專利名稱：用于噴墨打印頭的通風口的制作方法
用于噴墨打印頭的通風口技術(shù)領(lǐng)域
下面描述的裝置和方法涉及噴墨成像裝置，以及更具體地，涉及噴墨成像裝置中 的打印頭。
背景技術(shù)：
噴墨打印機通過將液體油墨小液滴射到或“噴射”到圖像接收表面如中間轉(zhuǎn)移表 面或介質(zhì)襯底上形成打印圖像。噴墨打印的優(yōu)點包括較低的打印噪聲、每張打印頁較低的 成本和能夠打印“全色”圖像。噴墨打印機尤其包括打印頭和打印頭控制器。打印頭控制 器選擇性地將噴射信號發(fā)送至打印頭，使得打印頭內(nèi)的噴射器將液體油墨滴噴射到圖像接 收表面以形成打印圖案的至少一部分。
通常，噴墨打印頭包括多個油墨噴射器和至少一個貯存器用以存儲一定量油墨。 單色噴墨打印頭可包括單個貯存器，用以包含單種顏色油墨。全色噴墨打印頭可包括多個 貯存器，每個貯存器構(gòu)造為包含不同種顏色的油墨。例如，全色噴墨打印頭可包括四個貯存 器，每個貯存器包含四種通常用來生成全色圖像的顏色的油墨之一；即，青色、品紅、黃色和 黑色。該油墨噴射器將非常小的油墨滴噴射到圖像接收表面上。通常，100到600個單獨的 油墨噴射器形成的組通過歧管連接到單個油墨貯存器。具體地，單色打印頭可包括單組油 墨噴射器，其流體連接到單個貯存器，而全色打印頭可為每個貯存器包含單獨的油墨噴射 器組。因此，具有四個貯存器的全色打印頭可具有四組油墨噴射器，每個與不同的油墨貯存 器流體連接。
噴墨打印頭的油墨貯存器可包括貯存器通風口，其允許空氣進入和離開貯存器。 該通風口允許在貯存器填充油墨時將空氣排出該貯存器。另外，該通風口使得空氣能夠隨 著該油墨噴射器噴射油墨而進入該貯存器。所以，油墨貯存器通風口運轉(zhuǎn)以均衡該油墨貯 存器內(nèi)的空氣壓強。
通常，貯存器通風口包括通風開口，設(shè)在位于最大油墨高度上方的油墨貯存器區(qū) 域中。然而，有時，打印機可能移動或者重新放置。這些移動會使得貯存器內(nèi)的油墨移到該 通風開口并從貯存器溢出。結(jié)果，溢出的油墨成為打印損失，并且可能接觸該打印機沒有設(shè) 計為接觸油墨的部件。所以，需要更進一步的噴墨貯存器通風解決方案。發(fā)明內(nèi)容
開發(fā)出一種噴墨打印頭，其包括油墨貯存器通風口，防止油墨通過該通風口離開 該油墨貯存器。該噴墨打印頭包括貯存器、油墨入口、通風開口和通風構(gòu)件。該貯存器含有 油墨供應(yīng)源和油墨供應(yīng)源上方的氣室。多個側(cè)壁、一上壁和一下壁限定該貯存器。該油墨 入口和通風開口形成在該多個側(cè)壁、該上壁和該下壁之一中。該通風構(gòu)件從該通風開口延 伸出，并包括設(shè)在該貯存器外部的氣室中的第一通風構(gòu)件開口、設(shè)在該油墨供應(yīng)源上方的 氣室中的第二通風構(gòu)件開口和構(gòu)造為該第一通風構(gòu)件開口與該第二通風構(gòu)件開口流體連 接的通風通道。該第二通風構(gòu)件開口設(shè)在該貯存器內(nèi)以使得該第二通風構(gòu)件開口能夠保持在該油墨供應(yīng)源上方的氣室內(nèi)而不管打印頭方位。


圖1是具有這里所述的通風口的噴墨打印頭的剖視圖。
圖2是具有這里所述的通風口的噴墨打印頭中的油墨貯存器的立體剖視圖。
圖3是圖1的具有這里所述的通風口的噴墨打印頭的剖視圖。
圖4是在顛倒的位置示出的圖1的噴墨打印頭和通風口的剖視圖。
圖5是描述具有圖1的打印頭的相變油墨打印系統(tǒng)的側(cè)視圖的框圖。具體實施方式

這里描述的通風口適用于打印機。例如，詞語“打印機”通常指的是復制裝置，通 常如打印機、傳真機、復印機和相關(guān)的多功能產(chǎn)品。盡管說明書關(guān)注噴墨打印機，但是這里 描述的通風口可用于任何含有油墨供應(yīng)源的打印機。此外，這里描述的通風口可用于使用 水性墨或相變油墨之一形成打印圖像的打印機。
參照圖1，示出噴墨打印機的打印頭100。該打印頭100通過將液體油墨滴噴射到 圖像接收表面上形成打印圖像。這里所使用的詞語“液體油墨”包括但不限于，水性墨、液體 油墨乳液、顏料墨和液相的相變油墨。該打印頭100尤其包括貯存器104、油墨入口 108、許 多油墨噴射器112、通風開口 116和這里作為通風管120提供的通風構(gòu)件。該貯存器104含 有油墨供應(yīng)源124，用以利用該油墨噴射器112噴射到該圖像接收表面，該噴射器可提供為 熱油墨噴射器和/或壓電油墨噴射器，如本領(lǐng)域所公知的。當該油墨噴射器112將油墨供應(yīng) 源124降低到最低油墨高度，該貯存器104可通過該油墨入口 108填充額外的油墨，該入口 流體連接到主貯存器沈2 (圖幻。隨著該貯存器104中的油墨高度起伏，該通風管120(其 延伸穿過該通風開口 116進入該貯存器104)允許空氣進入和離開該貯存器104。下面，詳 細描述前面提到的噴墨打印頭100的每個部件。
該油墨貯存器104可包括第一對相對的側(cè)壁128、130、第二對相對的側(cè)壁132(圖 2中僅示出一個)、上壁136和下壁140，它們限定用于包含油墨供應(yīng)源124的容積。如圖2 的長度A所示，貯存器高度可由該上壁136和該下壁140之間的距離限定。另外，如圖2的 長度B所示，貯存器寬度可由側(cè)壁1 和側(cè)壁130之間的距離限定。盡管該貯存器104在 圖1-3描述為具有矩形截面，但是該貯存器104可具有任何適于包含油墨供應(yīng)源124的截 面形狀，包括，但不限于，方形、圓形和橢圓形。所以，在有些實施方式中，該上壁136、下壁 140和側(cè)壁128、130、132可以不用清楚地分辨。另外，如圖1所示，該油墨貯存器104可限 定體積中心142。延伸通過該體積中心142的平面將該貯存器104分為具有近似相同容積 的兩個區(qū)域。
該油墨入口 108形成在一個或多個該貯存器壁中。如上面提到的，該油墨入口 108 流體連接到該主貯存器沈2。當該貯存器104中的油墨供應(yīng)源124降低到最小值或者低于 最小值，該貯存器104通過該油墨入口 108從該主貯存器262接收油墨，直到該貯存器104 被填充到預定的最大油墨高度，由圖1的線C表示。該油墨入口 108可包括過濾器或屏144， 以防止雜質(zhì)進入該油墨貯存器104。
該貯存器壁128、130、132、136、140和油墨供應(yīng)源124的上表面在油墨供應(yīng)源IM上方形成氣室148。如上面提到的，該貯存器104可填充至預定最大油墨高度。當該貯存器 104填充至該最大油墨高度時，一定體積的空氣存在于油墨供應(yīng)源IM的上表面上方。這個 空氣體積稱作氣室148。如圖1所示，該氣室148的下界由油墨供應(yīng)源124的上表面限定， 該氣室148的上界由該上壁136限定。然而，取決于該貯存器104的形狀和該打印頭100 的方位，該氣室148的上界可由該貯存器壁128、130、132、136、140的任一個限定。例如，如 果該打印頭100設(shè)在傾斜表面上，該氣室148的上界可部分由側(cè)壁1 限定、部分由該上壁 136限定。另外，如果該打印頭定向在極限位置，該氣室148的上界可全部由例如側(cè)壁1 或者甚至下壁140限定。所以，該貯存器104限定該氣室148的上界的部分取決于該打印 頭100的方位。
該油墨貯存器104中的通風開口 116是形成在該貯存器壁1沘、130、132、136、140 的一個或多個中的孔，其允許該通風管120的一部分延伸進入該油墨貯存器104。如圖1和 3所示，該通風開口 116形成在該上壁136中；然而，該開口 116可形成在該貯存器壁128、 130、132、136、140中的任意一個或多個中。該通風開口 116嚙合該通風管120以形成氣密 和液密密封，其防止油墨通過該通風管120和該通風開口 116之間的聯(lián)接滲漏出該貯存器 104。例如，該通風開口 116可限定近似環(huán)形的開口以嚙合具有近似環(huán)形邊緣的通風管120。 或者，該通風開口 116可限定矩形、方形或橢圓形開口以嚙合具有適當形狀邊緣的通風管 120。
該通風管120允許空氣進入和離開該貯存器104，但是防止油墨流出該貯存器 104。如圖1和3所示，該通風管120從該通風開口 116延伸進入該貯存器104。該通風管 120包括上部開口 152、下部開口 156和通道160，其將該上部開口 152流體連接到該下部開 口 156。盡管該通道160如圖1和3所示是近似圓柱形，但是該通道160可以是任何形狀， 包括具有非線性截面的非一致性形狀。該上部開口 152是在該通道160的頂部的孔，其如 圖1-3所示暴露于空氣。在有些實施方式中，該上部開口 152可遠程設(shè)置，流體連接到通道 延伸部(未示)或附屬于該上部開口 152的其他打印機。
該下部開口 156是在該通道160底部的孔。如圖1所示，該下部開口 156近似設(shè) 在該油墨貯存器104的體積中心142、該氣室148內(nèi)。具體地，該下部開口 156可設(shè)為距該 下壁140大約一半的貯存器高度A，以及距側(cè)壁1觀、130大約一半的貯存器寬度B。在這個 位置，該下部開口 156保持在該氣室148中，而不管該打印頭100的方位。
該下部開口 156的位置防止油墨供應(yīng)源IM通過該通道160離開該貯存器104。 如圖1所示，該最大油墨高度的值限制為使得該下部開口 156能夠保持在該氣室148內(nèi)而 不管該打印頭100位置。具體地，該最大油墨高度可稍小于該貯存器104容積的一半，從而 當該下部開口 156設(shè)在該體積中心142或靠近該體積中心142時，其不接觸油墨供應(yīng)源124 而不管該打印頭100的方位。為了說明，圖1的線C、D、E和F標識該打印頭100定向為各 個不同極限位置時的最大油墨高度。具體地，線C標識當該打印頭100處于直立位置時該 油墨供應(yīng)源124的上表面。線E和F標識當該打印頭100橫向定向時該油墨供應(yīng)源124的 上表面。線D標識當該打印頭100顛倒時該油墨供應(yīng)源124的上表面，如圖4所示。對應(yīng) 該打印頭100處于顛倒位置，油墨供應(yīng)源IM可圍繞該通風管120的一部分；然而，該油墨 供應(yīng)源124的上表面保持在該下部開口 156下方以防止油墨供應(yīng)源IM流經(jīng)該通道160。
因此，不管該打印頭100的位置，該油墨供應(yīng)源IM的上表面和該下部開口 156之間都存在空氣緩沖區(qū)以防止油墨供應(yīng)源1 進入該通道160并通過該通風管120離開該貯 存器104。具體地，該打印頭100圍繞任何轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時，該下部開口 156都保持在該氣室 148中。例如，當該打印頭100在圖1的直立位置和圖4的反轉(zhuǎn)位置之間轉(zhuǎn)變時，該下部開 口 156保持在該氣室148中。
如果油墨供應(yīng)源IM接觸該下部開口 156，該通風管120防止油墨阻礙氣流通過該 通道160。如上所述，不管打印頭100的位置，該下部開口 156都保持在該氣室148中；然 而，如果該打印頭100受到嚴重的沖撞或極端的振動，油墨供應(yīng)源IM可暫時接觸該下部開 口 156。為了防止在該下部開口 156形成彎液面，其防止空氣流過該通道160，該下部開口 156的寬度或直徑超過預定值。該預定值至少部分由該油墨的表面張力確定。具體地，具有 高表面張力的油墨相比具有低表面張力的油墨得到更大的預定值。
如圖1所示，該通風管120可包括上部延伸部168，其從該通風開口 116在該上壁 136上方延伸。該上部延伸部168可連接至第二管(未示)，以便遠程設(shè)置該上部開口 152。
該通風管120可整合在傳感器探針172中，其以可去除的方式連接到該通風開口 116。如圖2所示，具有通風管120的傳感器探針172可在該貯存器104內(nèi)設(shè)置至少一個傳 感器176。該傳感器176可生成一個或多個指示該貯存器104中油墨高度的信號。例如， 該傳感器探針172可設(shè)置傳感器176以檢測油墨供應(yīng)源IM何時到達最小或最大高度。另 外，該傳感器探針172可設(shè)置傳感器176以在連續(xù)范圍上檢測該貯存器104中的油墨?；?者，該傳感器探針172可在油墨的最大高度上方設(shè)置傳感器176以檢測該氣室148的溫度。
該傳感器探針172還可在該貯存器104內(nèi)設(shè)置多部分傳感器組成的部件，稱為感 應(yīng)元件。一個或多個感應(yīng)元件可生成一個或多個指示該貯存器104內(nèi)油墨高度的信號。例 如，一對感應(yīng)元件可設(shè)在該貯存器104內(nèi)，以便當該感應(yīng)元件的一個或多個接觸油墨供應(yīng) 源124時，生成“滿”的信號，以及當該感應(yīng)元件的一個或多個不接觸油墨供應(yīng)源IM時，生 成“低”信號。另外，該一個或多個感應(yīng)元件可設(shè)置為在連續(xù)的范圍上檢測該貯存器104中 油墨高度。
該傳感器探針172包括至少一個通道180(如圖3所示)、上部部分184、下部部分 188，以及在有些實施方式中包括交叉通道192 (如圖3所示)。該至少一個通道180使得 該一個或多個感應(yīng)元件或傳感器176能夠設(shè)在該傳感器探針172內(nèi)。如圖3所示，該通道 180起自該上部部分184并在該傳感器探針172的邊緣部分或附近終止。該通道180允許 電線或引線194電氣連接到感應(yīng)元件或傳感器176，以從該油墨貯存器104延伸出而不接觸 油墨供應(yīng)源1 或該氣室148。該通道180與通道160和該交叉通道192隔開。
該交叉通道192形成在該傳感器探針172的該上部部分184和該下部部分188的 交界面。該交叉通道192將該下部開口 156與該氣室148流體連接。如圖3所示，該交叉 通道192近似垂直于通道160。具有交叉通道192的傳感器探針172的多個實施方式包括 有效下部開口 196、200，位于該交叉通道192靠近該通風管120邊緣的末端。這些下部開 口 196、200和該下部開口 156的一個或多個保持在該氣室148中而不管該打印頭100的方 位。例如，盡管該打印頭100可定向為將有效下部開口 196設(shè)為接觸油墨供應(yīng)源124，但是 有效下部開口 200和下部開口 156保持在該氣室148中、該油墨供應(yīng)源124的上表面上方， 以防止油墨通過該通道160溢出該貯存器104。
在有些實施方式中，該通風管120可將該貯存器104流體連接到空氣。在其他實施方式中，該通風管120可將該貯存器104流體連接到空氣壓強裝置(未示)，其有選擇地 將該氣室148連接到空氣、大于大氣壓的空氣壓強源和小于大氣壓的空氣壓強源。該打印 頭100可包括連接管(未示)，用以將該空氣壓強裝置連接到該上部開口 152。該空氣壓強 裝置可在該貯存器104內(nèi)保持正或者負壓。即使當該空氣壓強裝置連接到該貯存器104，該 通風管120允許該貯存器104內(nèi)的氣壓水平隨著油墨填充以及從該貯存器104噴射出而波 動。
該通風管120可連接到構(gòu)造為利用相變油墨形成打印圖像的打印頭100。如圖5 所示，相變油墨打印機250可包括油墨裝載器254、熔化裝置258、主貯存器262和介質(zhì)路徑 270。該打印機250將相變油墨噴射到在介質(zhì)路徑270上傳輸?shù)膱D像接收表面或襯底沈6。 該詞語“相變油墨”包含這樣的油墨，其以第一相或態(tài)安裝在該打印機250中，并在變成第 二相或態(tài)之后噴射到襯底266上。變成第二相或態(tài)可包括，但不限于，從固體變成液體、從 凝膠變成液體和從高粘度變成低粘度。這里使用的詞語“固體”相變油墨指的是環(huán)境溫度 下為固體而當加熱超過熔化溫度時熔化為液相的油墨。環(huán)境溫度是圍繞該打印機250的空 氣的溫度。所以，當該打印機250設(shè)施在限定的空間中時，該環(huán)境溫度可以是室溫；然而，當 該打印機250的部分(如該介質(zhì)路徑270)被例如蓋子封閉時，該環(huán)境溫度可高于室溫。熔 化溫度的示范性范圍大約70到140攝氏度；然而，某些類型的固體相變油墨的熔化溫度可 以高于或低于該示范性的溫度范圍。類似地，這里使用的詞語“凝膠基”相變油墨或“凝膠 油墨”指的是在環(huán)境溫度保持凝膠相或態(tài)并且當加熱到高于凍結(jié)或熔化溫度時熔化為液相 的油墨。示范性的膠凝溫度范圍是大約30到50攝氏度；然而，某些類型的基于凝膠的相變 油墨的膠凝溫度可高于或低于該示范性的溫度范圍。
一些油墨(包括凝膠油墨)可在打印過程中固化。可輻照固化油墨在暴露于輻照 源之后變得固化。合適的輻照源包括，但不限于，紅外、可見光和紫外光。具體地，可紫外固 化凝膠基相變油墨(這里稱作UV凝膠油墨)在暴露于紫外輻照之后變成固化。
該油墨裝載器2M含有一定量的固體或凝膠相的相變油墨。相變油墨以固體油墨 丸、固體油墨棒或一定量的凝膠基油墨提供至該油墨裝載器254。該油墨裝載器2M將該相 變油墨移動到該熔化裝置258，其將油墨的一部分熔化為液相。將該液體油墨輸送至該主貯 存器沈2，其熱連接到加熱器274，該加熱器構(gòu)造為將該主貯存器262加熱到使油墨保持在 液相的溫度。將來自該主貯存器262的液體油墨輸送到該打印頭100。具體地，油墨通過 油墨入口 108輸送至該油墨貯存器104，如圖1、3和4所示。該打印頭100可包括加熱器 278，用以將該油墨貯存器104所包含的油墨保持在液相。
該主貯存器262和該油墨貯存器104可構(gòu)造為在該打印機250 —般使用和服務(wù)期 間保持連接到該打印機250。具體地，當該油墨貯存器104中的油墨高度降到預定高度以 下，該打印機250再次用來自該主貯存器沈2的液體油墨填充該油墨貯存器104。類似地， 當該主貯存器沈2中的油墨高度降到預定高度以下，該打印機250構(gòu)造為用來自該油墨裝 載器254的額外油墨填充該主貯存器沈2。因而，在一個實施方式中，該主貯存器262和該 油墨貯存器104都不是構(gòu)造為當該打印機250消耗完油墨供應(yīng)之后替換掉的一次性的單兀。
該打印機250可構(gòu)造為利用UV凝膠油墨形成打印圖像。UV凝膠油墨在環(huán)境溫度 保持具有相對高粘度的凝膠態(tài)或相。然而，當加熱到或高于該熔化溫度，UV凝膠油墨的粘度降低，并且油墨進入液相，其適于由該打印頭112噴射。如圖5所示，構(gòu)造為噴射UV凝 膠油墨的打印機250可包括均勻化裝置282和紫外輻照源觀6。該均勻化裝置282構(gòu)造為 將UV凝膠油墨和其他類型油墨滴混合在基本上連續(xù)的區(qū)域中。具體地，該均勻化裝置282 可以是熱回流裝置，其構(gòu)造為將噴射到襯底114上的油墨加熱到將油墨滴混合在一起的溫 度。額外地或者可選地，噴射在襯底266上的UV凝膠油墨可暴露于紫外輻照源觀6，其構(gòu)造 為固化油墨。
該通風管120當連接到相變油墨打印機250時使得空氣或其他氣體能夠響應(yīng)油墨 124的溫度變化進入和離開該氣室148。具體地，該通風管120允許空氣在加熱該貯存器 104中的油墨時選出該氣室148。另外，該通風管120允許空氣響應(yīng)該貯存器104中的油墨 冷卻而進入該氣室148。
權(quán)利要求
1.一種用于將油墨有選擇地噴射到圖像接收表面的噴墨打印頭，該噴墨打印頭包括 貯存器，用以包含油墨供應(yīng)源和油墨供應(yīng)源上方的氣室，該貯存器由多個側(cè)壁、一個上壁和一個下壁限定；油墨入口，形成在該多個側(cè)壁、該上壁和該下壁之一中； 通風開口，形成在該多個側(cè)壁、該上壁和該下壁之一中；以及從該通風開口延伸出的通風構(gòu)件，該通風構(gòu)件具有設(shè)在該貯存器外部的氣室中的第一 通風構(gòu)件開口、設(shè)在該油墨供應(yīng)源上方的氣室中的第二通風構(gòu)件開口和構(gòu)造為將該第一通 風構(gòu)件開口與該第二通風構(gòu)件開口流體連接的通風通道，該第二通風構(gòu)件開口設(shè)在該貯存 器內(nèi)以使得該第二通風構(gòu)件開口能夠保持在該油墨供應(yīng)源上方的氣室內(nèi)而不管該貯存器 的方位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，該第二通風構(gòu)件開口的寬度構(gòu)造為防止在該第 二通風構(gòu)件開口形成油墨彎液面，該第二通風構(gòu)件開口的寬度至少部分由油墨供應(yīng)源的表 面張力確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，該第二通風構(gòu)件開口位于該貯存器的體積中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，進一步包括貯存器高度由該上壁和該下壁之間的距離限定，該第二通風構(gòu)件開口設(shè)為距該下壁至 少一半貯存器高度；以及貯存器寬度由第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間的距離限定，該第二通風構(gòu)件開口設(shè)為距該第 一側(cè)壁大約該貯存器寬度的一半。
全文摘要
一種用于噴墨打印頭的通風口。開發(fā)出一種噴墨打印頭，其包括油墨貯存器通風口，防止油墨通過該通風口離開油墨貯存器。該噴墨打印頭包括貯存器、油墨入口、通風開口和通風構(gòu)件。該貯存器含有油墨供應(yīng)源和油墨供應(yīng)源上方的氣室。該通風構(gòu)件從該通風開口延伸出，并包括設(shè)在該貯存器外部的氣室中的第一通風構(gòu)件開口、設(shè)在油墨供應(yīng)源上方的氣室中的第二通風構(gòu)件開口和構(gòu)造為將該第一通風構(gòu)件開口與該第二通風構(gòu)件開口流體連接的通風口通道。該第二通風構(gòu)件開口設(shè)在該貯存器內(nèi)以使得該第二通風構(gòu)件開口能夠保持在油墨供應(yīng)源上方的氣室內(nèi)而不管打印頭方位。
文檔編號B41J2/175GK102029798SQ201010503
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·保羅·普拉特 申請人:施樂公司