專利名稱：雙調(diào)節(jié)器印刷模塊的制作方法
雙調(diào)節(jié)器印刷模塊
背景技術(shù)：
噴墨式印刷設(shè)備一般以合理的成本提供高質(zhì)量圖象印刷解決方案。墨噴式印刷設(shè)備通過經(jīng)由多個(gè)噴嘴向諸如一張紙的印刷介質(zhì)上噴射墨滴來印刷圖像。噴嘴通常是以一個(gè)或多個(gè)陣列布置的，使得墨從噴嘴的適當(dāng)序列的噴射促使字符或其他圖像隨著打印頭和和印刷介質(zhì)相互之間移動(dòng)而被印刷在印刷介質(zhì)上，在特定示例中，熱噴墨(TIJ)打印頭通過使電流通過加熱元件以產(chǎn)生熱量并使啟動(dòng)室內(nèi)的一小部分流體汽化來從噴嘴噴射液滴。在另一示例中，壓電噴墨(PIJ)打印頭使用壓電材料致動(dòng)器來產(chǎn)生迫使墨滴從噴嘴出來的壓力脈沖。改善來自噴墨式印刷設(shè)備的圖像印刷質(zhì)量通常涉及解決能夠降低圖像印刷質(zhì)量的多個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)中的一個(gè)或多個(gè)。例如，顏料沉淀、空氣蓄積、溫度變化和打印頭模塊內(nèi)的顆粒蓄積可能對(duì)降低的印刷質(zhì)量和最終的打印頭模塊故障有所貢獻(xiàn)。解決這些挑戰(zhàn)的一個(gè)方法是使墨在墨輸送系統(tǒng)和打印模塊內(nèi)再循環(huán)。然而，為此目的而設(shè)計(jì)的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)的成本和尺寸通常僅適合于高端工業(yè)印刷系統(tǒng)。另外，嘗試以較低復(fù)雜性來解決成本問題的產(chǎn)品架構(gòu)通常變得與不良的性能和可靠性相關(guān)聯(lián)。


現(xiàn)在將以示例的方式參考附圖來描述本實(shí)施例，在所述附圖中:
圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的適合于結(jié)合宏觀再循環(huán)系統(tǒng)和雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊的噴墨式印刷系統(tǒng)；
圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)和雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊的方框 圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的圖示出圖2的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)中的再循環(huán)路徑的打印頭沖模和沖模載體的透視 圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的具有具有單個(gè)打印頭沖模和兩組雙壓力調(diào)節(jié)器的打印頭模塊的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)的方框 圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的圖示出圖4的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)中的用于兩個(gè)墨色彩的再循環(huán)路徑的打印頭沖模和沖模載體的透視 圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的具有具有多個(gè)打印頭沖模和多組雙壓力調(diào)節(jié)器的打印頭模塊的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)的方框 圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的用于具有雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)的輸出壓力調(diào)節(jié)器的替換設(shè)計(jì)；以及
圖8示出了根據(jù)實(shí)施例的噴墨式印刷系統(tǒng)中的再循環(huán)流體的示例性方法的流程圖。遍及各圖，相同的參考標(biāo)號(hào)指示類似但不一定相同的元件。
具體實(shí)施例方式問題和解決方案的概述
如上所述，在墨噴式印刷設(shè)備中存在與圖像印刷質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的許多挑戰(zhàn)。印刷質(zhì)量例如在噴墨式打印頭中存在墨阻塞和/或堵塞時(shí)遭受跨打印頭沖模的溫度變化等。用于這些困難的原因包括顏料沉淀、打印頭中的空氣和微粒的蓄積以及跨打印頭沖模的溫度的不適當(dāng)控制。能夠阻擋墨流動(dòng)并堵塞噴嘴的顏料沉淀在打印頭模塊的儲(chǔ)存或不使用時(shí)段期間(打印頭模塊包括一個(gè)或多個(gè)打印頭)在顏料顆粒沉淀或從墨媒介物(例如溶劑)墜落出來時(shí)發(fā)生。在噴墨式印刷中一般地優(yōu)選基于顏料的墨，因?yàn)槠渫然谌玖系哪痈咝?、耐用且持久，并且商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中的墨開發(fā)朝著更高顏料或結(jié)合劑加載和更大粒度的方向繼續(xù)。打印頭中的空氣蓄積引起也可能阻擋墨的流動(dòng)的氣泡。當(dāng)墨被暴露于空氣時(shí)，諸如在墨儲(chǔ)存器中的儲(chǔ)存期間，附加的空氣溶解到墨中。從打印頭的啟動(dòng)室噴射墨滴的后續(xù)動(dòng)作將多余空氣從墨釋放，該多余空氣作為可能阻擋墨流動(dòng)的氣泡蓄積。打印頭中的顆粒蓄積也可能妨礙墨的流動(dòng)。制造期間的污染和在操作期間來自注塑成型塑料部分的顆粒的脫落能夠?qū)е骂w粒蓄積。雖然打印頭模塊和墨輸送系統(tǒng)通常包括過濾器，但打印頭中的顆粒蓄積能夠達(dá)到最終阻塞打印頭噴嘴的水平，引起印刷質(zhì)量問題和印刷模塊故障?？绱蛴☆^沖模的表面、尤其是沿著噴嘴柱的熱差影響從噴嘴噴射的墨滴的特性，諸如液滴重量、速度和形狀。例如，較高的沖模溫度導(dǎo)致較高的液滴重量和液滴速度，而較低的沖模溫度導(dǎo)致較低的墨滴重量和速度。墨滴特性的變化負(fù)面地影響印刷質(zhì)量。因此，控制打印頭模塊中的溫度是實(shí)現(xiàn)較高印刷質(zhì)量中的重要因素，尤其是隨著噴嘴封裝密度和啟動(dòng)重復(fù)率持續(xù)增力口。墨通過打印頭模塊(“打印頭模塊”、“印刷模塊”、“打印機(jī)模塊”等遍及本文被可互換地使用)的宏觀再循環(huán)解決了這些問題，并且是競爭性噴墨式系統(tǒng)中的重要組成部分，但是其必須被結(jié)合到支持對(duì)打印機(jī)墨輸送系統(tǒng)具有最小系統(tǒng)要求的低成本產(chǎn)品的方法中。以墨的宏觀再循環(huán)為特征的一般噴墨式印刷系統(tǒng)使得能夠通過尖端的模塊外控制系統(tǒng)(即，并不是打印頭模塊本身機(jī)載的控制系統(tǒng))來實(shí)現(xiàn)此功能，該尖端模塊外控制系統(tǒng)結(jié)合了機(jī)電功能以及泵、調(diào)節(jié)器以及蓄能器。包括各種特征，諸如墨外檢測、換熱器、過濾系統(tǒng)以及用于受控反饋的壓力傳感器。在給定PU打印頭的高成本的情況下，用于這些功能的高系統(tǒng)開銷一般被認(rèn)為是適當(dāng)?shù)?，該P(yáng)IJ打印頭常常被永久性地安裝并很少替換。然而，這些系統(tǒng)的成本和尺寸僅僅適合于高端工業(yè)系統(tǒng)，并且嘗試以較低復(fù)雜性類解決成本問題的產(chǎn)品架構(gòu)通常變得與不良的性能和可靠性相關(guān)聯(lián)。此外，不具有機(jī)載壓力控制系統(tǒng)的打印頭模塊在安裝期間困擾于靈敏度，并且必須利用廣泛的初始注墨操作(primingoperation)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健水平的圖像和印刷質(zhì)量。本公開的實(shí)施例一般地通過使用在熱或壓電噴墨式(S卩，TIJ或PIJ)打印頭模塊上機(jī)載地結(jié)合的雙壓力調(diào)節(jié)器來克服在先宏觀再循環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。雙調(diào)節(jié)器控制可替換打印頭模塊中的壓力，這放松對(duì)打印機(jī)墨輸送系統(tǒng)的性能和部件規(guī)范，并導(dǎo)致質(zhì)量、可靠性、尺寸和成本方面的顯著益處。雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊的實(shí)施例使得能夠?qū)崿F(xiàn)具有成本效益的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)，其解決了對(duì)噴墨式印刷系統(tǒng)中的印刷質(zhì)量問題有所貢獻(xiàn)的各種因素，諸如打印頭內(nèi)的顏料沉淀、空氣和顆粒蓄積以及不適當(dāng)?shù)臒峥刂?。例如，宏觀再循環(huán)向模塊中提供已過濾墨的連續(xù)更新，這更新沉淀墨、降低打印頭附近的空氣和微粒水平、將墨加熱(例如，對(duì)于TIJ打印頭而言)或使墨冷卻(例如，對(duì)于PIJ打印頭而言)，并且一般改善印刷系統(tǒng)可靠性。這些益處部分地通過打印頭模塊中的輸入調(diào)節(jié)器和輸出調(diào)節(jié)器而實(shí)現(xiàn)，該輸入調(diào)節(jié)器精細(xì)地控制流入打印頭的墨的入口壓力，并且該輸出調(diào)節(jié)器精細(xì)地控制從打印頭流出的墨的出口壓力。打印頭的輸入端和輸出端之間的由雙調(diào)節(jié)器保持的負(fù)壓力差引發(fā)通過打印頭的規(guī)則墨流。墨從輸入調(diào)節(jié)器的出口流過沖模載體歧管中的墨通道至打印頭基板的背面、通過打印頭基板與沖模載體之間的間隙、并且然后通過歧管中的墨通道返回至輸出調(diào)節(jié)器的進(jìn)口。在打印頭基板后面延伸的流動(dòng)路徑可以用來通過選擇打印頭基板與物理打印頭沖模載體之間的適當(dāng)間隙而調(diào)整墨流速。另外，打印頭中的流體通道本身提供跨打印頭沖?；宓捻攤?cè)的微觀再循環(huán)路徑。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，印刷模塊包括打印頭沖模、用以調(diào)節(jié)到?jīng)_模的輸入流體壓力的輸入調(diào)節(jié)器以及用以調(diào)節(jié)來自沖模的輸出流體壓力的輸出調(diào)節(jié)器。在另一實(shí)施例中，一種方法包括在輸入調(diào)節(jié)器處接收到印刷模塊的流體。在輸入調(diào)節(jié)器與輸出調(diào)節(jié)器之間的印刷模塊內(nèi)產(chǎn)生流體壓力差。該壓力差導(dǎo)致流體從輸入調(diào)節(jié)器流過打印頭沖模并至輸出調(diào)節(jié)器。然后從輸出調(diào)節(jié)器吸取流體。在另一實(shí)施例中，印刷系統(tǒng)包括具有打印頭沖模的印刷模塊以及用以控制到和來自沖模的墨壓力的輸入調(diào)節(jié)器和輸出調(diào)節(jié)器。該系統(tǒng)還包括用以向印刷模塊輸送墨的墨源和壓力輸送機(jī)構(gòu)。印刷系統(tǒng)中的真空泵從印刷模塊吸取墨，使其返回至墨源。說明性實(shí)施例
圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的適合于結(jié)合如在本文中公開的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)和雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊的噴墨式印刷系統(tǒng)100。噴墨式印刷系統(tǒng)100包括打印頭模塊102、墨源104、泵105、安裝組件106、介·質(zhì)傳送組件108、打印機(jī)控制器110、真空泵111以及至少一個(gè)電源112，其向噴墨式印刷系統(tǒng)100的各種電部件提供功率。打印頭模塊102—般包括一個(gè)或多個(gè)過濾器和調(diào)節(jié)室104，其包含用以對(duì)墨進(jìn)行過濾的一個(gè)或多個(gè)過濾器和用以調(diào)節(jié)墨壓力的壓力調(diào)節(jié)設(shè)備?！ご蛴☆^模塊102還包括至少一個(gè)流體噴射組件114(8卩，熱或壓電打印頭114)，其具有打印頭沖模和用于通過多個(gè)孔口或墨噴嘴116朝著印刷介質(zhì)118噴射墨滴從而向印刷介質(zhì)118上進(jìn)行印刷的關(guān)聯(lián)機(jī)械和電部件。打印頭模塊102 —般還包括載體，其承載打印頭114、提供打印頭114與打印機(jī)控制器110之間的電通信，并通過載體歧管通道而提供打印頭114與墨源104之間的流體連通(fluid communication)。噴嘴116通常被布置在一個(gè)或多個(gè)柱中，使得來自噴嘴的墨的適當(dāng)序列噴射促使字符、符號(hào)和/或其他圖形或圖像隨著噴墨式打印頭組件102和印刷介質(zhì)118相互之間移動(dòng)而被印刷在印刷介質(zhì)118上。典型的熱噴墨式(TIJ)打印頭包括排列有噴嘴116的噴嘴層和在位于噴嘴后面的集成電路芯片/管芯上形成的啟動(dòng)電阻器。每個(gè)打印頭114被操作連接到打印機(jī)控制器110和墨源14。在操作中，打印機(jī)控制器110選擇性地激勵(lì)啟動(dòng)電阻器以產(chǎn)生熱量并使啟動(dòng)室內(nèi)的一小部分流體汽化，形成通過噴嘴向印刷介質(zhì)118上噴射墨滴的氣泡。在壓電(PU)打印頭中，使用壓電元件來從噴嘴噴射墨。在操作中，打印機(jī)控制
器110選擇性地激勵(lì)接近于噴嘴定位的壓電元件，促使其非?？焖俚刈冃尾⑼ㄟ^噴嘴噴射
m
O墨源104、泵105以及真空泵111 一般在印刷系統(tǒng)100內(nèi)形成墨輸送系統(tǒng)(IDS)。IDS (墨源104、泵015、真空泵111)和打印頭模塊102 —起在印刷系統(tǒng)100內(nèi)形成較大的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)，其連續(xù)地使墨向和從打印頭模塊102循環(huán)，以向模塊內(nèi)的打印頭114提供新鮮的已過濾墨。墨從墨源104通過打印頭模塊102中的室103流到打印頭114，并且經(jīng)由真空泵111再次返回。在印刷期間，提供給打印頭模塊102的墨的一部分被消耗(即，噴射)，并且較小量的墨因此被再循環(huán)而返回至墨源104。在某些實(shí)施例中，可以使用單個(gè)泵來供應(yīng)墨和使墨在IDS中再循環(huán)。因此，在這種實(shí)施例中，可以不包括真空泵111。安裝組件106相對(duì)于介質(zhì)傳送組件108對(duì)打印頭模塊102進(jìn)行定位，并且介質(zhì)傳送組件108相對(duì)于噴墨式打印頭模塊102對(duì)印刷介質(zhì)1118進(jìn)行定位。因此在打印頭模塊102與印刷介質(zhì)118之間的區(qū)域中鄰近于噴嘴116限定印刷區(qū)122。印刷系統(tǒng)100可以包括是固定的且跨越印刷介質(zhì)118的寬度的一系列打印頭模塊102或者跨越印刷介質(zhì)118的寬度來回掃描的一個(gè)或多個(gè)模塊。在掃描式打印頭組件中，安裝組件106包括用于使打印頭模塊102相對(duì)于介質(zhì)傳送組件108移動(dòng)以掃描印刷介質(zhì)118的可移動(dòng)托架。在固定或非掃描式打印頭組件中，安裝組件106相對(duì)于介質(zhì)傳送組件108將打印頭模塊102固定在規(guī)定位置處。因此，介質(zhì)傳送組件108相對(duì)于打印頭模塊102對(duì)印刷介質(zhì)118進(jìn)行定位。打印機(jī)控制器110通常包括處理器、固件以及用于與噴墨式打印頭模塊102、安裝組件106以及介質(zhì)傳送組件108通信并對(duì)其進(jìn)行控制的其他打印機(jī)電子裝置。電子控制器110從諸如計(jì)算機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)接收主機(jī)數(shù)據(jù)124，并且包括用于臨時(shí)地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)124的存儲(chǔ)器。通常，數(shù)據(jù)124被沿著電子、紅外、光學(xué)或其他信息傳輸路徑而發(fā)送到噴墨式印刷系統(tǒng)100。數(shù)據(jù)124表示例如要印刷的文檔和/或文件。同樣地，數(shù)據(jù)124形成用于噴墨式印刷系統(tǒng)100的印刷作業(yè)，并包括一個(gè)或多個(gè)印刷作業(yè)命令和/或命令參數(shù)。使用數(shù)據(jù)124，打印機(jī)控制器110控制噴墨式打印頭模塊102和打印頭114來從噴嘴116噴射墨滴。因此，打印機(jī)控制器110定義在印刷介質(zhì)118上形成字符、符號(hào)和/或其他圖形或圖像的噴射墨滴的圖案。噴射墨滴的圖案是由來自數(shù)據(jù)124的印刷作業(yè)命令和/或命令參數(shù)確定的。圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的該系統(tǒng)內(nèi)的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200和雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊102的方框圖。圖3示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖示出圖2的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200中的再循環(huán)路徑的打印頭沖模和沖模載體的透視圖。一般地參考圖2和圖3，宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200包括印刷系統(tǒng)IDS 201 (B卩，墨源104、泵105以及真空泵111)和打印頭模塊102。打印頭模塊102是雙壓力調(diào)節(jié)器模塊，其具有如圖2中所示的輸入壓力調(diào)節(jié)器202和輸出壓力調(diào)節(jié)器204。每個(gè)調(diào)節(jié)器202和204是壓力控制墨容納系統(tǒng)。還示出了被用粘合劑210粘附于沖模載體208的一部分的娃打印頭沖?；?06。沖模載體208包括歧管通道212，通過該歧管通道212，墨在調(diào)節(jié)器202和204之間向和從沖模206流動(dòng)。一般地，如圖2和3中的黑色方向箭頭所指示的，墨從打印機(jī)IDS 201通過流體互連214流入模塊102的輸入調(diào)節(jié)器202。從調(diào)節(jié)器202，墨流過歧管通道212且然后通過沖模208流入沖模狹槽213(并在印刷期間從噴嘴118出來；噴嘴未示出)，并且通過間隙215在沖模206后面流動(dòng)，間隙215充當(dāng)沖模背面旁路。如在下面更詳細(xì)地討論的，間隙215在沖模載體208與沖模206的背面之間形成，在那里，不存在用以將所選沖模肋材(即，沖模肋材207)結(jié)合到?jīng)_模載體208的粘合劑210。墨然后從沖模206流出并通過歧管通道212返回至輸出調(diào)節(jié)器204，在那之后其從打印頭模塊102流出并通過流體互連214返回至打印機(jī)IDS 201。出于舉例說明和容易描述的目的，圖2和3中所示的實(shí)施例是雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊102的基本實(shí)施方式，因?yàn)槠溥m用于單個(gè)墨色彩和通向和從單個(gè)打印頭沖模206出來的單個(gè)流體通道。因此，雖然圖2和3中所示的打印頭模塊102包括四個(gè)流體狹槽213和附加的墨通道(例如，附加歧管通道212和間隙215)，但這些并未相對(duì)于圖2和3具體地描述。然而，下面在本文中相對(duì)于圖4一6描述了具有在復(fù)雜性和多用性方面變化以使用一個(gè)或多個(gè)打印頭沖模206來管理多個(gè)墨色彩的雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊102的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200的附加示例性實(shí)施例。仍參考圖2和3，打印頭沖模206中的墨背壓是將被保持在大氣水平以下的窄范圍內(nèi)以便在使噴墨式印刷所需的打印頭壓力條件最優(yōu)化的同時(shí)避免使噴嘴注墨不足(depriming)(導(dǎo)致墨流出或墨泄漏)的基本參數(shù)。在不操作時(shí)段期間，由噴嘴中的墨的表面張力來靜態(tài)地保持此壓力。此功能可以由標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械調(diào)節(jié)器提供，諸如輸入調(diào)節(jié)器202，其通常通過使用成形金屬彈簧來向被附接于向大氣開放的室的周界的柔性膜的面積施加力、從而在集成印刷模塊中建立用于墨容納的負(fù)內(nèi)部壓力而進(jìn)行操作。樞軸點(diǎn)上的杠桿將金屬彈簧組件連接到閥，使得彈簧的偏轉(zhuǎn)能夠通過使閥與閥座配合而使閥打開或閉合。在操作期間，墨被從打印頭排出，這將墨從調(diào)節(jié)器的壓力控制墨容納系統(tǒng)排空。當(dāng)調(diào)節(jié)器中的壓力達(dá)到通過用于彈簧力的設(shè)計(jì)選擇(即，彈簧常數(shù))和柔性膜面積建立的背壓設(shè)定點(diǎn)，則閥打開并允許從通過模塊102的流體互連214被連接到輸入調(diào)節(jié)器202的進(jìn)口的打印機(jī)IDS 201中的泵105輸送墨(具有正六磅/平方英寸的典型壓力)。一旦輸送了足夠體積的墨，則彈簧擴(kuò)張并使閥閉合。調(diào)節(jié)器從全開到全閉(即，就位)位置進(jìn)行操作。在全開與全閉位置之間的位置通過調(diào)節(jié)閥本身來調(diào)整壓降，促使閥充當(dāng)流量控制元件。在圖2的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200中，到輸入調(diào)節(jié)器202的閥的進(jìn)口實(shí)現(xiàn)通過流體互連214與打印機(jī)IDS 201的流體連接，并且，調(diào)節(jié)器202的出口通過歧管208通道212被連接到打印頭沖?；?06。到輸出調(diào)節(jié)器204的進(jìn)口被經(jīng)由歧管208中的返回通道212從打印頭沖模206連接。輸入調(diào)節(jié)器202閥是常閉的，而輸出調(diào)節(jié)器204被具體地配置成使得其閥是常開的(即，用于閥桿的樞軸點(diǎn)移動(dòng)至閥座的另一側(cè)；并且，參見下面關(guān)于圖7的附加調(diào)節(jié)閥討論)。這允許輸出調(diào)節(jié)器204控制歧管208通道212的返回部分中的壓力。輸出調(diào)節(jié)器204的出口經(jīng)由真空泵111被連接到打印機(jī)ISD 201 (具有負(fù)十磅/平方英寸的典型壓力)。到輸出調(diào)節(jié)器204的出口中的止回閥216保證不能發(fā)生回流，因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥處于常開狀態(tài)。用于輸出調(diào)節(jié)器204的彈簧力K被選擇成使得背壓設(shè)定點(diǎn)略高于用于輸入調(diào)節(jié)器202的背壓設(shè)定點(diǎn)(即，負(fù)值更大)。這產(chǎn)生從輸入調(diào)節(jié)器202的出口至輸出調(diào)節(jié)器204的進(jìn)口的壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)。如圖2中所示，用于輸入調(diào)節(jié)器202設(shè)定點(diǎn)的典型值是負(fù)六英寸英寸水柱，并且用于輸出調(diào)節(jié)器204的典型設(shè)定點(diǎn)是負(fù)九英寸水柱。雖然描述和圖包括兩個(gè)泵(泵105和真空泵111)，如上所述，但假設(shè)打印機(jī)IDS 201能夠用一個(gè)或兩個(gè)泵在再循環(huán)模式下運(yùn)行。因此，在某些實(shí)施例中，可以使用單個(gè)泵來供應(yīng)墨且使墨在IDS 201中再循環(huán)。在操作期間，雙調(diào)節(jié)器202和204進(jìn)行作用以將在打印頭沖?；?08后面的背壓大致上控制在由兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)(即，-6英寸水柱和-9英寸水柱)表示的范圍，因?yàn)樵谶M(jìn)口和出口側(cè)存在通過歧管通道212的類似壓降。從非操作狀態(tài)開始，輸入調(diào)節(jié)器202被關(guān)閉，輸出調(diào)節(jié)器204打開，并且止回閥216被閉合。因此，不存在墨流，并且沖模206后面的壓力處于輸入調(diào)節(jié)器202的設(shè)定點(diǎn)(即，-6英寸水柱)。當(dāng)打印機(jī)IDS 201泵105被嚙合時(shí)，在歧管208中壓力下降，并且流動(dòng)從輸入調(diào)節(jié)器202發(fā)起。輸出調(diào)節(jié)器204閥被吸引至更接近于閥座，并且壓力在線性區(qū)域中被調(diào)節(jié)至設(shè)定點(diǎn)(即，-9英寸水柱)。同樣地，在輸入調(diào)節(jié)器202上，壓力被調(diào)節(jié)至其設(shè)定點(diǎn)(B卩，-6英寸水柱)。因此，在兩個(gè)調(diào)節(jié)器之間的歧管208中產(chǎn)生與壓力差設(shè)定點(diǎn)成比例的流速，并且可以基于歧管通道212的幾何機(jī)構(gòu)以及墨粘度以分析的方式(例如，使用哈根-泊肅葉等式)來估計(jì)。水基墨的情況下的用于流速的典型值可以在從每分鐘十毫升以下至一千毫升以上范圍內(nèi)。可以使用流道的設(shè)計(jì)來使流速相對(duì)于系統(tǒng)要求最優(yōu)化，所述設(shè)計(jì)包括流量限制器的使用。當(dāng)印刷在已經(jīng)建立再循環(huán)流之后開始時(shí)，打印頭114 (沖模206)從噴嘴116產(chǎn)生位移驅(qū)動(dòng)墨流(即，隨著墨被從墨噴嘴116噴射)，這將打印頭墨狹槽213中的壓力減小至歧管壓力以下。將此印刷流添加至現(xiàn)有進(jìn)口/出口再循環(huán)流所表示的控制體積促使輸入調(diào)節(jié)器202閥更多地打開且輸出調(diào)節(jié)器204閥更多地閉合，這減小了再循環(huán)墨流。可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成適應(yīng)一定范圍的印刷流速和再循環(huán)流速需要。此范圍可以跨越其中再循環(huán)在高度印刷時(shí)段期間完全停止的情況至其中再循環(huán)流僅略微減小的另一極端。印刷和再循環(huán)的墨流速之間的權(quán)衡與非印刷再循環(huán)流速設(shè)計(jì)點(diǎn)成比例。如果非印刷再循環(huán)流速被設(shè)計(jì)成基本上在最大印刷流速以下，則再循環(huán)流將被減小至關(guān)斷點(diǎn)。如果非印刷再循環(huán)流速被設(shè)定為基本上在印刷流速以上，則流量將減小，但是仍處于相對(duì)高的水平。除調(diào)節(jié)器202和204的設(shè)計(jì)和控制之外，與再循環(huán)流速有關(guān)的另一因素是與打印頭本身的流體相互作用，諸如流過間隙215 (B卩，沖模背面旁路)的墨的相互作用。如圖1和2中所示，沿著給定流動(dòng)路徑，墨沿著將沖模206的墨狹槽213分離的沖模肋材217的背面從一個(gè)墨狹槽213流到另一個(gè)。間隙215尺寸在空間上被控制為用于粘合接頭設(shè)計(jì)(即，其中粘合劑210將沖模載體208接合至沖模206)和用于再循環(huán)墨的流量控制(即，其中在沖模載體208與沖模206之間不存在粘合劑210)兩者的最佳規(guī)格。一般地，宏觀再循環(huán)在墨被再循環(huán)至更接近于打印頭時(shí)提供更大的益處。通常，用硅來制造打印頭沖?；?06，并且其包括被硅肋材分離的許多機(jī)械加工墨狹槽213。熱可固化粘合劑210通常被用來將肋材附接于沖模載體208，其通常由聚合物或陶瓷材料制成。多種粘合劑分配過程、材料和接頭設(shè)計(jì)是可以的，并且在本領(lǐng)域中是眾所周知的。對(duì)于有效的宏觀再循環(huán)而言，用用于墨流動(dòng)的間隙215來替換狹槽之間的粘合接頭。因此，墨沿著將兩個(gè)墨狹槽213分離的沖模肋材217的背面流過空間上受控的間隙215。用以產(chǎn)生返回路徑的其他上游布置是可能的，但是使用打印頭后面的間隙是最有效的，因?yàn)槠渥罱咏谟糜陬伭系脑O(shè)定點(diǎn)(假設(shè)噴嘴沿著與重力加速度基本上對(duì)準(zhǔn)的方向噴射墨)，并且其允許墨借助于強(qiáng)制對(duì)流而直接從打印頭沖模206去除熱量。如果由于沖模易碎性的原因而需要，則還可以在不顯著影響墨流的情況下沿著肋材217 (諸如在中點(diǎn)處)建立更小的非鄰接的粘合接頭。如上所述，具有雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊102的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200的實(shí)施例在復(fù)雜性和多用性方面改變以使用一個(gè)或多個(gè)打印頭沖模206來管理多個(gè)墨色彩。圖4示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的具有具有單個(gè)打印頭沖模206和兩組雙壓力調(diào)節(jié)器以控制兩個(gè)墨色彩的打印頭模塊102的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200的方框圖。圖5示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖示出圖4的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200中的用于兩個(gè)墨色彩的再循環(huán)路徑的打印頭沖模206和沖模載體208的透視圖。參考圖4和5，具有單個(gè)沖模206的雙色宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200以與上文關(guān)于圖2和3中所示的單色系統(tǒng)所述的相同的一般方式進(jìn)行操作。也就是說，每個(gè)墨色彩遵循由一組雙壓力調(diào)節(jié)器(即，輸入調(diào)節(jié)器202和輸出調(diào)節(jié)器204)控制的單個(gè)流體路徑。因此,如圖4和5中的黑色方向箭頭所指示的，打印機(jī)IDS 201中的墨源104通過流體互連214向打印頭模塊102提供兩個(gè)墨色彩。每個(gè)墨色彩流過單獨(dú)的輸入調(diào)節(jié)器202和歧管通道212至沖模206，并且然后至不同的成對(duì)沖模狹槽213A和213B中且在印刷期間從噴嘴116 (未示出)出來。兩個(gè)墨色彩流過在沖模206后面的各間隙215，并且然后從沖模206出來且通過單獨(dú)的返回歧管通道212返回以將輸出調(diào)節(jié)器204分離，在其之后，它們從打印頭模塊102流出并通過流體互連214返回至打印機(jī)IDS 201。圖6示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的具有多個(gè)打印頭沖模206 (具體地示出兩個(gè)沖模206)和多組雙壓力調(diào)節(jié)器(具體地示出了兩個(gè)雙調(diào)節(jié)器組)以控制兩個(gè)墨色彩的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200的方框圖。在觀看圖4一6中所示的實(shí)施例時(shí)，幾個(gè)點(diǎn)是值得注意的。要注意的一個(gè)點(diǎn)是打印頭模塊102包括用于其控制的每個(gè)墨色彩的單獨(dú)的一組雙壓力調(diào)節(jié)器(即，輸入調(diào)節(jié)器202和輸出調(diào)節(jié)器204)。因此，控制兩個(gè)墨色彩的模塊102將具有兩組雙調(diào)節(jié)器，控制三個(gè)墨色彩的模塊102將具有三組雙調(diào)節(jié)器等。此外，雖然單組雙調(diào)節(jié)器僅控制單個(gè)墨色彩，但單組雙調(diào)節(jié)器可以通過到和來自一個(gè)打印頭沖模206的單個(gè)流體路徑或通過并行地到和來自多個(gè)打印頭沖模206的多個(gè)流體路徑來控制單個(gè)墨色彩的流動(dòng)。例如，參考圖6，每個(gè)墨色彩遵循由一組雙壓力調(diào)節(jié)器(S卩，輸入調(diào)節(jié)器202和輸出調(diào)節(jié)器204)控制的多個(gè)流體路徑。因此，如圖6中的黑色方向箭頭所指示的，打印機(jī)IDS 201中的墨源104通過流體互連214向打印頭模塊102提供兩個(gè)墨色彩。每個(gè)墨色彩流過單獨(dú)的輸入調(diào)節(jié)器202。然而，根據(jù)輸入調(diào)節(jié)器202，每個(gè)墨色彩然后通過不同歧管208 (例如，208A、208B)中的通道212流到多個(gè)沖模206 (例如，206A、206B)中的每一個(gè)。雖然在圖6中僅示出了兩個(gè)沖模206，但打印頭模塊102的不同實(shí)施例可以包括附加沖模206，諸如六個(gè)、八個(gè)、十個(gè)或更多沖模206。因此，在不同實(shí)施例中，輸入調(diào)節(jié)器202可以管理單個(gè)墨色彩通過許多流體路徑到許多打印頭沖模206的流動(dòng)。每個(gè)墨色彩然后流入多個(gè)沖模206內(nèi)的不同對(duì)的沖模狹槽，并在印刷期間通過噴嘴116 (未示出)出來。兩個(gè)墨色彩通過在多個(gè)沖模206后面的各間隙215流動(dòng)并隨后通過單獨(dú)的返回歧管通道212返回以將輸出調(diào)節(jié)器204分離，在其之后，它們從打印頭模塊102流出并通過流體互連214返回至打印機(jī)IDS 201。除剛剛描述的多個(gè)沖模206和流體路徑之外，圖6中的實(shí)施例還圖示出通過打印頭本身的微型循環(huán)。圖6中不出的是室層600和噴嘴層602。如關(guān)于噴墨式打印頭一般已知的，室層600具有墨室，其剛好在墨通過形成于噴嘴層602中的噴嘴從室噴射之前存儲(chǔ)少量的墨。除通過間隙215的宏觀再循環(huán)之外，在某些實(shí)施例中，還實(shí)現(xiàn)了打印頭內(nèi)的墨的微型再循環(huán)。對(duì)于微觀再循環(huán)而言，在室(鄰近于噴嘴)與流體狹槽之間的室層600中形成微通道604。一般地，宏觀再循環(huán)系統(tǒng)中的硅沖模206后面的間隙215的使用通過在進(jìn)口和出口狹槽處提供高阻抗壓力源來增強(qiáng)通過打印頭的微觀再循環(huán)。通過宏觀再循環(huán)實(shí)現(xiàn)的典型流速可以比微觀空氣的管理或開蓋模式的控制(諸如堵塞(由于溶劑蒸發(fā))或顏料墨媒介物分離(PIVS)典型所需的高得多。另外，來自噴嘴的墨流出(drooling)能夠?qū)⒃傺h(huán)速率限制于非常低的水平。因此，使用在打印頭沖模206后面的間隙215來使用于微觀再循環(huán)的流量控制最優(yōu)化進(jìn)一步增強(qiáng)流量，并在針對(duì)諸如顏料沉淀和熱控制的其他系統(tǒng)需要的最優(yōu)化方面允許用于宏觀再循環(huán)設(shè)計(jì)的更大自由度。圖7示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于具有雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊102的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200的輸出壓力調(diào)節(jié)器204的替換設(shè)計(jì)。可以將輸入調(diào)節(jié)器202分類為常閉的“正常作用推動(dòng)器”?？梢詫⑾惹跋鄬?duì)于圖2— 6所討論的輸出調(diào)節(jié)器204描述為“反向作用推動(dòng)器”，因?yàn)殚y桿上的樞軸點(diǎn)已被移動(dòng)至閥的另一側(cè)，使得其是常開的，但彈簧仍在閥桿上進(jìn)行推動(dòng)?！胺聪蜃饔猛苿?dòng)器”設(shè)計(jì)要求到打印機(jī)泵的出口上的止回閥。可以將“反向作用推動(dòng)器”的替換稱為“反向作用提升器”，其提升閥桿而不是在閥桿上進(jìn)行推動(dòng)。這種情況下的接觸點(diǎn)移動(dòng)至閥座的另一側(cè)，使得閥被提升打開而不是推動(dòng)閉合。在這種情況下，不要求用于桿的樞軸點(diǎn)改變，并且不要求止回閥。然而，實(shí)現(xiàn)此類設(shè)計(jì)的困難增加，因?yàn)槠渑c標(biāo)準(zhǔn)輸入調(diào)節(jié)器202相比改變了調(diào)節(jié)器部件之間的相互作用。在某些調(diào)節(jié)器實(shí)施例中，可以通過在調(diào)節(jié)器室外面的作為控制參數(shù)的氣體壓力的引入來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)壓力控制方案。在以上描述中，已假設(shè)在調(diào)節(jié)器室外面的壓力是環(huán)境大氣壓力。然而，可以對(duì)外部調(diào)節(jié)器腔加壓以提供稱為初始注墨的凈化功能。可以使用室壓力來控制輸入和輸出調(diào)節(jié)器202和204兩者的閥位置。例如，在輸出調(diào)節(jié)器204的出口側(cè)上的打印機(jī)泵105被關(guān)斷的情況下，可以將輸入調(diào)節(jié)器202室加壓以打開閥，這通過迫使墨通過噴嘴而允許初始注墨功能。在另一示例中，在打印機(jī)泵105被關(guān)斷的情況下，可以調(diào)整用于輸入和輸出調(diào)節(jié)器兩者的室上的壓力，使得墨被沿著交替方向從一個(gè)調(diào)節(jié)器泵送到另一個(gè)，以提供可以有益于顏料沉淀的歧管208中的混合程度。在第三示例中，可以通過將調(diào)節(jié)器室加壓或排空以使閥完全打開來繞過一個(gè)或兩個(gè)調(diào)節(jié)器。針對(duì)輸入調(diào)節(jié)器202，施加高正壓，并且針對(duì)輸出調(diào)節(jié)器204，施加高負(fù)(近真空)壓。這些壓力施加使機(jī)載印刷模塊102調(diào)節(jié)功能脫離并要求打印機(jī)IDS 201執(zhí)行壓力調(diào)節(jié)的精確功能，這一般更加困難，但是在某些情況下可能是有利的。圖8示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在噴墨式印刷系統(tǒng)中再循環(huán)流體的示例性方法800的流程圖。方法800與上文相對(duì)于圖1一7中的圖示所討論的宏觀再循環(huán)系統(tǒng)200和雙調(diào)節(jié)器打印頭模塊102的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)。方法800在方框802處以在輸入壓力調(diào)節(jié)器處接收到印刷模塊的流體開始。流體(例如，墨)在正壓下被泵從打印機(jī)墨輸送系統(tǒng)中的墨源泵送到印刷模塊中的輸入調(diào)節(jié)器。方法800在方框804處以在輸入調(diào)節(jié)器與輸出調(diào)節(jié)器之間的輸入模塊內(nèi)產(chǎn)生流體壓力差繼續(xù)。輸入調(diào)節(jié)器具有高于輸出調(diào)節(jié)器(例如，約負(fù)九英寸水柱)流體壓力差中的負(fù)背壓設(shè)定點(diǎn)的負(fù)背壓設(shè)定點(diǎn)(例如，約負(fù)六英寸水柱)。壓力差是輸入和輸出調(diào)節(jié)器的兩個(gè)負(fù)背壓設(shè)定點(diǎn)之間的差。方法800在方框806處以使用壓力差使流體從輸入調(diào)節(jié)器流動(dòng)通過打印頭沖模且到達(dá)輸出調(diào)節(jié)器繼續(xù)。壓力差產(chǎn)生壓力驅(qū)動(dòng)流，其使流體從輸入調(diào)節(jié)器的出口流到輸出調(diào)節(jié)器的進(jìn)口。流體從輸入調(diào)節(jié)器到輸出調(diào)節(jié)器的流動(dòng)可以遵循包括在打印頭沖模后面的旁路間隙和形成于打印頭沖模頂部上的層中的微通道的流體流徑。在方法800的方框808處，在負(fù)壓下從輸出調(diào)節(jié)器吸取流體且其返回至打印機(jī)IDS中的流體源。在方法800的方框810處，流體被從形成于打印頭沖模的頂部上的噴嘴層中的噴嘴噴射出。流體的噴射在打印頭沖模中產(chǎn)生負(fù)壓，其在方框812處通過在輸入調(diào)節(jié)器中使閥更多地打開并在輸出調(diào)節(jié)器中使閥更多地閉合被補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種印刷模塊,包括: 打印頭沖模； 輸入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)到?jīng)_模的輸入流體壓力；以及 輸出調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)來自沖模的輸出流體壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的印刷模塊，還包括: 沖模載體，沖模在其背面被粘附于沖模載體；以及 旁路間隙，在沖模的背面處，用以使流體經(jīng)由沖模載體中的輸入和輸出歧管通道在沖模后面循環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的印刷模塊，還包括: 第一和第二流體狹槽，在沖模中形成； 室層，在沖模的頂側(cè)上；以及 微通道，在室層中形成以使得能夠?qū)崿F(xiàn)第一和第二狹槽中的流體流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的印刷模塊，其中，所述輸入調(diào)節(jié)器包括被配置成在外殼中的壓力下降至設(shè)定點(diǎn)壓力以下時(shí)打開的壓力受控外殼中的常閉閥。
5.如權(quán)利要求1所述的印刷模塊，其中，所述輸出調(diào)節(jié)器包括被配置成在外殼中的壓力下降至設(shè)定點(diǎn)壓力以下 時(shí)閉合的壓力受控外殼中的常開閥。
6.如權(quán)利要求5所述的印刷模塊，其中，所述輸出調(diào)節(jié)器包括用以防止到輸出調(diào)節(jié)器中的流體回流的止回閥。
7.如權(quán)利要求1所述的印刷模塊，還包括輸入和輸出流體壓力之間的壓力差，該壓力差用以產(chǎn)生從輸入調(diào)節(jié)器的出口到輸出調(diào)節(jié)器的進(jìn)口的壓力驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的印刷模塊，其中，所述輸入流體壓力是第一負(fù)壓且輸出流體壓力是比第一負(fù)壓負(fù)值更大的第二負(fù)壓。
9.一種方法，包括: 在輸入調(diào)節(jié)器處接收到印刷模塊的流體； 在輸入調(diào)節(jié)器與輸出調(diào)節(jié)器之間的印刷模塊內(nèi)產(chǎn)生流體壓力差； 使用該壓力差使流體從輸入調(diào)節(jié)器流過打印頭沖模且至輸出調(diào)節(jié)器；以及 從輸出調(diào)節(jié)器吸取流體。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，接收流體包括以正壓從流體源泵送流體。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，吸取流體包括以負(fù)壓從輸出調(diào)節(jié)器吸取流體并使吸取的流體返回至流體源。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 從在打印頭沖模的頂部上形成的噴嘴噴射流體；以及 通過在輸入調(diào)節(jié)器中使閥更多地打開并在輸出調(diào)節(jié)器中使閥更多地閉合來補(bǔ)償結(jié)果產(chǎn)生的打印頭沖模中的流體壓力的減小。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，使流體流動(dòng)包括使流體流過選自由在打印頭沖模后面的旁路間隙和在打印頭沖模頂部上的層中形成的微通道組成的組的流體流徑。
14.一種印刷系統(tǒng),包括: 印刷模塊，其具有打印頭沖模及輸入調(diào)節(jié)器和輸出調(diào)節(jié)器以控制到和來自沖模的墨壓力；墨源；以及壓力輸送機(jī)構(gòu)，用以向印刷模塊輸送墨。
15.如權(quán)利要求 14所述的印刷系統(tǒng)，還包括用以從印刷模塊吸取墨的真空泵。
全文摘要
一種印刷模塊包括打印頭沖模、用以調(diào)節(jié)到?jīng)_模的輸入流體壓力的輸入調(diào)節(jié)器以及用以調(diào)節(jié)來自沖模的輸出流體壓力的輸出調(diào)節(jié)器。一種方法包括在到印刷模塊的輸入調(diào)節(jié)器處接收流體、在輸入調(diào)節(jié)器與輸出調(diào)節(jié)器之間的印刷模塊內(nèi)產(chǎn)生流體壓力差、使用壓力差使流體從輸入調(diào)節(jié)器流過打印頭沖模并至輸出調(diào)節(jié)器并從輸出調(diào)節(jié)器吸取流體。
文檔編號(hào)B41J2/185GK103153625SQ201080069724
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者B.J.基夫, J.E.謝菲林, J.W.林, M.A.德夫里斯 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)