專(zhuān)利名稱(chēng):起泡器的制作方法
起泡器相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)與序列號(hào)為No. 11/111127的共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān),該美國(guó)專(zhuān)利 申請(qǐng)由 Anthony D. Studer,Kevin D. Almen 和 David Μ· Hagen 于 2005 年 4 月 20 日提交,題 目為METHODS AND APPARATUSES FOR USE ANDINKJET PENS,其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用合并 于此。
背景技術(shù):
在打印期間,盒中包含的墨或其他流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)噴嘴噴射。打印質(zhì)量可能 在完全停止將墨傳輸?shù)郊堉熬烷_(kāi)始退化,而不管一些墨或流體還擱置在盒中。
圖1為依照示例實(shí)施例的包括盒的流體沉積系統(tǒng)的示意性圖示。圖2為依照示例實(shí)施例的圖1的盒的打印頭的底部平面圖。圖3為說(shuō)明依照示例實(shí)施例的在圖1的系統(tǒng)的盒的壽命期間的打印質(zhì)量的曲線 圖。圖4為依照示例實(shí)施例的圖1的盒的另一實(shí)施例的頂部透視圖。圖5為依照示例實(shí)施例的盒的剖面圖。圖6為依照示例實(shí)施例的圖4的盒的分解底部透視圖。圖7為依照示例實(shí)施例的圖4的盒的不完整底部透視圖。圖8為依照示例實(shí)施例的圖4的盒的不完整底部平面圖。圖9為依照示例實(shí)施例的圖8的盒的另一實(shí)施例的不完整底部視圖(bow and view)ο
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了流體沉積系統(tǒng)10,其被配置成將盒22提供的流體12沉積到 介質(zhì)14上。如此后將要描述的,即使當(dāng)所述盒內(nèi)的流體接近耗盡時(shí),盒22也在很長(zhǎng)的時(shí)間 段內(nèi)維持打印質(zhì)量。流體12包括液體材料,例如墨,其在介質(zhì)14上產(chǎn)生圖像。在其他應(yīng)用中,流體 12可以包括或攜帶非成像材料,其中系統(tǒng)10用來(lái)精確且準(zhǔn)確地沿著介質(zhì)14分配、分?jǐn)?(proportion)及定位材料。介質(zhì)14包括要將流體12沉積于其上的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中,介質(zhì)14包括一張 或一卷基于纖維素或基于聚合物的材料。在其他應(yīng)用中,介質(zhì)14可以包括其他結(jié)構(gòu),該其 他結(jié)構(gòu)在形狀上更多的是3維的,并且由一種或多種其他材料形成。流體沉積系統(tǒng)10通常包括 外殼16、介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18、支撐機(jī)構(gòu)20、盒22和控制 器24。介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18包括被配置成相對(duì)于流體噴射系統(tǒng)22移動(dòng)介質(zhì)14的設(shè)備。傳輸 機(jī)構(gòu)20包括一個(gè)或多個(gè)被配置成支撐流體噴射系統(tǒng)22和相對(duì)于介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18定位流體噴射系統(tǒng)22的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中,支撐機(jī)構(gòu)20被配置成當(dāng)介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18移動(dòng)介 質(zhì)14時(shí)靜止地支撐盒22。在通常稱(chēng)為頁(yè)寬陣列打印機(jī)的這種實(shí)施例中,盒22可以基本上 跨越介質(zhì)14的尺寸。在另一個(gè)實(shí)施例中,支撐機(jī)構(gòu)22被配置成相對(duì)于介質(zhì)14移動(dòng)盒22。例如,支撐機(jī) 構(gòu)20可以包括耦合到盒22并且被配置成當(dāng)介質(zhì)14被介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18移動(dòng)時(shí)沿著掃描軸 跨介質(zhì)14移動(dòng)設(shè)備22的托架。在特定應(yīng)用中,介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18可以省略,其中支撐機(jī)構(gòu) 20和盒22被配置成將流體沉積到介質(zhì)14的大部分表面上而無(wú)需移動(dòng)介質(zhì)14。盒22被配置成將流體12沉積到介質(zhì)14上。盒22包括流體儲(chǔ)存器24、過(guò)濾器26、 立管28以及打印頭60。流體儲(chǔ)存器24包括一個(gè)或多個(gè)被配置成在由噴射機(jī)構(gòu)30將流體 12沉積到介質(zhì)14上之前容納和包含流體12的結(jié)構(gòu)。在所說(shuō)明的實(shí)施例中,流體儲(chǔ)存器24 包括背壓機(jī)構(gòu)31。背壓機(jī)構(gòu)31包括一個(gè)或多個(gè)被配置成在室儲(chǔ)存器24內(nèi)產(chǎn)生背壓的結(jié) 構(gòu)。在所說(shuō)明的示例中,背壓機(jī)構(gòu)24可以包括毛細(xì)介質(zhì)(例如泡沫),該毛細(xì)介質(zhì)用于將毛 細(xì)作用力施加到打印流體上以便降低打印流體泄漏的可能性。在其他實(shí)施例中,可以采用 其他的背壓機(jī)構(gòu),例如彈簧袋(spring bag)、風(fēng)箱(bellow)或彈簧袋和氣泡發(fā)生器。過(guò)濾器26包括一個(gè)或多個(gè)被配置成在打印流體進(jìn)入立管28 之前對(duì)打印流體過(guò)濾 的機(jī)構(gòu)。過(guò)濾器26在立管28和儲(chǔ)存器24之間跨立管24且在立管24上方延伸。在一個(gè) 實(shí)施例中,過(guò)濾器28包括永久地樁固(stake)到立管28上的不銹鋼過(guò)濾篩材料。在其他 實(shí)施例中,過(guò)濾器26可以包括其他材料和/或可以以其他方式固定到立管28或跨立管28 固定。立管28包括流體通道或管道,其從過(guò)濾器26延伸到打印頭60。立管28將流體從 儲(chǔ)存器24輸送到打印頭60。此外,立管28也貯存可以被產(chǎn)生或者可以在打印期間進(jìn)入打 印頭60的空氣或其他氣體。打印頭60包括被配置成選擇性地將從儲(chǔ)存器24提供給它的流體12沉積或施加 到介質(zhì)14上的機(jī)構(gòu)。打印頭60鄰近介質(zhì)14地耦合到流體儲(chǔ)存器24。為了本公開(kāi)的目的, 術(shù)語(yǔ)“耦合”應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)部件直接或間接地彼此連結(jié)。這樣的連結(jié)可以本質(zhì)上是靜止的 或者本質(zhì)上是可移動(dòng)的。這樣的連結(jié)可以這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)部件或者所述兩個(gè)部件和 任何附加的中間部件彼此整體地形成為一個(gè)單塊體,或者所述兩個(gè)部件或所述兩個(gè)部件和 任何附加的中間部件彼此附接。這樣的連結(jié)可以本質(zhì)上是永久的或者可替換地可以本質(zhì)上 是可拆卸或可釋放的。為了本公開(kāi)的目的,短語(yǔ)“流動(dòng)(fluidly)耦合”或者處于“流體連 通”意思是兩個(gè)或更多體積連接,使得流體可以在這樣的體積之間流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中, 噴射機(jī)構(gòu)30永久地固定到儲(chǔ)存器24。在另一個(gè)實(shí)施例中,打印頭60可釋放地或者可拆卸 地耦合到儲(chǔ)存器24。打印頭60包括管芯或基底62、流體噴射器64、阻擋層66以及包括噴嘴70和起泡 器(bubbler) 72 (圖2中示出)的孔口板68。基底62通常包括被配置成支撐打印頭60的 其余元件或者用作該其余元件的底座的結(jié)構(gòu)。基底62基本上在儲(chǔ)存器24和噴射器64之 間延伸,并且包括流體饋送槽83 (圖2中虛線所示),流體通過(guò)該流體饋送槽從儲(chǔ)存器24流 到一個(gè)或多個(gè)噴射器64。在一個(gè)實(shí)施例中,基底62由硅形成。在其他實(shí)施例中,基底62可 以由聚合物材料或其他材料形成。流體噴射器64通常包括被配置成將流體噴射到介質(zhì)14上的設(shè)備。流體噴射器64通過(guò)基底62內(nèi)的開(kāi)口從儲(chǔ)存器24接收流體。流體噴射器64由基底62承載并且在基底62 上形成。噴射器64響應(yīng)于來(lái)自控制器24的控制信號(hào)選擇性地通過(guò)噴嘴70噴射流體并且 將流體12沉積到介質(zhì)14上。在一個(gè)實(shí)施例中,流體噴射器64可以包括熱電或熱阻式按需 滴定(drop-on-demand)電阻器,其響應(yīng)于接收到電流而加熱和汽化流體以便通過(guò)噴嘴70 排出剩余的流體。在另一個(gè)實(shí)施例中,流體噴射器可以包括壓阻式流體噴射設(shè)備。在又一 實(shí)施例中,流體噴射器64可以包括靜電流體噴射設(shè)備,其中響應(yīng)于靜力移動(dòng)隔板或柔性面 板以便通過(guò)噴嘴70排出流體。在另外的實(shí)施例中,流體噴射器64可以包括被配置成選擇 性地通過(guò)噴嘴70噴射諸如墨的流體的其他設(shè)備。阻擋層66包括插在基底62與孔口板36之間的一個(gè)或多個(gè)層。阻擋層66至少部 分地形成與噴嘴70相對(duì)且鄰近每個(gè)流體噴射器38并在每個(gè)流體噴射器38周?chē)牧黧w激 發(fā)室。在一個(gè)實(shí)施例中,阻擋層66可以包括在一側(cè)粘附地結(jié)合到基底62并且在另一側(cè)粘 附地結(jié)合到孔口板68的層。在另一個(gè)實(shí)施例中,阻擋層66本身可以包括在基底62與孔口 板68之間的圖案化粘合劑層。在又其他實(shí)施例中,阻擋層66可以整體地形成為一個(gè)單塊 體的一部分或者預(yù)形成為基底62的一部分或孔口板36的一部分??卓诎?8包括耦合到阻擋層66和基底62以便形成與基底62和流體噴射器64相 對(duì)的跨越由阻擋層66形成的室且在這些室之上的罩(cap)的結(jié)構(gòu)。如圖2所示,孔口板68 包括大量形成噴嘴70和起泡器72的孔徑或開(kāi)口。噴嘴70包括基本上與流體噴射器64相 對(duì)的通過(guò)孔口板42的開(kāi)口,具有受控的尺寸的流體微滴通過(guò)該開(kāi)口排出到介質(zhì)14上。在 所說(shuō)明的示例中,噴嘴70設(shè)置成兩行,其選擇性地將流體從單個(gè)儲(chǔ)存器輸送到介質(zhì)14上。噴嘴70的直徑使得在給定要從儲(chǔ)存器24輸送的流體或墨的特定表面張力的情況 下,當(dāng)流體接近幾乎耗盡時(shí)打印頭60或儲(chǔ)存器24內(nèi)的任何期望的最大背壓將仍然不足以 克服儲(chǔ)存器24內(nèi)的特定流體跨噴嘴40的開(kāi)口直徑的表面張力。換言之,噴嘴70的直徑使 得在要從儲(chǔ)存器24輸送的流體的給定特定表面張力的情況下,來(lái)自外部的空氣在盒22的 壽命期間將不被吸入或通過(guò)噴嘴70成泡狀進(jìn)入(bubble into)打印頭60的激發(fā)室或者進(jìn) 入儲(chǔ)存器24。與噴嘴70形成對(duì)照的是,起泡器72包括通過(guò)孔口板68的開(kāi)口,其尺寸被確定為 當(dāng)儲(chǔ)存器24內(nèi)的流體量接近耗盡時(shí)允許空氣響應(yīng)于增大的背壓而通過(guò)這樣的開(kāi)口被吸入 或成泡狀通過(guò)這樣的開(kāi)口。通過(guò)允許空氣成泡狀進(jìn)入立管28,起泡器72抵消背壓的增大以 便將打印質(zhì)量維持到更靠近來(lái)自盒22的墨或其他打印流體完全耗盡的時(shí)間點(diǎn)。特別地,如圖3所示,當(dāng)從儲(chǔ)存器24提取流體時(shí),立管28內(nèi)或者基底62之后的背 壓(BP)在盒22的壽命期間基本上保持相同或者逐漸增大。當(dāng)流體水平下降到充分低,使 得機(jī)構(gòu)31內(nèi)的部分飽和的流體帶充分靠近過(guò)濾器26從 而開(kāi)始與過(guò)濾器26相互作用時(shí),背 壓可能開(kāi)始隨著進(jìn)一步的流體或墨提取而更為劇烈地增大。在沒(méi)有起泡器72的情況下,背 壓的這種劇烈的增大可能導(dǎo)致在虛線代表的時(shí)間開(kāi)始的打印質(zhì)量(PQ)的降低。從虛線代 表的時(shí)間到?jīng)]有流體或墨可以從盒22中提取的時(shí)間稱(chēng)為“壽命結(jié)束(EOL)過(guò)渡”。在該過(guò) 渡期間,在盒22內(nèi)看起來(lái)存在可用的墨或流體,但是打印質(zhì)量可能是差的。盡管這種打印 質(zhì)量降低,但是不滿的用戶可能繼續(xù)使用該盒,因?yàn)樗蛩煊X(jué)盒尚未空。然而,與此同時(shí), 如果用戶丟棄該盒,那么用戶可能感覺(jué)到他或她通過(guò)不得不過(guò)早地丟棄該盒而沒(méi)有從盒得 到全部的價(jià)值。
如圖3進(jìn)一步所示,起泡器72具有背壓設(shè)定點(diǎn),使得起泡器正好在時(shí)間90之前或 者在時(shí)間90處開(kāi)始使空氣形成氣泡(bubble air)并且減輕背壓。結(jié)果,立管內(nèi)更大百分 比的流體被提取并且對(duì)于超過(guò)時(shí)間90的很長(zhǎng)的時(shí)間段維持了打印質(zhì)量,從而提供了壽命 增加的盒22。一旦立管內(nèi)的流體已經(jīng)被提取,極其少的(如果有的話)附加流體可從盒22 中提取。結(jié)果,EOL過(guò)渡大為縮短,從而向用戶提供更大的滿意度。然而,如圖3進(jìn)一步所示,當(dāng)背壓在接近盒22的壽命結(jié)束之際快速改變時(shí),但是在 背壓變得充分高以造成可察覺(jué)的打印質(zhì)量缺陷的時(shí)間之前,起泡器72開(kāi)始起泡或者允許 通過(guò)孔口板68吸入空氣。起泡器72通過(guò)利用通過(guò)起泡器72的空氣替換立管流體將立管 28排空(deprime),使得流體可以繼續(xù)被提取,直到來(lái)自立管28的流體幾乎完全耗盡或者 完全耗盡為止。結(jié)果,在其廢棄(disposal)時(shí),較少的墨擱置在盒22中,從而導(dǎo)致盒22的 更長(zhǎng)的有用壽命,并且促進(jìn)了盒22的重復(fù)利用或者更潔凈的盒22的廢棄。起泡器72進(jìn)一 步使得能夠在立管28中使用熱傳感器71 (圖1中示意性地示出)以便檢測(cè)立管28內(nèi)的流 體或墨的量,其中控制器24可以向用戶提供這樣的信息(例如在顯示器上提供低墨或墨用 完消息)。在一個(gè)實(shí)施例中,起泡器72中的每一個(gè)具有圓形截面,其直徑基于噴射的流體的 表面張力和希望的背壓設(shè)定點(diǎn)來(lái)選擇。背壓設(shè)定點(diǎn)是背壓閾值,當(dāng)被超過(guò)時(shí),其克服跨起泡 器72的開(kāi)口的流體表面張力,使得空氣開(kāi)始成泡狀通過(guò)起泡器72。例如,為了在使用具有 更大表面張力的流體的同時(shí)維持相同的背壓設(shè)定點(diǎn),起泡器72將具有更大的直徑。如此后 將參照?qǐng)D9中示出的實(shí)施例更加詳細(xì)地描述的,起泡器72可替換地可以具有伸長(zhǎng)的截面, 例如為橢圓形或矩形,這允許提供減小了直徑的起泡器72。起泡器72和噴嘴70具有這樣 的直徑或開(kāi)口 尺寸,即使得噴嘴70在盒22的壽命期間基本上抑制(inhibit)或阻止空氣 通過(guò)噴嘴70的開(kāi)口吸入,而同時(shí),起泡器72具有這樣的直徑或開(kāi)口尺寸,即使得接近盒22 的壽命結(jié)束時(shí)(在盒22內(nèi)的流體完全耗盡之前),在希望的背壓設(shè)定點(diǎn)下(例如當(dāng)背壓開(kāi) 始劇烈增大時(shí)),空氣通過(guò)孔口板68吸入或者成泡狀跨過(guò)孔口板68。如圖2進(jìn)一步所示,孔口板68包括在噴嘴70的行74和76之間的多個(gè)起泡器72。 換言之,對(duì)于跨基底62的每個(gè)流體饋送槽83以及對(duì)于每個(gè)立管28提供了多個(gè)起泡器72。 由于孔口板68包括在連續(xù)的噴嘴行74和76之間的多個(gè)起泡器72,因而起泡器72 (1)提供 了更急劇的壽命結(jié)束經(jīng)歷,(2)更魯棒,以及(3)通過(guò)跨多個(gè)起泡器位置分布起泡事件降低 了起泡對(duì)打印質(zhì)量的任何影響的可察覺(jué)性。首先,由于孔口板68對(duì)于單獨(dú)的饋送槽83或 立管28包括多個(gè)起泡器72,因而起泡器72在通過(guò)噴嘴70的每次流體排出期間通過(guò)允許更 多的空氣被引入立管28而更好地對(duì)過(guò)濾器28去濕。結(jié)果,與單個(gè)起泡器72相比,這樣的 多個(gè)起泡器72更有效地將動(dòng)態(tài)背壓穩(wěn)定化,從而更好地縮短EOL過(guò)渡并且增強(qiáng)用戶的滿意 度。第二,由于孔口板68包括多個(gè)起泡器72,因而孔口板68和起泡器72的可靠性和 魯棒性增大。特別地,由于孔口板68對(duì)于基底30的每個(gè)流體饋送槽83以及對(duì)于每個(gè)立管 28包括多個(gè)起泡器72,因而如果一個(gè)起泡器72因干化的墨或者從外部或從內(nèi)部引入的顆 粒而變得阻塞,那么功能不會(huì)完全喪失。相反地,其他起泡器72可以繼續(xù)使空氣成泡狀跨 過(guò)孔口板68以便減輕或降低背壓的增大,否則所述背壓的增大將可能降低打印質(zhì)量。第三,由于孔口板68對(duì)于單獨(dú)的饋送槽83或立管28包括多個(gè)起泡器72,因而起泡器72對(duì)打印質(zhì)量的任何影響的可察覺(jué)性降低。特別地,在一些情況下,通過(guò)起泡器72引 入的空氣有時(shí)可能阻擋墨流通過(guò)噴嘴70,造成打印缺陷或“斷續(xù)(stutter)”。由于孔口板 68包括多個(gè)起泡器72,因而通過(guò)起泡器72引入空氣可能在行74和76的多個(gè)噴嘴70上更 加隨機(jī)。由于這樣的斷續(xù)缺陷更加分散且較不均勻,因而這樣的缺陷也較不易察覺(jué)。控制器24通常包括被配置成產(chǎn)生引導(dǎo)介質(zhì)傳輸機(jī)構(gòu)18、支撐機(jī)構(gòu)20和盒22的打印頭60的操作的控制信號(hào)的處理器。為了本公開(kāi)的目的,術(shù)語(yǔ)“處理器單元”應(yīng)當(dāng)表示傳 統(tǒng)上已知的或者未來(lái)開(kāi)發(fā)的、執(zhí)行存儲(chǔ)器中包含的指令序列的處理單元。指令序列的執(zhí)行 使得處理單元執(zhí)行諸如產(chǎn)生控制信號(hào)之類(lèi)的步驟。這些指令可以從只讀存儲(chǔ)器(ROM)、大容 量存儲(chǔ)設(shè)備或其他某種持久存儲(chǔ)裝置或者計(jì)算機(jī)或處理器可讀介質(zhì)裝載到隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(RAM)中以供處理單元執(zhí)行。在其他實(shí)施例中,可以使用硬接線電路系統(tǒng)代替軟件指令 或者與軟件指令相組合以便實(shí)現(xiàn)所描述的功能??刂破?4并不限于硬件電路系統(tǒng)和軟件 的任何特定組合,也不限于處理單元執(zhí)行的指令的任何特定的源。在操作中,如箭頭88所示,控制器24從一個(gè)或多個(gè)源接收代表要在介質(zhì)14上形 成的流體12的沉積圖案或圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)。這類(lèi)數(shù)據(jù)的源可以包括諸如計(jì)算機(jī)的主機(jī)系 統(tǒng)或者與系統(tǒng)10關(guān)聯(lián)的便攜式存儲(chǔ)器讀取設(shè)備。這樣的數(shù)據(jù)信號(hào)可以沿著紅外、光、電或 者通過(guò)其他通信模式傳輸?shù)娇刂破?4。基于這樣的數(shù)據(jù)信號(hào),控制器24產(chǎn)生引導(dǎo)傳輸機(jī)構(gòu) 18移動(dòng)介質(zhì)14的、引導(dǎo)支撐機(jī)構(gòu)20對(duì)盒22的定位的(在支撐機(jī)構(gòu)20移動(dòng)設(shè)備22的那 些實(shí)施例中)并且引導(dǎo)噴射機(jī)構(gòu)30的噴射器64噴射液滴流體12的定時(shí)的控制信號(hào)。當(dāng) 儲(chǔ)存器24內(nèi)的流體下降從而接近過(guò)濾器26,使得背壓劇烈增大時(shí),起泡器72開(kāi)始引入空 氣以便抵消背壓的增大。結(jié)果,打印質(zhì)量被維持更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,并且維持到更靠近來(lái)自盒 22的流體完全耗盡的時(shí)間點(diǎn)。盡管系統(tǒng)10的盒22被示為包括單個(gè)儲(chǔ)存器24以及具有提供流體給一對(duì)或一列 噴嘴70行74、76的單個(gè)流體饋送槽83的打印頭60,但是盒22可以包括提供流體給附加的 噴嘴70行的流體饋送槽。盡管盒22被示為具有單個(gè)儲(chǔ)存器24和提供流體給兩行噴嘴70 的單個(gè)立管28,但是在另一個(gè)實(shí)施例中,盒22可以包括多個(gè)儲(chǔ)存器28,其通過(guò)不同的立管 28提供不同的流體給不同的噴嘴70行。圖4-8示出了打印盒122,其為圖1和圖2中所示打印盒22的另一實(shí)施例。如圖 4和圖5所示,盒122包括主體123、覆蓋物(cover)組件125、過(guò)濾器126以及打印頭組件 130。主體123包括形成儲(chǔ)存器124和立管128的結(jié)構(gòu)(圖5中示出)。流體儲(chǔ)存器128包 括一個(gè)或多個(gè)被配置成容納和包含打印流體的結(jié)構(gòu)。在所說(shuō)明的實(shí)施例中,流體儲(chǔ)存器124 包含背壓機(jī)構(gòu)131。背壓機(jī)構(gòu)131包括一個(gè)或多個(gè)被配置成在儲(chǔ)存器124的室內(nèi)產(chǎn)生背壓 的結(jié)構(gòu)。在所說(shuō)明的示例中,背壓機(jī)構(gòu)131包括毛細(xì)介質(zhì),例如泡沫,其用于對(duì)打印流體施 加毛細(xì)作用力以便降低打印流體泄漏的可能性。在其他實(shí)施例中,可以采用其他背壓機(jī)構(gòu), 例如彈簧袋、風(fēng)箱或彈簧袋和氣泡發(fā)生器。立管128包括在儲(chǔ)存器128和打印頭130之間延伸的流體通道或管道。立管128 將流體從儲(chǔ)存器124輸送到打印頭組件130。此外,立管128也貯存可以被產(chǎn)生或者可以在 打印期間進(jìn)入打印頭組件130的空氣或其他氣體。蓋(Iid)組件125包括蓋132和覆蓋物134。蓋132包括被配置成包含儲(chǔ)存器 124內(nèi)的打印流體的罩。在所說(shuō)明的示例中,蓋132包括在其頂側(cè)的排氣通路布置或錯(cuò)綜復(fù)雜的排氣通路以及與其底側(cè)的連通部,從而允許空氣流進(jìn)入儲(chǔ)存器124。也稱(chēng)為排氣標(biāo)簽(label)的覆蓋物134固定到蓋132之上并且覆蓋部分排氣通路。在其他實(shí)施例中,蓋132 可以省略這樣的排氣口,或者可以具有其他配置。覆蓋物134也可以具有其他配置或者可 以省略。過(guò)濾器126包括一個(gè)或多個(gè)被配置成在打印流體進(jìn)入立管128之前對(duì)打印流體過(guò) 濾的機(jī)構(gòu)。過(guò)濾器126在立管128和儲(chǔ)存器124之間跨立管128且在立管128上方延伸。 在一個(gè)實(shí)施例中,過(guò)濾器126包括永久地樁固到立管128上的不銹鋼過(guò)濾篩材料。在其他 實(shí)施例中,過(guò)濾器126可以包括其他材料和/或可以以其他方式固定到立管128或跨立管 128固定。打印頭組件130包括被配置成選擇性地將打印流體排出或噴射到打印表面上的 部件組件。在一個(gè)實(shí)施例中,打印頭組件130包括按需滴定噴墨頭組件。在一個(gè)實(shí)施例中, 打印頭組件130包括熱阻式頭組件。在其他實(shí)施例中,打印頭組件130可以包括被配置成 選擇性地將打印流體輸送或噴射到介質(zhì)上的其他設(shè)備。在所說(shuō)明的特定實(shí)施例中,打印頭組件130包括帶式自動(dòng)結(jié)合(tab)頭組件 (THA),其包括柔性電路138、密封件(encapsulate) 140、電接觸部142和打印頭160。柔性 電路138包括柔性可彎曲材料(例如一種或多種聚合物)的帶、面板或其他結(jié)構(gòu),以支撐或 包含在接觸部142與打印頭160之間延伸的電線、導(dǎo)線或跡線。柔性電路138支撐打印頭 160和接觸部142。如圖4所示,柔性電路138環(huán)繞主體123。密封件140包括一種或多種材料,其密封將打印頭160的導(dǎo)電跡線或線路與柔性 電路138的導(dǎo)電線路或跡線互連的電互連,該柔性電路138的導(dǎo)電線路或跡線連接到電接 觸部142。在其他實(shí)施例中,密封件146可以具有其他配置或者可以省略。電接觸部142與打印頭160大致正交地延伸并且包括被配置成與其中采用了盒 122的打印設(shè)備的相應(yīng)電接觸部進(jìn)行電接觸的墊。打印頭160被配置成基于從接觸部142接收的信號(hào)選擇性地噴射打印流體。如圖 6-7所示,打印頭160包括管芯或基底162、流體噴射器164、阻擋層166以及包括噴嘴170 和起泡器172(圖2中示出)的孔口板168?;?62通常包括被配置成支撐打印頭160的 其余元件或者用作該其余元件的底座的結(jié)構(gòu)?;?62基本上在立管126和噴射器164之 間延伸,并且包括流體饋送槽183 (圖7中示出),流體通過(guò)該流體饋送槽從儲(chǔ)存器124跨過(guò) 擱板(shelf) 184而流到一個(gè)或多個(gè)噴射器164。流體噴射器164通常包括被配置成將流體噴射到介質(zhì)上的設(shè)備。流體噴射器164 通過(guò)饋送槽183從儲(chǔ)存器124接收流體。流體噴射器164由基底162的擱板184承載并且 在所述擱板上形成。噴射器164響應(yīng)于從控制器24(圖1中示出)經(jīng)由擱板184上支撐的 導(dǎo)電跡線、導(dǎo)線或其他激發(fā)電路系統(tǒng)186(圖7中示出)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)選擇性地通過(guò)噴嘴 170噴射流體。在一個(gè)實(shí)施例中,流體噴射器164可以包括熱電或熱阻式按需滴定電阻器, 其響應(yīng)于接收到電流,加熱和汽化流體以便通過(guò)噴嘴170排出剩余的流體。在另一個(gè)實(shí)施 例中,流體噴射器可以包括壓阻式流體噴射設(shè)備。在又一實(shí)施例中,流體噴射器164可以 包括靜電流體噴射設(shè)備,其中響應(yīng)于靜力而移動(dòng)隔板或柔性面板以便通過(guò)噴嘴170排出流 體。在又一實(shí)施例中,流體噴射器164可以包括被配置成選擇性地通過(guò)噴嘴170噴射諸如 墨的流體的其他設(shè)備。
阻擋層166包括插在基底162與孔口板168之間的一個(gè)或多個(gè)層。阻擋層166至 少部分地形成鄰近每個(gè)流體噴射器164并在每個(gè)流體噴射器164周?chē)募ぐl(fā)室188。在一 個(gè)實(shí)施例中,阻擋層166可以包括在一側(cè)粘附地結(jié)合到基底162并且在另一側(cè)粘附地結(jié)合 到孔口板168的層。在另一個(gè)實(shí)施例中,阻擋層166可以包括在基底162與孔口板168之 間的圖案化粘合劑層。在又其他實(shí)施例中,阻擋層166可以整體地形成為一個(gè)單塊體的一 部分或者預(yù)形成為基底162的一部分或孔口板168的一部分。盡管阻擋層166被公開(kāi)為具 有圖7中所示的圖案,但是在另一個(gè)實(shí)施例中,阻擋層(combat or layer) 166可以具有其 他的圖案、布置或架構(gòu)??卓诎?68包括耦合到阻擋層166和基底162以便形成與基底162和流體噴射器 164相對(duì)的跨越由阻擋層166形成的室188且在這些室之上的罩的結(jié)構(gòu)。如圖6和圖7所 示,孔口板168包括大量形成噴嘴170和起泡器172的孔徑或開(kāi)口。噴嘴170包括基本上 與流體噴射器164相對(duì)的通過(guò)孔口板168的開(kāi)口,具有受控的尺寸的流體微滴通過(guò)所述開(kāi) 口噴射排出。與打印頭60的噴嘴70 (圖2中示出)一樣,噴嘴170的直徑使得在給定要從 儲(chǔ)存器124(圖5中示出)輸送的流體或墨的特定表面張力的情況下,當(dāng)流體接近幾乎耗盡 時(shí)打印立管128或儲(chǔ)存器124內(nèi)的任何期望的最大背壓將仍然不足以克服儲(chǔ)存器124內(nèi)的 特定流體跨噴嘴170的開(kāi)口直徑的表面張力。換言之,噴嘴170的直徑使得在要從儲(chǔ)存器 124輸送的流體的給定特定表面張力的情況下,來(lái)自外部的空氣在盒122的壽命期間將不 被吸入或通過(guò)噴嘴70成泡狀進(jìn)入打印頭60的激發(fā)室或者進(jìn)入儲(chǔ)存器24。與噴嘴170形成對(duì)照的是,起泡器172包括通過(guò)孔口板168的開(kāi)口,其尺寸被確定 為在儲(chǔ)存器124內(nèi)的流體量接近耗盡時(shí)允許空氣響應(yīng)于增大的背壓而通過(guò)這樣的開(kāi)口被 吸入或成泡狀通過(guò)這樣的開(kāi)口。通過(guò)允許空氣成泡狀進(jìn)入立管 128,起泡器172抵消背壓的 增大以便將打印質(zhì)量維持到更靠近來(lái)自盒122的墨或其他打印流體完全耗盡的時(shí)間點(diǎn)。特別地,如圖3所示,當(dāng)從儲(chǔ)存器124提取流體時(shí),盒122內(nèi)的背壓在盒122的壽 命期間基本上保持相同或者逐漸增大。當(dāng)流體水平下降到充分低,使得機(jī)構(gòu)131內(nèi)的部分 飽和的流體帶充分靠近過(guò)濾器126從而開(kāi)始與過(guò)濾器126相互作用時(shí),背壓可能開(kāi)始隨著 進(jìn)一步的流體或墨提取而更劇烈地增大。在沒(méi)有起泡器172的情況下,即使盒看起來(lái)并不 為空,背壓的這種劇烈的增大也可能導(dǎo)致嚴(yán)重的打印質(zhì)量缺陷。然而,如圖3進(jìn)一步所示,當(dāng)背壓在接近盒122的壽命結(jié)束之際快速改變時(shí),但是 在背壓變得充分高以造成可察覺(jué)的打印質(zhì)量缺陷的時(shí)間之前,起泡器172開(kāi)始起泡或者允 許通過(guò)孔口板168吸入空氣。起泡器172通過(guò)利用通過(guò)起泡器172的空氣替換立管流體而 將立管128排空,使得流體可以繼續(xù)被提取,直到來(lái)自盒122的流體幾乎完全耗盡或者完全 耗盡為止。結(jié)果,所述EOL過(guò)渡降低。此外,在其廢棄時(shí),更少的墨擱置在盒122中,從而導(dǎo) 致盒122的更長(zhǎng)的有用壽命,并且促進(jìn)了盒122的重復(fù)利用或者更潔凈的盒122的廢棄。在一個(gè)實(shí)施例中,起泡器172中的每一個(gè)具有圓形截面,其直徑基于噴射的流體 的表面張力和希望的背壓設(shè)定點(diǎn)來(lái)選擇。背壓設(shè)定點(diǎn)是背壓閾值,當(dāng)被超過(guò)時(shí),其克服流體 跨起泡器172的開(kāi)口的表面張力,使得空氣開(kāi)始成泡狀通過(guò)起泡器172。在其他實(shí)施例中, 起泡器172可以具有其他形狀。例如,在另一個(gè)實(shí)施例中,起泡器172可以是伸長(zhǎng)的,例如 為橢圓形或矩形,這允許提供減小了直徑的起泡器172。起泡器172和噴嘴170可以具有 其他直徑或開(kāi)口尺寸,使得噴嘴170在盒122的壽命期間基本上抑制或阻止空氣通過(guò)噴嘴170的開(kāi)口被吸入,而同時(shí),起泡器172具有這樣的直徑或開(kāi)口尺寸,即使得接近盒122的壽 命結(jié)束時(shí)(在盒22內(nèi)的流體完全耗盡之前),當(dāng)背壓開(kāi)始劇烈增大時(shí),空氣通過(guò)孔口板168 吸入或者成泡狀跨過(guò)孔口板168。圖8為打印頭130的底部平面圖,其示出包括基底162內(nèi)的流體填充槽183并且進(jìn) 一步用虛線示意性地示出流體噴射器164。如圖8進(jìn)一步所示,孔口板68包括噴嘴170的 行 174A、176A,行 174BU76B 以及行 174C、176C。行 174A、176A,行 174BU76B 以及行 174C、 176C的每一對(duì)與不同的儲(chǔ)存器124、不同的關(guān)聯(lián)饋送管126和不同的關(guān)聯(lián)饋送槽183流動(dòng) 耦合且流體連通。結(jié)果,噴嘴170的行174A、176A,行174B、176B以及行174C、176C的每一 對(duì)可以輸送不同的流體。例如,在一個(gè)實(shí)施例中,噴嘴170的不同行輸送不同顏色的墨,例 如青色、品紅色和黃色的墨。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述三對(duì)噴嘴170行可以輸送其他流體。
如圖8進(jìn)一步所示,在每對(duì)噴嘴170行之間提供了多個(gè)起泡器172。對(duì)于跨基 底162的每個(gè)流體饋送槽183A、183B、183C并且對(duì)于每個(gè)關(guān)聯(lián)的立管128提供多個(gè)起泡器 172。特別地,起泡器172被定位成與饋送槽183A、183B、183C相對(duì)。依照一個(gè)實(shí)施例,起泡 器172被定位成直接與立管128和過(guò)濾器126 (圖5中示出)相對(duì)。結(jié)果,穿過(guò)起泡器172 的進(jìn)來(lái)的空氣更可能進(jìn)入立管128而不是被捕獲或者附著到立管126與基底162之間的其 他壁,例如圖5中示出的壁191。由于孔口板168包括在連續(xù)的噴嘴行174A、176A,行174B、176B以及行174C、176C 之間的多個(gè)起泡器172,因而起泡器172(1)提供了更急劇的壽命結(jié)束經(jīng)歷,(2)更魯棒,并 且(3)降低了起泡對(duì)打印質(zhì)量的任何影響的可察覺(jué)性。首先,由于孔口板168對(duì)于單獨(dú)的 饋送槽183A、183B、183C或立管128包括多個(gè)起泡器172,因而起泡器172在通過(guò)噴嘴170 的每次流體排出期間通過(guò)允許更多的空氣被引入立管128而更好地對(duì)過(guò)濾器128去濕。結(jié) 果,與單個(gè)起泡器172相比,這樣的多個(gè)起泡器172更有效地將動(dòng)態(tài)背壓穩(wěn)定化,從而允許 在經(jīng)歷打印缺陷之前可以使用更大百分比的流體。第二,由于孔口板168包括多個(gè)起泡器172,因而孔口板168和起泡器172的可靠 性和魯棒性增大。特別地,由于孔口板168對(duì)于基底162的每個(gè)流體饋送槽183A、183B、183C 以及對(duì)于每個(gè)立管128包括多個(gè)起泡器172,因而如果一個(gè)起泡器712因干化的墨或者從外 部或從內(nèi)部引入的顆粒而變得阻塞,那么功能不會(huì)完全喪失。相反地,其他起泡器172可以 繼續(xù)使空氣成泡狀跨過(guò)孔口板168以便減輕或降低背壓的增大,否則所述背壓的增大將可 能降低打印質(zhì)量。第三,由于孔口板168對(duì)于單獨(dú)的饋送槽183A、183B、183C或立管128包括多個(gè)起 泡器172,因而起泡器172對(duì)打印質(zhì)量的任何影響的可察覺(jué)性降低。特別地,在一些情況下, 通過(guò)起泡器172引入的空氣有時(shí)可能阻擋墨流通過(guò)噴嘴170,造成打印缺陷或“斷續(xù)”。由 于孔口板168包括多個(gè)起泡器172,因而通過(guò)起泡器172引入空氣可能在行174A、176A,行 174BU76B以及行174C、176C的多個(gè)噴嘴170上更加隨機(jī)。由于這樣的斷續(xù)缺陷更加分散 且較不均勻,因而這樣的缺陷也較不易察覺(jué)。依照一個(gè)實(shí)施例,起泡器172具有非均勻或變化的間距(起泡器172的間隔或密 度)。在一個(gè)實(shí)施例中,鄰近較不頻繁地使用的那些噴嘴170的起泡器172具有較小的間距 (更大的密度)。結(jié)果,穿過(guò)這樣的起泡器的進(jìn)來(lái)的空氣不太可能干擾或阻擋流體或墨流到 附近的噴嘴170。
依照一個(gè)實(shí)施例,阻擋層166具有大約13um與大約15um之間的以及標(biāo)稱(chēng)值大約14um的厚度或高度。流體饋送槽183A-183C中的每一個(gè)具有大約IOOum與大約150um之 間的寬度。流體或墨通過(guò)噴嘴170噴射并且以大約30達(dá)因/厘米(dyn/cm)(彩墨)與大 約45達(dá)因/厘米(黑墨)之間的表面張力打印。噴嘴170中的每一個(gè)具有大約7μπι到大 約22 μ m之間的直徑以及大約85um(每立方英寸300噴嘴(npci))或42um(600npci)的間 距。起泡器172中的每一個(gè)具有大約20到40 μ m(較低的尺寸用于彩墨并且較大的尺寸用 于黑墨)的直徑以及大約300 μ m的間距。在其他實(shí)施例中,這樣的部件可以具有其他尺寸 或值。圖9示出了盒222和打印頭260,其為盒22和打印頭60的另一實(shí)施例。除了盒 222包括代替起泡器172的起泡器272和273之外,盒222基本上與盒122相同。盒222的 所有剩余元件與盒122的那些元件相同,并且在參照?qǐng)D4-8的描述中示出。如圖9所示,與 具有圓形截面的起泡器172形成對(duì)照的是,起泡器272和273具有伸長(zhǎng)的截面。起泡器272 具有矩形截面。起泡器273具有橢圓形截面。由于起泡器272、273具有伸長(zhǎng)的截面,因而起泡器272、273 (1)可以具有更小的 寬度,(2)可以具有可調(diào)節(jié)的長(zhǎng)度而不影響背壓設(shè)定點(diǎn)并且(3)更好地阻擋污染物。首先, 由于起泡器272、273具有伸長(zhǎng)的截面(第一維度長(zhǎng)于第二正交維度),因而利用與具有圓 形截面的起泡器的直徑相比具有更小的寬度W的起泡器可以達(dá)到給定的氣泡壓力(對(duì)于具 有給定表面張力的流體,空氣將穿過(guò)起泡器的背壓點(diǎn))。例如,相同的氣泡壓力可以利用具 有直徑為2W的圓形截面的起泡器來(lái)實(shí)現(xiàn),可以利用寬度稍大于W的矩形伸長(zhǎng)的起泡器來(lái)實(shí) 現(xiàn),只要該起泡器的長(zhǎng)度比其寬度大得多(例如,如果L= 10xW,那么需要寬度近似為1. Iff 的矩形起泡器來(lái)實(shí)現(xiàn)與直徑為2W的圓相同的氣泡壓力)。結(jié)果,與起泡器172的寬度或直 徑(圖8中示出)相比,可以在性能類(lèi)似的同時(shí)提供具有更小寬度的起泡器272和273。由 于起泡器272、273可以更窄,因而起泡器272和273可以更容易地置于成對(duì)的噴嘴170行 之間,從而增大了制造公差。此外,這樣的成對(duì)或成列噴嘴170行可以間隔得更近,從而增 大了噴嘴密度并且放開(kāi)了設(shè)計(jì)空間。第二,起泡器272、273的長(zhǎng)度L可以幾乎與W無(wú)關(guān)地變化或調(diào)節(jié),而基本上不影響 背壓設(shè)定點(diǎn)(即空氣將開(kāi)始成泡狀通過(guò)這樣的起泡器的背壓)。特別地,背壓的公式為BP =2*表面張力*(1/L+1/W)。結(jié)果,如果L比W大得多,那么1/W項(xiàng)起支配作用并且L的變 化僅在小的程度上影響結(jié)果。如果希望的話,當(dāng)L的變化程度較大時(shí),可以通過(guò)W的相應(yīng)的 小調(diào)節(jié)以保持(1/L+1/W)項(xiàng)相同來(lái)保持準(zhǔn)確的BP設(shè)定點(diǎn)相同。結(jié)果,可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度L以便 控制或改變空氣成泡狀通過(guò)起泡器272、273的速率而基本上不影響背壓設(shè)定點(diǎn)。例如,代 替具有聯(lián)合總長(zhǎng)度為T(mén)L的多個(gè)起泡器272以實(shí)現(xiàn)通過(guò)這樣的起泡器272的希望的總空氣 流速率,可以將具有相同長(zhǎng)度TL的單個(gè)起泡器272用來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的希望的總空氣流速率。 因此,可以降低制造成本和復(fù)雜度。如上面針對(duì)提供多個(gè)起泡器72的益處所指出的,增大 總空氣流速率可以通過(guò)在盒中的流體量接近耗盡時(shí)更好地維持流體流動(dòng)和打印質(zhì)量而提 供更急劇的壽命結(jié)束經(jīng)歷。第三,由于與相應(yīng)的圓形起泡器相比,可以提供寬度W減小的起泡器272和273,因 而起泡器272和273更好地阻止或阻擋污染物的引入。起泡器272、273的減小的寬度防止 了污染物或顆粒穿過(guò)起泡器272、273,否則所述污染物或顆粒將能夠穿過(guò)具有更大直徑的圓形起泡器。結(jié)果,包括起泡器272、273的打印頭可以更少遭受由于外界污染物的引入而 引起的故障,否則所述外界污染物將可能抑制空氣的起泡,將潛在地轉(zhuǎn)移到噴射器164并 且損害噴射器164,或者將潛在地轉(zhuǎn)移到并且阻擋否則正常的噴嘴170。
盡管已經(jīng)參照示例實(shí)施例描述了本公開(kāi),但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,可以 在不脫離所要求保護(hù)的主題的精神和范圍的情況下在形式和細(xì)節(jié)上做出改變。例如,盡管 不同的示例實(shí)施例可能已經(jīng)被描述為包括提供一個(gè)或多個(gè)益處的一個(gè)或多個(gè)特征,但是可 以設(shè)想,所描述的特征可以在所描述的示例實(shí)施例中或者在其他可替換的實(shí)施例中彼此相 互交換或者可替換地可以彼此結(jié)合。由于本公開(kāi)的技術(shù)相對(duì)復(fù)雜,因而不是所有的技術(shù)變 化都是可預(yù)見(jiàn)的。參照示例實(shí)施例描述并且在以下權(quán)利要求書(shū)中闡述的本公開(kāi)顯然旨在盡 可能地寬廣。例如,除非另外明確指出,否則陳述單個(gè)特定元件的權(quán)利要求也涵蓋多 個(gè)這樣 的特定元件。
權(quán)利要求
一種裝置,包括流體儲(chǔ)存器(24,124);與所述流體儲(chǔ)存器(24,124)流體連通的噴嘴(70,170);打印頭(60,160),被配置成通過(guò)所述噴嘴(70,170)噴射來(lái)自儲(chǔ)存器(24,124)的流體;以及在所述噴嘴(70,170)之間并且與所述流體儲(chǔ)存器(24,124)連通的多個(gè)起泡器(72,172,272,273)。
2.如權(quán)利要求1的裝置,還包括在流體儲(chǔ)存器(24,124)與噴嘴(70,170)之間延伸的 立管(28,128),其中起泡器(72,172,272,273)與立管(28,128)相對(duì)。
3.如權(quán)利要求1-2中任何一項(xiàng)的裝置,其中起泡器(272,273)中的一個(gè)或多個(gè)具有伸 長(zhǎng)的截面。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的裝置,其中打印頭(60,160)包括被配置成接觸并且加 熱來(lái)自儲(chǔ)存器(24,124)的流體以便通過(guò)噴嘴(70,170)噴射來(lái)自儲(chǔ)存器(24,124)的流體 的電阻器。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的裝置,還包括板(68,168),其中噴嘴(70,170)和所述 多個(gè)起泡器(72,172,272,273)延伸通過(guò)板(68,168)。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的裝置,其中噴嘴(70,170)和起泡器(72,172,272, 273)位于相同的平面內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的裝置,其中鄰近較不頻繁地使用的那些噴嘴(70,170) 的起泡器(72,172,272,273)具有更大的密度。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的裝置,其中起泡器(72,172,272,273)在噴嘴(70, 170)之間具有非均勻密度。
9.如權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的裝置,其中噴嘴(70,170)具有被配置成在一定背壓下 抑制外部空氣成泡狀通過(guò)該噴嘴(70,170)的直徑,并且其中起泡器(72,172,272,273)具 有被配置成在該背壓下允許外部空氣成泡狀通過(guò)該起泡器(72,172,272,273)的尺寸。
10.一種方法,包括通過(guò)噴嘴(170)噴射來(lái)自盒的流體;以及通過(guò)一個(gè)或多個(gè)伸長(zhǎng)的起泡器(272,273)使外部空氣成泡狀進(jìn)入所述盒。
全文摘要
可以在噴嘴(70,170)之間提供起泡器(72,172,272,273)。這樣的起泡器(72,172,272,273)可以具有伸長(zhǎng)的截面。
文檔編號(hào)B41J2/05GK101835615SQ200880112979
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者J·R·埃利奧特, M·H·斯蒂德, O·E·伊爾迪林, V·斯梅克塔拉 申請(qǐng)人:惠普開(kāi)發(fā)有限公司