過濾器室(62A)和第二墨液過濾器室(62B)橫跨隔障(58)在橫向上彼此相鄰，并且第一壓力調(diào)整器室(76A)和第二壓力調(diào)整器室(76B)橫跨隔障(58)在橫向上彼此相鄰。
全文摘要
在一個實施例中，一種用于噴墨打印機的墨筆包括墨液過濾器室(30，62A，或62B)；壓力調(diào)整器室(36，76A，或76B)，其沿著經(jīng)過墨筆的墨流路徑位于墨液過濾器室(30，62A，或62B)的下游；壓力調(diào)整器室(36，76A，或76B)中的壓力調(diào)整器(38，86A，或86B)；墨液過濾器室(30，62A，或62B)中的過濾器(34，64A，或64B)；通向墨液過濾器室(30，62A，或62B)的入口(32，60A，或60B)，其沿著墨流路徑位于過濾器(34，64A，或64B)的上游；以及從墨液過濾器室(30，62A，或62B)通向壓力調(diào)整器室(36，76A，或76B)的出口(74A或74B)，其沿著墨流路徑位于過濾器(34，64A，或64B)的下游，使得從入口(32，60A，或60B)流向出口(74A或74B)的墨液經(jīng)過過濾器(34，64A，或64B)。
文檔編號B41J2/175GK101668637SQ200880013252
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者C·L·馬利克, M·A·德夫里斯, P·M·海恩斯, R·J·恩德爾 申請人:惠普開發(fā)有限公司