專利名稱：利用不飽和油墨的打印頭空氣處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印裝置，更具體地說，涉及利用不飽和油墨空氣處理的技術(shù)。
一些打印裝置使用可從打印頭單獨(dú)更換的油墨源。當(dāng)油墨源消耗完時(shí)，將其取出并換上一個(gè)新的油墨源。打印頭只是在或接近打印頭的壽命快要結(jié)束時(shí)才更換，而不是在油墨源消耗完時(shí)更換。當(dāng)一個(gè)可更換的打印頭能利用多個(gè)油墨源時(shí)，我們稱之為“半永久性”打印頭。這與一次性的打印頭相反，一次性的打印頭是隨著每一個(gè)油墨容器一起更換的。
半永久性打印頭的一個(gè)突出問題是由于缺少適當(dāng)?shù)膲毫φ{(diào)節(jié)而過早損壞。為了正確地工作，很多打印頭具有一個(gè)工作壓力范圍，該壓力范圍必須保持在小的負(fù)表壓的窄范圍內(nèi)，一般為-1到-6英寸水柱之間。表壓是指相對(duì)于大氣壓的測(cè)定的壓力。本文中的壓力指的都是表壓。如果壓力是正的，那么打印和打印裝置的存放將受到不利影響。在打印作業(yè)期間，正壓力可導(dǎo)致墨滴流出和噴射的終止。在儲(chǔ)存期間，正壓力會(huì)導(dǎo)致打印頭流出油墨。儲(chǔ)存期間流出的油墨會(huì)積累并凝固在打印頭和打印機(jī)部件上。這種凝固的油墨會(huì)永久性地?fù)p害打印頭的液滴噴射，并導(dǎo)致需要進(jìn)行昂貴的打印機(jī)修復(fù)。為了避免正壓力，打印頭利用一個(gè)內(nèi)部機(jī)構(gòu)來保持負(fù)壓力。
存在于打印頭中的空氣會(huì)影響負(fù)壓力的保持。當(dāng)打印頭最初充填油墨時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)氣泡。此外，在打印頭壽命期間空氣會(huì)因多種來源而積累，包括從外部環(huán)境中擴(kuò)散到打印頭里，而溶解的空氣逸出油墨，稱之為除氣。在環(huán)境改變期間，如溫度升高或壓力降低，打印頭里面的空氣將會(huì)與其中所包含的空氣總量成比例地膨脹。這種膨脹反作用于保持負(fù)壓的內(nèi)部機(jī)構(gòu)。打印頭內(nèi)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)可在有限的環(huán)境變化范圍內(nèi)補(bǔ)償這些環(huán)境變化。在該范圍之外，打印頭內(nèi)的壓力將是正的。
空氣積累問題的一種解決方案是使用了一次性打印頭。與一次性打印頭相關(guān)的油墨量可以調(diào)節(jié)，以保持空氣積累低于臨界極限值。當(dāng)油墨量少時(shí)，因?yàn)樾枰?jīng)常更換打印頭，這會(huì)提高打印成本?；蛘?，可以將油墨容器做得大一些，從而降低更換打印頭的頻率。不過，當(dāng)打印設(shè)備是一個(gè)小型桌面打印機(jī)時(shí)，大的油墨容器就成了問題。使用一次性打印頭的裝置的一個(gè)示例是這樣的，即在其中，每次更換打印頭時(shí)，都要更換一個(gè)大油墨源，該示例被描述在美國專利5369429中。
空氣積累問題的另一種解決方案是使用空氣凈化機(jī)構(gòu)，以使半永久性打印頭可持久使用。空氣凈化方法的一個(gè)示例被描述在美國專利4558326中。與凈化裝置有關(guān)的問題包括由于凈化機(jī)構(gòu)而增加了打印機(jī)的成本；與裝油墨相關(guān)的可靠性問題，所裝的油墨會(huì)隨空氣一起被排出；空氣留在打印頭的油墨噴射器中；以及增加對(duì)打印機(jī)的維修要求。
噴墨打印頭中空氣處理的又一種解決方案采取空氣儲(chǔ)存的形式。記錄筆壽命期間產(chǎn)生的空氣被儲(chǔ)存在打印頭中。這需要打印頭能夠補(bǔ)償因溫度和壓力變化引起的儲(chǔ)存空氣的膨脹，必然就會(huì)加大尺寸、使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。加大的尺寸使打印機(jī)受到制約，因?yàn)榻o滑架增添了更多重量，并需要將更大的滑架用于打印頭。當(dāng)將更多的打印頭加到滑架上時(shí)，這一問題就變得更加重要了。
已知在填充油墨源時(shí)利用了不飽和油墨。不過，據(jù)我們了解，到目前為止，并未將不飽和油墨用于解決噴墨打印頭中的空氣積累問題。
發(fā)明概述噴墨打印頭中的空氣處理問題可這樣得到解決，即在打印過程中防止氣泡的產(chǎn)生或使之最小化，并提供一種重新吸收不導(dǎo)入打印裝置的空氣的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，描述了一種噴墨打印裝置中空氣處理的方法。該方法包括提供一個(gè)用來裝一批液體油墨的油墨源，該油墨源包括高空氣擴(kuò)散阻擋層；給該油墨源填充一些液體不飽和油墨；儲(chǔ)存該填充過的油墨源一段儲(chǔ)存時(shí)間，或直到需要時(shí)為止；在包括一噴墨打印頭的噴墨打印裝置中安裝該油墨源；從該油墨源將不飽和的油墨供應(yīng)給用于打印的噴墨打印頭，供應(yīng)給該打印頭的不飽和油墨具有足以吸收空氣的空氣溶解度；除去導(dǎo)入到該打印頭中的空氣，包括允許使不飽和的油墨吸收導(dǎo)入到該打印裝置中的空氣；以及在打印期間從該打印裝置噴射液體墨滴。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，描述了一種半永久性噴墨打印頭，所述打印頭包括一個(gè)具有一個(gè)內(nèi)部加壓室的打印頭主體；一個(gè)用來調(diào)節(jié)所述加壓室內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)器；一個(gè)用來噴射墨滴的噴嘴陣列；一個(gè)安裝在該打印頭主體上并與加壓室相連的流體入口，用來連接到一個(gè)用于從可更換油墨源輸送油墨的油墨供給通路上；一個(gè)安置在所述加壓室中的不飽和油墨源，不飽和油墨具有足以吸收導(dǎo)入到打印頭中的空氣的空氣溶解度。
該打印頭可以用在一種打印裝置中，該打印裝置包括一個(gè)可更換油墨源，該油墨源包括一個(gè)油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)、一個(gè)與該油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)形成流體連接的流體互連器、一個(gè)安置在所述油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)中的不飽和油墨主體，以及一個(gè)空氣擴(kuò)散阻擋裝置，該空氣擴(kuò)散阻擋裝置保護(hù)該油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)內(nèi)的不飽和油墨主體不受空氣擴(kuò)散的影響，從而在油墨飽和之前提供至少六個(gè)月的保存期。該裝置包括一個(gè)油墨供給通路，該油墨供給通路與油墨源的流體互連器和打印頭的流體入口相連，用來將所述不飽和油墨從可更換油墨源傳送到打印頭上。
通過閱讀下面對(duì)附圖中示出的其示范性實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說明，可更明顯地看出本發(fā)明的這些和其它特征及優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是用于噴墨打印裝置的一可加壓油墨源的分解立體圖；圖2是圖1的油墨源的框架元件的簡(jiǎn)化橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一方面的帶有金屬插件的一改進(jìn)框架的分解立體圖；圖4示出了插入框架開口的插件的下部；圖5是一簡(jiǎn)化橫截面圖，示出了插件插入就位的圖3的框架；圖6是在將袋子連接到框架上之前安裝好插件的圖3的框架的立體圖；圖7是在已安裝隔片和金屬卷邊之后從插件的頂端觀察的橫截面圖；圖8是如圖7所示結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9是一與圖7相似的視圖，示出了一附著于隔片的金屬層，用于提供一個(gè)空氣擴(kuò)散阻擋層；圖10是圖9結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖11是一圖表，描繪了預(yù)測(cè)不同油墨源特征的油墨再飽和速率的情況；圖12是一示意圖，示出了一個(gè)給油墨除氣的示范過程；圖13是一流程圖，示出了一種根據(jù)本發(fā)明多個(gè)方面的、用來處理帶有油墨源的噴墨打印裝置中空氣的示范性方法；圖14是可利用本發(fā)明的噴墨打印裝置的示意圖；圖15是一根據(jù)本發(fā)明一方面的、用在圖14的噴墨打印裝置中的示范性打印頭的示意圖。
下面相對(duì)于在美國專利6017118中描述的通常如圖1所示的示范性油墨容器對(duì)本發(fā)明的該方面加以描述。就該示例而言，油墨源50是被加壓的、并包括一個(gè)壓力容器52，在該壓力容器52中安置有一個(gè)包含油墨的可折疊袋54。該袋子54與一個(gè)安裝在瓶狀壓力容器的頸部開口52A中的框架56相連?？蚣?6內(nèi)成型有相分離的油墨柱56A和空氣柱56B，油墨柱包括一條導(dǎo)向袋子內(nèi)部的流體通路，而空氣柱提供了一條通向壓力容器內(nèi)袋子周圍加壓區(qū)的空氣通路。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，框架元件是一個(gè)通過注塑成型由聚乙烯制成的單一元件。
可折疊袋一般由多層金屬化層或其它空氣擴(kuò)散非常小的層制成。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，可折疊袋可具有下列層狀結(jié)構(gòu)LLDPE/LLDPE/尼龍//聚酯/氧化銀或氧化鋁或氧化硅//尼龍，這里“/”表示各層的共擠塑或沉積的結(jié)合體，而“//”表示粘合結(jié)合體。也可采用其它袋結(jié)構(gòu)，例如，線性低密度聚乙烯(LLDPE)/LLDPE/LLDPE//聚酰胺(例如尼龍)//鋁箔或乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)或聚偏二氯乙烯共聚物(PVDC)//聚酰胺。
可折疊袋的該結(jié)構(gòu)基本上防止了空氣通過袋子擴(kuò)散到油墨中。不過，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由一種聚乙烯如LLDPE制成的框架元件可提供一條進(jìn)入儲(chǔ)存在油墨容器中的油墨的空氣擴(kuò)散通路，即通過該框架元件進(jìn)入油墨。該空氣通路在圖2中示出，圖2為框架56的簡(jiǎn)化橫截面圖。袋子沿著脊部分56C與框架相連，空氣擴(kuò)散通路一般位于該連接處的上方，其穿過氣流柱中的通道貫穿限定油墨流動(dòng)通路56D的LLDPE材料。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過改善框架的氣密層性能可實(shí)質(zhì)上提高油墨源的保存期和向打印頭傳送的空氣量。在圖3所示的示范性實(shí)施例中，采用金屬插件100關(guān)閉穿過框架空氣柱材料的空氣擴(kuò)散通路，金屬插件貫穿框架的油墨流動(dòng)通路。金屬插件由一種比如不銹鋼的材料制成，其不透氣。在該實(shí)施例中，因?yàn)槌チ藦耐獗砻?6E凸出的油墨柱56A，框架56’相對(duì)于圖1和2的框架56作了改進(jìn)，這樣框架56’具有一個(gè)通過圖1實(shí)施例中的框架的脊部分穿過LLDPE材料而形成的開口56F。金屬插件100的尺寸要適合于壓入開口56F。也可采用超聲波插入、旋轉(zhuǎn)焊接或加熱來提高插入框架的密封性和裝配力。
圖4示出了插入框架開口的插件100的下部。插件的圓周區(qū)域100A、100B相對(duì)于錐形框架開口的內(nèi)直徑擴(kuò)大了。因而，插入部100C的外部橫截面尺寸一般要適合于裝入框架開口，而區(qū)域100A、100B在插入部100C的末端相對(duì)于框架開口的尺寸稍微大了一些，從而提供過盈配合。
圖5是一簡(jiǎn)化橫截面圖，示出了插件100就位時(shí)的框架56。插件的下部過盈配合區(qū)100B與框架的相鄰區(qū)緊密地接合，從而限定了一個(gè)防止油墨通過的初級(jí)密封區(qū)，而區(qū)100A提供了一個(gè)二級(jí)密封區(qū)。初級(jí)空氣擴(kuò)散通路被插件擋住。
圖6是框架56’的立體圖，插件100是在將袋子連接到框架上之前安裝好的。
或者可采用其它的框架實(shí)施例來改善氣密層性能。例如，框架插件100可或者由不銹鋼、陶瓷或者由較高阻擋性的聚合物制成，比如只作為示例的聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯硫(PPS)或液晶聚合物(LCP)。另一可選實(shí)施例是用高氣密層材料如包括聚酰胺、PET、ABS、PPS或LCP的聚合物制成框架56。為了提供將可折疊袋熱合在框架脊上的能力，可將LLDPE件過模制或壓到框架底部上，以形成一個(gè)與可折疊袋相連的熱合區(qū)。
進(jìn)入油墨源50內(nèi)的另一空氣輸送源穿過隔片并環(huán)繞著油墨柱上的框架/隔片密封層。圖7是隔片102和金屬卷邊罐104已安裝后從插件100的頂端觀察的橫截面圖。在以前，隔片是由空氣擴(kuò)散阻擋性差的聚異戊二烯制成的，也就是說，聚異戊二烯具有高空氣擴(kuò)散速率的性能。隔片102位于此設(shè)有金屬插件100的油墨柱的頂部，并通過由鋁制成的卷邊罐104固定就位。圖8是圖7所示結(jié)構(gòu)的俯視圖，示出了卷邊罐104內(nèi)具有一個(gè)環(huán)形開口，將隔片的一個(gè)區(qū)域暴露在大氣中。當(dāng)油墨源安裝在打印機(jī)的油墨站上時(shí)，油墨站具有一個(gè)相應(yīng)的配件，該配件包括一個(gè)中空針，以穿透隔片并使油墨經(jīng)一流體管從針流到打印頭上。在這樣安裝前，隔片露出的區(qū)域提供了一條空氣擴(kuò)散通路，從而通過插件100內(nèi)的油墨流動(dòng)通路將空氣擴(kuò)散到油墨源中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，穿過隔片102的空氣擴(kuò)散通路被一空氣擴(kuò)散阻擋層結(jié)構(gòu)如一背面有粘合劑的金屬層或帶108擋住，如圖9和10所示。在一示范性的實(shí)施例中，帶108包括如鋁或銅的薄金屬層，其一面涂有一層粘合劑。在一示范性的實(shí)施例中，金屬層具有0.003英寸的厚度，但也可使用較薄或較厚的層。在該實(shí)施例中，在油墨源已通過隔片充滿油墨后，帶108位于隔片102上。帶在儲(chǔ)存和使用期間保留在其位置上。當(dāng)油墨源安裝在打印機(jī)中時(shí)，打印機(jī)中的針便穿透帶并穿透隔片以使油墨流動(dòng)。因而，打印機(jī)用戶不用操縱帶。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，隔片102可由一種對(duì)空氣擴(kuò)散的阻擋性優(yōu)良的材料制成，如三元乙丙橡膠(EPDM)、丁基合成橡膠、EPDM/聚丙烯(PP)混合物如Santoprene、丁基合成橡膠/聚丙烯混合物如Trefsin、或其它彈性體，從而改善氣密層。Santoprene和Trefsin是由Advanced Elastomer Systems銷售的產(chǎn)品。此時(shí)，就某些應(yīng)用場(chǎng)合而言，可省略帶108，因?yàn)楦羝峁┝烁呖諝鈹U(kuò)散阻擋性。當(dāng)然，可以包括金屬帶108，以提供阻擋空氣擴(kuò)散的附加保證。
上述步驟可用于減少進(jìn)入油墨源的空氣擴(kuò)散通路，從而減少空氣擴(kuò)散到油墨源中的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于充滿容器的油墨是不飽和的。液體的飽和度取決于其溫度、環(huán)境壓力和液體(油墨)的組分。在一優(yōu)選實(shí)施例中，不飽和的油墨是由一種“除氣”技術(shù)提供的，該技術(shù)將溶解的空氣從油墨中去除。給液體油墨除氣的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。圖12是一簡(jiǎn)化視圖，示出了可用于給油墨除氣的除氣過程。除氣箱180與真空源182相連，以使箱壓達(dá)到相當(dāng)高的真空度。待處理的油墨通過泵186從一個(gè)供給容器184被泵送到除氣箱中，進(jìn)而通過將油墨以細(xì)霧形式噴到除氣箱中的小針188。當(dāng)該細(xì)霧暴露在除氣箱中的真空下時(shí)，大多數(shù)溶解在油墨中的空氣從油墨中出來，從而產(chǎn)生不飽和的或除過氣的油墨。接著，不飽和的油墨通過泵190從除氣箱被泵送到除過氣的油墨容器192中，油墨從該除過氣的油墨容器被分配到油墨源50中。也可采用其它技術(shù)來產(chǎn)生不飽和的油墨，比如給油墨加熱，從而減少裝有溶解空氣的油墨容積，因此導(dǎo)致油墨釋放所溶解的空氣。當(dāng)被加熱的油墨冷卻時(shí)，油墨便不飽和了。
在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，分配到油墨源50中的不飽和油墨會(huì)具有不大于20％的空氣飽和度。就在此使用的情況而言，空氣飽和度是液體中溶解(飽和)的空氣與可溶解在液體中的最大空氣量相比所占的百分比。而且，保護(hù)了根據(jù)本發(fā)明另一方面所述的油墨源50以防空氣擴(kuò)散到油墨中，這樣裝在油墨源中的不飽和油墨將具有在安裝在打印裝置之前至少六個(gè)月的有效保存期，并優(yōu)選至少十八個(gè)月。示范性油墨的試驗(yàn)工作表明，空氣飽和度為70％或更小的不飽和油墨有必要再增溶大量的空氣，以用于特定的油墨和噴墨記錄筆。需要再增溶大量空氣的空氣飽和度根據(jù)油墨的性能和打印頭的性能改變。該所需的飽和度因多個(gè)原因而取決于打印頭性能。一個(gè)原因是不同打印頭的熱學(xué)性能不同。如果操作期間一個(gè)打印頭比另一類打印頭要熱些的話，那么較熱打印頭的效率將低于較冷打印頭的效率，并且所需的飽和度較低。打印頭內(nèi)油墨的容積同樣影響飽和度，因?yàn)槿莘e越大，油墨接近空氣的保壓時(shí)間就越長(zhǎng)，也就能吸收越多的空氣。因而，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，傳送到打印頭上的油墨具有足夠低的空氣飽和度，以在其上安裝有打印頭的打印墨盒中再增溶自由空氣。在油墨源的保存期中，油墨源內(nèi)的油墨不應(yīng)超過該飽和度。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，該空氣飽和度不超過70％，優(yōu)選為更小，例如小于50％。
通過將不飽和的油墨充滿油墨源，并采取措施實(shí)質(zhì)上減小了進(jìn)入油墨源的空氣擴(kuò)散速率，在油墨源50安裝到打印機(jī)中后從其輸送的油墨將沒有氣泡，并且處于明顯沒有溶解空氣的不飽和狀態(tài)下。通過確保油墨源50中的油墨在超過油墨源壽命時(shí)仍舊被除氣(不飽和)，可控制打印機(jī)中的空氣產(chǎn)生。這是因?yàn)榇蛴⊙b置中具有不飽和油墨的容量以去除空氣，即通過“除氣”或吸收作為溶解空氣的氣泡。因而，本發(fā)明包括通過在油墨源中提供空氣擴(kuò)散阻擋層、并使用不飽和的油墨來提供一條重吸收不導(dǎo)入打印裝置的任何空氣的路徑，從而在打印過程中防止氣泡的產(chǎn)生。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過減少儲(chǔ)存空氣所需的容積有助于使噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)最小化，并補(bǔ)償因環(huán)境溫度和壓力的變化而膨脹的空間。
圖11是一示出三種不同情況下預(yù)測(cè)的油墨源的油墨再飽和速率的圖表。再飽和速率取決于油墨的容積，并且其再飽和速率在圖11中得到預(yù)測(cè)的油墨源是一個(gè)至少容納特定類型油墨800cc的大油墨源。曲線A表示預(yù)測(cè)這樣一個(gè)油墨源的油墨再飽和速率，即該油墨源具有一個(gè)低密度聚乙烯的框架、一個(gè)阻擋性差的空氣擴(kuò)散阻擋層和一個(gè)包括PVDC高分子膜的儲(chǔ)集袋。曲線B表示預(yù)測(cè)一個(gè)相似油墨源的再飽和速率，但該儲(chǔ)集袋包括一作為空氣擴(kuò)散阻擋層的金屬化的薄膜。曲線C表示預(yù)測(cè)與曲線B的油墨源相似的油墨源的再飽和速率，但在框架中具有一個(gè)金屬的流體互連插件?？梢钥闯觯@些空氣擴(kuò)散阻擋層措施中的每一種都影響油墨源的再飽和速率。
通過打印裝置中使用的不同材料并從打印頭內(nèi)吸收自由空氣，油墨經(jīng)空氣擴(kuò)散再飽和。空氣擴(kuò)散成分由菲克定律示范出V/t(yī)＝[(P·A)/厚度]·ΔP這里，V為容積，t為時(shí)間，A為擴(kuò)散面積，厚度為擴(kuò)散面積的厚度，ΔP為壓力差(大氣對(duì)不飽和油墨)，P為材料的滲透性，它是材料的一種特性。P值低表示擴(kuò)散速率低，而P值高表示擴(kuò)散速率高。
油墨容積的空氣吸收容量可利用其空氣飽和度加以確定。例如，假設(shè)不飽和的油墨具有65％的空氣飽和度，這樣它就在到達(dá)飽和度之前具有額外吸收35％的容量。如果油墨占有0.002cc-空氣/cc-油墨，那么它可吸收0.35×(0.002)＝0.0007cc-空氣/cc-油墨。
如上所述，就一個(gè)示范性實(shí)施例而言，輸送到打印頭上的油墨具有70％的空氣飽和度，優(yōu)選為更小。一旦油墨源50安裝在打印裝置中，那么油墨源50和噴墨打印頭或墨盒之間的流體互連器可使空氣進(jìn)入油墨，這樣流體互連器也應(yīng)提供一高空氣擴(kuò)散阻擋層。優(yōu)選地是，用于流體通路的管子具有足夠低的空氣擴(kuò)散性，以便使裝在管道中的油墨在不飽和狀態(tài)下至少保存一天，并優(yōu)選為至少幾天。這適用于打印裝置不隔夜使用或周末停用的情況，因而保護(hù)了管道中的油墨量。
在美國專利6068370中描述了用于流體通路并表現(xiàn)為一高空氣擴(kuò)散阻擋層的管道。正如所描述的那樣，管道可由聚偏氯乙烯(PVDC)共聚物、聚三氟氯乙烯(PCTFE)共聚物和ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)制造。在美國專利5988801中描述了其它適用于此目的的管道，發(fā)明名稱為“用于帶有插件板外油墨源的噴墨打印裝置的高性能管道”。
圖13是一流程圖，示出了一種根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的、在帶有油墨源的噴墨打印裝置中用于空氣處理的示范性方法。在步驟200中，一個(gè)空油墨源設(shè)有高空氣擴(kuò)散阻擋層。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，油墨源包括用于裝一油墨源的比如金屬化的袋的阻擋層、和一用于該油墨源的從袋子出口至流體互連器的鑲襯油墨流動(dòng)通路的金屬插件。
在步驟202中，油墨源充滿不飽和的油墨。就圖3-8的示范性實(shí)施例而言，可以采取這樣的做法，即通過隔片插入一根填充針，該針通過一個(gè)流體管與一個(gè)不飽和油墨的填充源相連，進(jìn)而釋放的不飽和油墨通過流體管和針進(jìn)入油墨源的袋中。接著，在充填油墨源之后，袋的充填口被一氣密層比如位于隔片上的金屬帶密封。此后，可在步驟206中儲(chǔ)存充填的油墨源，直到需要或裝運(yùn)并銷售給用戶。接著在步驟208中將油墨源安裝在具有噴墨打印頭的噴墨打印裝置中，并將油墨從油墨源輸送給打印頭以用于打印。從油墨源輸送的不飽和油墨能吸收導(dǎo)入裝置的氣泡，直到油墨到達(dá)飽和狀態(tài)為止。
圖14示出了一體現(xiàn)本發(fā)明多個(gè)方面的、打印機(jī)/繪圖儀裝置300的總方框圖。一個(gè)掃描滑架302裝有多個(gè)高性能的打印墨盒310-316，這些打印墨盒310-316與一個(gè)油墨供給站400形成流體連接。供給站給噴墨打印墨盒提供加壓油墨。每個(gè)墨盒具有一個(gè)調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥打開并關(guān)閉，從而在實(shí)現(xiàn)最佳打印頭性能的墨盒中保持微小的負(fù)表壓。對(duì)接收的油墨加壓，從而消除動(dòng)壓力墨滴的影響。
油墨供給站350包含用來滑動(dòng)地安裝多個(gè)油墨容器50的插座或架。每個(gè)油墨容器具有一個(gè)被空氣壓力腔52A包圍的可折疊油墨儲(chǔ)存器54。一個(gè)空氣壓力源或泵320與該空氣壓力腔相通，用來對(duì)該可折疊儲(chǔ)存器加壓。接著，被加壓的油墨通過一條油墨流動(dòng)通路比如管道370和流體互連器372及374被輸送到打印墨盒例如墨盒310，流體互連器372和374分別使管道的端部與油墨容器50和打印墨盒310互連。管道和流體互連器優(yōu)選構(gòu)造成具有高空氣擴(kuò)散阻擋層。管道可被構(gòu)造成如美國專利6068370或5988801中描述的那樣。一個(gè)空氣泵給該裝置中的所有油墨容器輸送加壓空氣。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，泵輸送2psi的正壓，以便滿足大約25cc/min的油墨流動(dòng)速率。當(dāng)然，對(duì)于需要油墨流動(dòng)速率較低的裝置來說，較低的壓力便足夠了，在一些通過速率低的情況下，根本不需要空氣正壓力。對(duì)于油墨流動(dòng)速率較高的裝置來說，可采用較高的壓力。
在空閑過程中，儲(chǔ)存袋和壓力容器之間的區(qū)域可以是減壓的。在裝運(yùn)油墨容器50的過程中，油墨源是不加壓的。
掃描滑架302和打印墨盒310-316受到打印機(jī)控制器330的控制，該打印機(jī)控制器330包括打印機(jī)固件和微處理器。因而，控制器330控制掃描滑架驅(qū)動(dòng)裝置和打印墨盒上的打印頭，從而有選擇地給打印頭通電，從而使墨滴以受控的方式被噴射到打印介質(zhì)40上。
裝置300一般從一個(gè)計(jì)算機(jī)工作站或個(gè)人計(jì)算機(jī)332接收打印任務(wù)和命令，該計(jì)算機(jī)工作站或個(gè)人計(jì)算機(jī)332包括一個(gè)CPU 322A和一個(gè)與打印裝置300連接的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器322B。工作站還包括一個(gè)監(jiān)控器334。
圖15是一用在噴墨打印裝置中的示范性打印頭310的示意圖。打印頭310是一個(gè)半永久性的打印頭，這是因?yàn)樗衫米远鄠€(gè)可更換的油墨源50輸送的油墨。這樣就使得打印頭結(jié)構(gòu)緊湊，因而減小了打印裝置的尺寸。打印頭310在輸入壓力下包括一個(gè)與一流體管如管道370(圖14)相連的流體互連器310A，接著在低于輸入壓力的受控內(nèi)部壓力下將油墨輸送到噴嘴陣列310E。噴嘴陣列與一個(gè)加壓室310C形成流體連接，該加壓室310C在受控的內(nèi)部壓力下儲(chǔ)存大量油墨。油墨在到達(dá)噴嘴陣列之前通過一個(gè)過濾器310D，從而去除顆粒和氣泡。加壓室310C中的負(fù)壓受到一個(gè)調(diào)節(jié)器310B的控制，該調(diào)節(jié)器310B在一示范性實(shí)施例中包括一個(gè)閥和一個(gè)致動(dòng)器。當(dāng)噴嘴列將油墨沉積在介質(zhì)上時(shí)，加壓室中的油墨減少，從而減小了加壓室中的內(nèi)部壓力。當(dāng)內(nèi)部壓力到達(dá)低壓界限值時(shí)，調(diào)節(jié)器產(chǎn)生感應(yīng)，使油墨從流體管流入加壓室。油墨的導(dǎo)入升高了加壓室的壓力。當(dāng)內(nèi)部壓力到達(dá)高壓界限值時(shí)，調(diào)節(jié)器將閥關(guān)閉。因而調(diào)節(jié)器在低壓和高壓界限值之間調(diào)節(jié)加壓室中的壓力。
可在打印頭310中采用描述在上面提到的序號(hào)為09/037550的申請(qǐng)中的打印頭結(jié)構(gòu)?；蛘撸蛴☆^310可為這種類型的打印頭，即其描述在申請(qǐng)日為2000年12月22日、待批的申請(qǐng)＿＿中，該申請(qǐng)的發(fā)明名稱為“用于給噴墨打印頭提供油墨的裝置”，代理人受理號(hào)為10992132，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
在調(diào)節(jié)器的壓力調(diào)節(jié)功能變得無效之前，加壓室310C具有儲(chǔ)存?zhèn)}庫容積空氣的存儲(chǔ)容量。一旦調(diào)節(jié)器無效，打印頭內(nèi)的壓力上升，使得油墨從噴嘴陣列流出。打印頭可采用不同的空氣存儲(chǔ)容量，例如包括30cc、10cc、4.5cc空氣。即便已將這種量的空氣導(dǎo)入加壓室，這些容量也能保證調(diào)節(jié)器的操作。這些存儲(chǔ)容量是半永久性打印頭310的使用壽命中的一個(gè)要素。正因?yàn)樵谟湍?0和流體管中相對(duì)于不飽和油墨和空氣擴(kuò)散阻擋層的使用采取了上述措施，所以就指定的打印頭額定壽命而言，可減小打印頭的尺寸，從而減小了打印頭的存儲(chǔ)容量，因而進(jìn)一步使打印頭最小化。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，加壓室310C的存儲(chǔ)容量小于4.5cc空氣。
可以理解的是，上述實(shí)施例僅僅表示了可體現(xiàn)本發(fā)明原理的可能是特定的實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可容易地根據(jù)這些原理采用其它布置方式，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。例如，雖然示范性的油墨源是加壓源，但本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)一樣適用于不加壓的油墨源。
權(quán)利要求
1.一種在噴墨打印裝置中空氣處理的方法，該方法包括提供一個(gè)用來裝一批液體油墨的油墨源，該油墨源包括高空氣擴(kuò)散阻擋層(200)；給該油墨源填充一些液體不飽和油墨(202)；儲(chǔ)存該填充過的油墨源一段儲(chǔ)存時(shí)間，或直到需要時(shí)為止(206)；在包括一噴墨打印頭的噴墨打印裝置中安裝該油墨源(208)；從該墨水源將不飽和的油墨供應(yīng)給用于打印的噴墨打印頭，供應(yīng)給該打印頭的不飽和油墨具有足以吸收空氣的空氣溶解度(210)；除去導(dǎo)入到該打印頭中的空氣，包括允許使不飽和的油墨吸收導(dǎo)入到該打印裝置中的空氣(210)；以及在打印期間從該打印裝置噴射液體墨滴(212)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該油墨源包括一個(gè)互連口(56A)，在該填充步驟中，不飽和油墨通過該互連口被分配到油墨源中，還包括的步驟有在所述填充步驟之后將一個(gè)高空氣擴(kuò)散阻擋層(108)連接到該互連口上，從而在儲(chǔ)存所述填充過的油墨源的步驟中防止空氣通過該口擴(kuò)散(204)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述油墨源包括一個(gè)儲(chǔ)存器(54)和一個(gè)流體互連器(56A)，該儲(chǔ)存器裝有一些液體不飽和油墨，該流體互連器在油墨源安裝在打印裝置中時(shí)與打印裝置互連，并且，一個(gè)或多個(gè)相對(duì)高的空氣擴(kuò)散區(qū)包括一個(gè)位于該儲(chǔ)存器和流體互連器之間的油墨流動(dòng)通路(56D)，并且，其中使空油墨源具備高空氣擴(kuò)散作用的步驟包括安裝第一阻擋層結(jié)構(gòu)(100)，用來保護(hù)該油墨流動(dòng)通路不會(huì)受到從外部環(huán)境擴(kuò)散到該油墨流動(dòng)通路的空氣的影響(204)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，安裝第一阻擋層結(jié)構(gòu)的步驟包括將一個(gè)金屬阻擋層插件插入該油墨流動(dòng)通路。
5.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，供應(yīng)給打印頭的不飽和墨水具有70％或更少的空氣飽和度。
6.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，執(zhí)行從打印頭去除空氣的步驟時(shí)不直接從該儲(chǔ)存器將空氣排到周圍環(huán)境中。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，填充步驟包括用一些空氣飽和度為20％或更少的液體不飽和油墨填充油墨源。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，供應(yīng)步驟包括將空氣飽和度為70％或更少的不飽和油墨供應(yīng)到噴墨打印頭上。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，供應(yīng)步驟包括將空氣飽和度為50％或更少的不飽和油墨供應(yīng)到噴墨打印頭上。
10.一種用于噴墨打印裝置的半永久性噴墨打印頭(310)，該打印頭包括一個(gè)具有內(nèi)部加壓室(310C)的打印頭主體；一個(gè)用來調(diào)節(jié)所述加壓室內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)器(310B)；一個(gè)用來噴射墨滴的噴嘴陣列(310E)；一個(gè)安裝在該打印頭主體上并與加壓室相連的流體入口(310A)，用于和從可更換油墨源輸送油墨的油墨供給通路相連；一批安置在所述加壓室中的不飽和油墨，不飽和油墨具有足以吸收導(dǎo)入到打印頭中的空氣的空氣溶解度。
11.如權(quán)利要求10所述的打印頭，其特征在于，所述打印頭沒有任何用來直接從儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)向外部環(huán)境排氣的空氣凈化裝置。
12.如權(quán)利要求10或11所述的打印頭，其特征在于，不飽和油墨具有70％或更少的空氣飽和度。
13.如權(quán)利要求10或11所述的打印頭，其特征在于，不飽和油墨具有50％或更少的空氣飽和度。
14.如權(quán)利要求10-13中任何一項(xiàng)所述的打印頭，其特征在于，該加壓室提供了一種裝有倉庫容積空氣的存儲(chǔ)容量，同時(shí)使該調(diào)節(jié)器保持工作范圍內(nèi)的所述壓力。
15.如權(quán)利要求14所述的打印頭，其特征在于，所述存儲(chǔ)容量為30cc的空氣或更少。
16.如權(quán)利要求14所述的打印頭，其特征在于，所述存儲(chǔ)容量為10cc的空氣或更少。
17.如權(quán)利要求14所述的打印頭，其特征在于，所述存儲(chǔ)容量為4.5cc的空氣或更少。
18.如權(quán)利要求10-17中任何一項(xiàng)所述的打印頭，其特征在于，打印頭安裝在噴墨打印裝置中，該噴墨打印裝置包括一個(gè)可更換油墨源(50)，該油墨源包括一個(gè)油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)(54)、一個(gè)與該油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)形成流體連接的流體互連器(56A)、一個(gè)安置在所述油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)中的不飽和油墨主體，該流體互連器提供了一條從該儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)傳遞油墨的流體通路(56D)，以及一個(gè)空氣擴(kuò)散阻擋裝置(54、100)，該空氣擴(kuò)散阻擋裝置保護(hù)該油墨儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)內(nèi)的不飽和油墨主體不受空氣擴(kuò)散的影響，從而提供在油墨飽和之前至少六個(gè)月的保存期；一條油墨供給通路(370)，該油墨供給通路與油墨源的流體互連器和打印頭的流體入口相連，用來從可更換的油墨源將所述不飽和油墨傳送到打印頭上。
19.如權(quán)利要求18所述的打印頭和打印裝置，其特征在于，該油墨供給通路包括一個(gè)流體管(370)，該流體管提供了一個(gè)阻擋空氣從外部環(huán)境擴(kuò)散到管中的高空氣擴(kuò)散阻擋層。
20.如權(quán)利要求18或19所述的打印頭和打印裝置，其特征在于，輸送到打印頭上的油墨具有70％或更少的空氣飽和度。
21.如權(quán)利要求18或19所述的打印頭和打印裝置，其特征在于，輸送到打印頭上的油墨具有50％或更少的空氣飽和度。
全文摘要
本發(fā)明公開了在噴墨打印裝置中空氣處理的技術(shù)。一種方法包括下列步驟:提供一個(gè)用來裝一批液體油墨的油墨源(50),該油墨源包括高空氣擴(kuò)散阻擋層(54、100、108),給該油墨源填充一些液體不飽和油墨,儲(chǔ)存該填充過的油墨源一段儲(chǔ)存時(shí)間,或直到需要時(shí)為止,在包括一噴墨打印頭的噴墨打印裝置中安裝該油墨源,從該油墨源將不飽和的油墨供應(yīng)給用于打印的噴墨打印頭,使不飽和油墨吸收導(dǎo)入到打印裝置的空氣,以及在打印期間從該打印裝置噴射液體墨滴。一種用于噴墨打印裝置的半永久性噴墨打印頭(310),該打印頭包括:一個(gè)具有內(nèi)部加壓室(310C)的打印頭主體,一個(gè)用來調(diào)節(jié)加壓室內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)器(310B),一個(gè)用來噴射墨滴的噴嘴陣列(310E),一個(gè)安裝在該打印頭主體上并與加壓室相連、用來連接到從可更換油墨源傳輸油墨的一條油墨供給通路上的流體入口(310A),以及一批安置在加壓室中的不飽和油墨,不飽和油墨具有足以吸收導(dǎo)入打印頭的空氣的空氣溶解度。
文檔編號(hào)B41J2/175GK1364693SQ02101600
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月11日
發(fā)明者J·L·蒂爾曼, R·L·威爾遜, M·A·德弗里斯, 小N·E·帕沃夫斯基 申請(qǐng)人:惠普公司