专利名称：喷墨头和喷墨打印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨头和喷墨打印机，更特别涉及这样的喷墨头和喷墨打印机，其中，通过在喷墨头帽上设置一种用于保护墨水喷射表面的清洁元件，使打印机体的尺寸得以减小。
现有技术用有关的喷墨打印机清洁元件清洁喷墨头墨水喷射表面的技术，已在日本专利例如日本待审查专利申请No.57-61574和No.6-255117中公开。
在日本待审查专利申请No.57-61574公开的技术中，使用一种串联式喷墨头。此喷墨头通过一种引导装置的引导，沿记录介质片宽度方向往复运动。此外，一种包括在外圆周表面设置了墨水吸收层的清洁滚子被可旋转地支撑，设置在打印部位和喷墨头装入部位之间，在打印部位，喷墨头开始在记录介质片上进行照片打印和打印，而喷墨头装入部位则处于记录介质片宽度方向向外的一侧。喷墨头的墨水喷射表面的清洁工作，是当喷墨头往复运动过程中，在打印操作开始和结束时，通过使墨水喷射表面与清洁滚子进入接触而完成的。
在日本待审查专利申请No.6-255117公开的技术中，所用的喷墨头制成具允许其覆盖记录介质片整个宽度的长度，喷墨头紧固在记录介质片的输送路径之上方。墨水喷射孔对应于记录介质片的整个宽度设置在喷墨头中。清洁滚子设置成当其与墨水喷射表面整个长度接触时旋转。清洁滚子用圆柱形弹性材料制成，并在其外圆周表面制出沿轴向方向延伸的数个槽。清洁滚子与喷墨头的墨水喷射表面进入接触，当其沿平行于旋转方向的方向运动时旋转，以便使墨水保持在数个槽中，这样使墨水喷射表面得以被清洁。
在打印机中，当通过喷墨头进行的照片打印或打印尚未经过一段长时期时，在喷墨头的墨水喷射孔中的墨水因蒸发而变干，因此墨水黏度增加或固化程度增加，这样，变得难于进行正常的墨水喷射操作。为避免此，进行一种“预备喷射操作”，这种操作在预定的时间间隔或在照片打印或打印之前进行，以便使墨水喷射孔内的墨水受到更新操作，例如通过吸入并喷射在打印机内预定部位的墨水喷射孔内的墨水。这种技术已在日本待审查专利申请No.10-278299中公开。
但是，在日本待审查专利申请No.57-61574公开的技术中，必须使清洁滚子和喷墨头的装入部，设置在记录介质片宽度方向一侧之外，这样，打印机体在宽度方向的尺寸增大。此外，由于清洁滚子附加在打印机体内，清洁滚子的更换不容易进行，且打印机体内可能被污染，因为，当没有设置喷墨头的清洁操作时，用于接受墨水的墨水接受部可能受到墨水飞溅。
使喷墨头墨水喷射孔内的墨水受到更新操作的预备喷射操作的位置，设置在记录介质片宽度之外，喷墨头在此方向往复运动，即在记录介质片宽度方向往复运动。因此，预备喷射墨水接受部必须设置在这个部位。于是，正如所预料的，打印机体在宽度方向的尺寸增大。此外，由于预备喷射墨水接受部的这样设置，因此不可能容易地装卸，并难于进行清洁。
在日本待审查专利申请No.6-255117公开的技术中，在外圆周表面制出数个槽的清洁滚子，进入与喷墨头的墨水喷射表面接触，且当清洁滚子平行运动时旋转，使旋转方向与平行运动方向一致。因此，虽然其对已经粘附在墨水喷射表面上的墨水进行铲除的清洁性能高，由于设置在墨水喷射表面的电极的一种树脂保护层，因磨损而存在使喷墨头的性能受到影响的情况。清洁滚子的槽制出了边沿。通过清洁滚子沿清洁滚子运动方向旋转，由于清洁滚子上槽的边缘部磨损快，清洁滚子的清洁作用下降，这样，清洁滚子的清洁作用就难于长时期保持。
由于在数个槽内的墨水没有地方可去，当槽被完全充满墨水时，清洁元件不再能保证清洁性能，这样，此后不能进行清洁。此外，由于清洁滚子是紧固在打印机体内，不容易进行清洁滚子的更换，清洁滚子内可能被污染，因为当没有设置喷墨头的清洁操作时，用于接受墨水的墨水接受部可能受到墨水飞溅。
由于清洁滚子制成具有允许覆盖记录介质片整个宽度的长度，并被紧固在记录介质片输送路径的上方，当使喷墨头的墨水喷射孔内的墨水受到更新操作的预备喷射操作位置，是在记录介质片宽度之外，预备喷射墨水接受部和用于使喷墨头沿记录介质片宽度方向运动的装置，必须分别设置在这个部位。因此，打印机体在宽度方向的尺寸变大或大约是记录介质片宽度的两倍。
发明概述因此，为了解决这些问题，本发明的一个目的是提供一种喷墨头和喷墨打印机，通过在用于保护墨水喷射表面的喷墨头帽设上置一种清洁元件，使这种喷墨打印机的尺寸减小。
为实现此目的，根据本发明的一个方面，提供了一种喷墨头，此喷墨头包括喷墨头帽，安装在喷墨头上并相对于喷墨头运动，以保护打印头的墨水喷射表面；清洁元件，沿打印头纵向方向上设置在喷墨头帽的打印头侧，用于清洁打印头的墨水喷射表面。
利用这种结构，打印头的墨水喷射表面被喷墨头帽所保护，此喷墨头帽可相对于打印头运动，并可移出地安装在打印头上，并利用沿打印头纵向方向设置在喷墨头帽打印头侧的清洁元件，使打印头的墨水喷射表面得以被清洁。
当这一方面的结构被使用时，用于从墨水喷射孔接受预备喷射墨水的墨水接受部，可设置在喷墨头帽的一个内侧。
借助于此，从墨水喷射孔预备喷射的墨水被可靠地保持在喷墨头帽的墨水接受部。
当这一方面的结构被使用时，可在墨盒或喷墨头帽两者之一上设置检测装置，用于在喷墨头帽相对于打印头运动时，检测从打印头的一个墨水喷射孔进行预备喷射的同步计时。
借助于此，使用设置在墨盒或喷墨头帽两者之一上的检测装置，当喷墨头帽相对于打印头运动时，可检测从打印头的墨水喷射孔预备喷射的同步计时。
当这一方面的结构被使用时，清洁元件可制成具有圆柱形，此圆柱形部进入与打印头的墨水喷射表面整个长度接触，清洁元件可以可移去地由喷墨头帽保持。
借助于此，由喷墨头帽可移去地保持并制成具有圆柱形的清洁元件，与打印头的墨水喷射表面在整个长度上接触并将其清洁。
当清洁元件制成具有与打印头墨水喷射表面整个长度接触的圆柱形，并可运动地保持在喷墨头帽上时，可设置一种装置，用于对清洁元件施加朝向打印头墨水喷射表面的偏压，此装置设置在清洁元件被喷墨头帽保持的部位。
借助于此，使用设置在清洁元件被喷墨头帽保持部位的施加偏压的装置，可以对清洁元件施加朝向打印头墨水喷射表面的偏压。
当用于接受从墨水喷射孔预备喷射的墨水的墨水接受部被设置在喷墨头帽内侧时，防止预备喷射墨水往回飞溅的装置，可设置在墨水接受部的接受表面。
借助于此，使用设置在墨水接受部的接受表面的防止往回飞溅的装置，可避免预备喷射的墨水往回朝向墨水接受部飞溅。
根据本发明的另一方面，提供了一种喷墨打印机，该打印机包括喷墨头，此喷墨头包括墨盒，用于保持一种颜色或数种颜色墨水于其中；打印头，包括墨水喷射表面，此表面包括墨水喷射孔，用于喷射从墨盒供给的墨水；喷墨头帽，可相对于打印头运动并可移出地安装在打印头上，用于保护打印头的墨水喷射表面；和清洁元件，沿打印头纵向方向上设置在喷墨头帽的打印头侧，用于清洁打印头的墨水喷射表面；此打印机还包括喷墨头装卸装置，用于安装和紧固喷墨头于打印机体的预定位置，并用于从打印机体的预定位置拆卸喷墨头；此打印机还包括喷墨头帽置放与移出装置，用于解除墨水喷射表面的覆盖，并随着喷墨头被紧固在打印机体的预定位置，通过喷墨头帽相对于打印头的运动，用于在打印操作完成后置放喷墨头帽。
通过使用喷墨头装卸装置这种结构，喷墨头在打印机体的预定部位装卸。使用喷墨头帽置放与移出装置，当喷墨头被安装在打印机体的预定位置时，喷墨头帽相对于打印头运动以便解除墨水喷射表面的覆盖，并在完成打印操作后置放喷墨头帽。使用包括墨盒的喷墨头、打印头、喷墨头帽和清洁元件，墨水被生成为一种极微细的质点，且这种极微细的质点被喷射，以便在被实施打印的记录介质片上生成墨水点。
此喷墨打印机还可包括一种墨水接受部，设置在喷墨头的喷墨头帽的内侧，用于接受从墨水喷射孔中预备喷射的墨水。
借助于此，从墨水喷射孔预备喷射的墨水被可靠地保持在喷墨头帽的墨水接受部。
附图简介
图1是本发明一个实施例的喷墨头和打印机体的透视图，该喷墨头以本发明所用的形式安装在此打印机体上；图2是图1所示喷墨头横截面的放大视图；图3是图2所示喷墨头、清洁滚子和墨水接受部具体例子的侧视图；图4是喷墨头、清洁滚子和墨水接受部具体例子的正视图；图5沿图4中V-V线剖切的截面图；图6示出了检测装置，此装置用于在喷墨头帽相对于打印头运动时，检测从每个喷射孔进行预备喷射操作的同步性；图7A和7B示出了另一种形式清洁滚子的示意图；图8是一个线图，示出了墨水液体相对于墨水吸收元件的渗透距离随时间改变的关系；图9示出了又一种形式清洁滚子的示意图；图10示出了另一种形式喷墨头帽的墨水接受部的示意图；图11示出了又一种形式喷墨头帽的墨水接受部的示意图；图12A至12F示出了使用喷墨头的清洁滚子和喷墨头帽进行的清洁操作；图13是本发明一个实施例的喷墨打印机的透视图，其中安装了喷墨头；图14是类似的透视图，示出了本发明实施例的喷墨打印机，其中喷墨头帽已被移出；图15示出了一种特殊装置及其一种操作，其中，图1所示喷墨头是沿图中箭头H所示方向插入而被安放在打印机体的预定位置；图16示出了此特殊装置及其一种操作，其中，喷墨头通过喷墨头装卸装置紧固在打印机体的预定位置，且其中喷墨头帽制成可移动的；图17示出了此特殊装置及其一种操作，其中，安装在墨盒底面的喷墨头帽沿箭头A所示方向运动而正被移出；图18示出了此特殊装置及其一种操作，其中，喷墨头帽在箭头A所示方向沿运动路径P连续运动；图19示出了此特殊装置及其一种操作，其中，喷墨头帽在箭头A所示方向沿运动路径P最大运动的结果，处于移出位置；图20A和20B示出了另一种形式的喷墨打印机的示意图，此喷墨打印机具有通过托架安装在打印机体上的喷墨头。
对推荐实施例的详细说明下面，结合附图对本发明的实施例给予详细说明。
图1是本发明一个实施例的喷墨头1和打印机体2的透视图，喷墨头1以本发明所用的形式安装在此打印机体上。在图1中，喷墨头1单独制成一种直接安装在打印机体2上的形式。喷墨头1沿箭头H所示方向装入，并设置成紧固在打印机体2上，以便形成一种喷墨打印机。
喷墨头1使液态墨水形成极细的质点，例如通过电热转换或电子机械转换，并喷射此极细的质点喷射，以便在记录介质片上形成墨水点。如图1和2所示，喷墨头1包括墨盒3、打印头4和喷墨头帽5。
墨盒3保持一种颜色或数种颜色的墨水于其中。墨盒的盒体制成在如图1所示打印机体2的宽度方向延伸呈细长形，即，墨盒体的宽度方向覆盖记录介质片的整个宽度。虽然在图中并未示出，四个分隔的墨水室在盒体内制出，分别充填以相应的黄色Y、深红色M、蓝绿色C和黑色K四种颜色的墨水。墨盒3例如用硬树脂制成。
如图2所示(此图是图1所示喷墨头横截面的放大视图)，打印头4设置在墨盒3的底表面部。打印头4使由墨盒3供给的墨水形成极细小的质点，并喷射出极细小的质点。打印头4包括墨水喷射表面6，该表面上具有极小的墨水喷射孔，该喷射孔对应于记录介质的整个宽度、沿墨盒3的纵向方向设置。墨水喷射表面6沿墨盒3的纵向方向延伸，并分别对应于四种颜色黄色Y、深红色M、蓝绿色C和黑色K设置。虽然图中并未示出，包括对应于Y、M、C和K四种颜色的墨水喷射孔的墨水喷射表面6的各部分，和包括打印头电极在内的相应墨水喷射孔两端覆盖以树脂的各突起部，均制成具有波状起伏的二维形状。
喷墨头帽5安装在墨盒3的底表面上。喷墨头帽5覆盖打印头4的墨水喷射表面6并保护它们，以便防止墨水喷射孔变干和堵塞。喷墨头帽5延伸成与墨盒3盒体的长度相同，具有中空的盒形形状，并在其顶部开口，可相对于打印头运动，可拆卸地安装在打印头4上。如箭头A和B所示，喷墨头帽5沿与打印头4的墨水喷射表面6纵向方向正交的方向运动。当喷墨头帽5已经沿箭头A方向运动，是被从墨盒3移去，而当喷墨头帽5已经沿箭头B运动返回，是再次设置在墨盒3上。喷墨头帽5例如是用硬树脂制成。
清洁滚子7设置在喷墨头帽5内侧。清洁滚子7是用于清洁打印头4的墨水喷射表面6的清洁元件，沿喷墨头帽5的纵向方向安装在喷墨头帽5的一侧部内侧。因此，清洁滚子7平行于打印头4的墨水喷射表面6的纵向方向设置。清洁滚子7与喷墨头帽5一道沿箭头A方向运动，以便清洁打印头4的墨水喷射表面6。
墨水接受部8类似地设置在喷墨头帽5的内侧。墨水接受部8接受从打印头4的墨水喷射孔预备喷射的墨水，这样，喷墨头帽5的空盒形底表面的一部分或全部接受预备喷射的墨水。
下面，对喷墨头帽5、清洁滚子7和墨水接受部8的具体例子，将结合图3至5进行说明。在图4中，喷墨头帽5按照图1所示墨盒3的宽度和长度制成狭长形。如图3所示，喷墨头帽5制出底表面(较低部分)，并制成空心盒形，其中，侧壁直立部的一侧沿整个外周边是开口的。如上所述，喷墨头帽5沿箭头A和B所示，在与打印头4的墨水喷射表面6纵向方向正交的方向上运动。如图3所示，当喷墨头帽5在喷墨头帽5沿箭头B所示方向已经运动返回而再次设置在墨盒3上时，定位挚子12作为定位装置设置在喷墨头帽5侧壁的顶端部，与清洁滚子7相面对。定位挚子12被墨盒3较低部的侧边止挡的结果，使喷墨头帽5定位。
清洁滚子7制成圆柱形，在墨水喷射表面6的整个长度上与打印头4的墨水喷射表面6接触，清洁滚子可拆卸地保持在接近喷墨头帽5之一侧壁处，位于喷墨头帽5纵向方向对应于打印头4处。更特别地，如图4所示，突出销9设置在清洁滚子7的两端部，并如图3所示，该突出销被本质上为U形的直立保持元件10所保持。设置在保持元件10顶部的销容纳部可弹性地变宽和变窄。通过从其上部推动突出销9反抗销容纳部，销容纳部变宽并容纳突出销9，而在此之后，销容纳部变窄并保持住突出销9。相反，通过向上提升突出销9，销容纳部变宽，从而允许将突出销9移出。
如图4和5所示，清洁滚子7的圆柱形是所谓中凸形，其纵向方向的中央部适度地加粗。当清洁滚子7的中央部沿纵向方向向下弯曲时，清洁滚子7具有这种形状，可以避免与墨水喷射表面6脱离接触。清洁滚子7与墨水喷射表面6接触的部分是具有弹性的，并是用吸墨水的材料制成。更特别地，清洁滚子7的芯部例如用金属或硬树脂制成，而设置在芯部材料之外的外周边部的，是用具有吸墨水特性的弹性材料和多孔材料制成。
如图3所示，浮置弹簧11夹放在清洁滚子7被喷墨头帽5保持的部位。浮置弹簧11是用于施加偏压于清洁滚子7，使其压向打印头4的墨水喷射表面6的装置，此浮置弹簧例如是一种其侧视图本质上为U形的片形弹簧，插入突出销9接近保持元件10的下面。通过使浮置弹簧11的偏压力作用在清洁滚子7两端部的突出销9，清洁滚子7以本质上均匀的力压在打印头4的墨水喷射表面6上。
借助于此，如图2所示，通过喷墨头帽5被放置在墨盒3的底表面，由于浮置弹簧11的偏压力和清洁滚子7的中凸形状，清洁滚子7与打印头4的墨水喷射表面6在整个长度上接触。浮置弹簧11并不局限于本质上为U形的片形弹簧，因此，它可以是螺旋弹簧。
清洁滚子7，例如可设置成由于与打印头4的墨水喷射表面6接触的结果而被驱动和旋转。因此，如图2所示，当喷墨头帽5沿箭头A方向运动，且当清洁滚子与打印头4的墨水喷射表面6在整个长度上以适当压力接触时，清洁滚子7旋转，以便通过此旋转运动清除掉已经粘附在墨水喷射表面6上的墨水。在这种情况下，可以清除掉墨水而不致损伤保护层，在这里，设置在墨水喷射表面6的喷墨头电极均覆盖以树脂。
清洁滚子7可以被紧固，为的是当其与打印头4的任一墨水喷射表面6接触时不旋转。例如，如图3所示，通过在清洁滚子7的两端部沿垂直方向设置两个销9，并将两端部的销9插入本质上为U形槽的保持元件10，清洁滚子7可防止旋转。在这种情况下，清洁滚子7运动，同时清洁滚子摩擦墨水喷射表面6。因此可以清除掉粘附在墨水喷射表面6上固化了的墨水，而不顾及粘附在墨水喷射表面6上的液态墨水。
清洁滚子7可以是在其与打印头4的墨水喷射表面6摩擦时达到旋转的程度，而通过使用一种制动装置限制清洁滚子7的旋转。例如，在图3中，制动装置是这样一种装置，其中，一种适当的弹性元件被插入，设置在清洁滚子7两端部的销9被保持元件10保持的部位，且其中，销9被压配入在弹性元件上制出的孔中，或清洁滚子7的两端面与弹性元件的侧面是压力接触。当清洁滚子7旋转时制动装置产生适当的制动力。在这种情况下，当清洁滚子摩擦墨水喷射表面6时，由于清洁滚子7旋转，它可以清除掉粘附在墨水喷射表面6上的固化了的墨水，而并不顾及粘附在墨水喷射表面6上的液态墨水，并不损伤墨水喷射表面6。
如图3至5所示，墨水吸收元件13设置在喷墨头帽5内侧的墨水接受部8的接受表面或底表面。墨水吸收元件13是用于在从打印头4墨水预备喷射时防止向回飞溅的一种装置；它是用多孔高分子材料制成，例如用海绵、聚氨脂或聚氨脂泡沫材料材料制成；如图4所示，墨水吸收元件本质上设置在墨水接受部8的整个接受表面上。不过，如图5所示，墨水吸收元件13不设置在中凸形状的清洁滚子7的大直径中央部的下面，以便在其下面保证间隙。
当墨水吸收元件13按上述方式设置时，如图2所示，从打印头4预备喷射的墨水可避免向回飞溅，墨水可以被吸收，这样，墨水不聚集在墨水接受部8。因此，可避免发生由于在墨水接受部8向回飞溅的结果而形成预备喷射墨水再次粘附在墨水喷射表面6上的问题。在使用墨水吸收元件13一段时间后，已经吸收了预备喷射墨水的墨水吸收元件被从墨水接受部8移去并废弃，以便放置另外的墨水吸收元件13，从而可容易地清除掉预备喷射的墨水。
虽然在图3至5所示形式中，墨水接受部8被描述为沿喷墨头帽5的整个底表面设置，本发明并不局限于此，于是，墨水接受部8可以沿打印头4的部分底表面设置。例如在图2中，清洁滚子7可以略微向中心部运动，可在喷墨头5的清洁滚子7侧的侧壁与清洁滚子7之间设置隔板，以便形成由隔板和侧壁环绕的室作为墨水接受部8。在这种情况下，可限制接受预备喷射的墨水的部位，此预备喷射的墨水是从打印头4的墨水喷射孔喷射至喷墨头帽5的特定部位。
下面对从打印头4的墨水喷射孔进行墨水预备喷射给予说明。墨水的预备喷射是这样的，例如在打印和照片打印之前，将墨水吸入并将墨水喷射孔中的墨水喷射，目的是避免由于墨水黏度增大或固化而变得难于实现正常的墨水喷射问题，墨水的黏度增大或固化是由于上述墨水喷射孔内的墨水蒸发而变干所致。从墨水喷射孔喷射向喷墨头帽5的墨水接受部8的墨水预备喷射，是在清洁滚子7将墨水喷射表面6清洁之前或之后进行。例如，从打印头4的墨水喷射孔以10kHz的频率水平重复喷射墨水滴几次，以便进行墨水的预备喷射。
在图2中，当在Y、M、C和K颜色的墨水喷射表面6被清洁之前进行墨水的预备喷射时，不需要对从每一个墨水喷射孔的墨水预备喷射进行特别的同步计时控制，这样，预备喷射可在喷墨头帽5开始运动之前和之后进行，或与从每一个颜色的墨水喷射孔喷射的同时进行。在这些情况下，墨水的预备喷射可容易地控制。不过为避免用一个清洁滚子7清洁彩色墨水喷射表面6时颜色混淆，当墨水的预备喷射在清洁彩色墨水喷射表面6之后进行时，需要控制墨水的预备喷射的同步计时。
因此，如图6所示，当喷墨头帽5相对于打印头4运动时，检测从打印头4的墨水喷射孔预备喷射的同步计时装置，设置在喷墨头帽5上。在图6中，喷墨头帽5沿与图2所示方向相反方向运动。
在图6中，预备喷射同步计时检测装置包括位置检测片14，设置在喷墨头帽5的底表面侧；光电开关15，与位置检测片14的面对，设置在图1所示打印机体2的内部。位置检测片14是当喷墨头帽5沿箭头A所示方向运动时，为用于检测对应于打印头4的彩色墨水喷射表面6的部位而设置的，位置检测片上设有明暗图案，此图案制成对应于Y、M、C和K墨水喷射表面6的设置节距。图案各部分的设置与每一墨水喷射表面6的颜色Y、M、C和K的设置顺序相反。在喷墨头帽5运动的初始阶段，在位置检测片14上图案各部分的设置，当沿箭头A方向观察时，是设置成朝向背面移动。
光电开关15是为检测位置检测片14上的明暗图案而设置，此位置检测片与喷墨头帽5一同运动，位置检测片通过将光发射部16例如发光二极管(LED)和由光电二极管构成的光接受检测部17结合成一体而制成。位置检测片14上的明暗图案相对于从光发射部16发射的光波长改变其反射性，而光接受检测部17对反射光的波长敏感。
通过这种结构，当喷墨头帽5沿箭头A方向运动时，这样，在喷墨头帽5底表面的位置检测片14从光电开关15前面通过，这就可能检测位置检测片14上的明暗图案，以便检查对应于Y、M、C和K墨水喷射表面6的部位。借助于此，与喷墨头帽5一同运动的清洁滚子7的位置得知，并立即在用清洁滚子7清洁每一个颜色墨水喷射表面6之后，同步计时被控制，这样，从每一个墨水喷射孔的墨水的预备喷射相继进行。此时，已经预备喷射的墨水被可靠地保持在墨水接受部8内。
图7A和7B示出了清洁滚子7另一种形式的示意图。在这种形式中，清洁滚子7通过旋转驱动装置驱动向前旋转或向后旋转。更特别地，在图2中，设置在打印机体2内的电机轴(未示出)，通过具有适当减速比的齿轮机构，与设置在清洁滚子7上的销9连接，于是清洁滚子7被驱动旋转。
如图7A所示，清洁滚子7被电机驱动，沿与图6箭头A所示喷墨头帽5运动方向相同方向旋转，其旋转速度设置成这样，使清洁滚子7外圆周速度v2大于喷墨头帽5的运动速度v1。在这种情况下，墨水喷射表面6通过摩擦被可靠地清洁，这种摩擦是基于打印头4的墨水喷射表面6与清洁滚子7外圆周表面之间的速度差。即使当电机的旋转速度设置成使喷墨头帽5的运动速度v1大于清洁滚子7外圆周的速度v2，在墨水喷射表面6与清洁滚子7外圆周表面之间如上所述也发生摩擦，因此，墨水喷射表面6被可靠地清洁。
如图7B所示，清洁滚子7可制成沿与图6箭头A所示喷墨头帽5运动方向相反方向旋转。在这种情况下，由于打印头4的墨水喷射表面6的运动方向与清洁滚子7外圆周表面运动方向之间的差别发生摩擦，这样，墨水喷射表面6被可靠地清洁。
在图7所示形式中，打印头4的墨水喷射表面6，被清洁滚子7主动旋转相继提供的外圆周表面清洁。当相对于墨水吸收元件随时间的变化而产生渗透距离的改变时观察到，例如，已经知道圆柱形墨水吸收元件已经被浸入墨水液体中，已经知道如图8所示，渗透距离1的增加率开始时大，但随着时间t的推移而逐渐减小。
例如，当圆柱形墨水吸收元件的半径为r，液体(墨水)的表面张力为γ，液体的黏度为η，液体与墨水吸收元件间的接触角为θ，而作用在圆柱形墨水吸收元件两端的外压力差为Δp，渗透距离1用下述一般公式表示12＝(r2/4η){(2γ·cosθ/r)+Δp}t换言之，如图7A和7B所示形式，在墨水喷射表面6与清洁滚子7的外圆周表面之间通过运动速度和运动方向的差异导致摩擦确定地发生，可以指望获得墨水喷射表面6上不完全擦净小的清洁效果。
图9示出了清洁滚子7又一种形式的示意图。在这种形式中，清洁滚子7制成这样，当清洁滚子通过进入与打印头4的墨水喷射表面6接触被驱动而旋转时，使清洁滚子7横截面圆周长度等于清洁滚子7所覆盖的运动距离。更特别地，在图9中，当长度等于墨水喷射表面6沿记录介质送进方向的总长度L，而清洁滚子直径为D，清洁滚子7横截面的圆周长度为πD。因此，在这种情况下，可建立公式L＝πD，这样，D＝L/π。换言之，清洁滚子7的直径取决于下式D＝L/π。
通过这种结构，如图9所示，作为清洁滚子7旋转的结果，Y、M、C和K颜色墨水喷射表面6总是被相同的外周边表面部清洁，这是因为当沿箭头F方向运动时，清洁滚子7被驱动并沿箭头G方向旋转，使清洁滚子7外周边表面部在Y、M、C和K颜色墨水喷射表面6上滚动。因此，特定的清洁滚子7外周边表面部总是与相同的墨水喷射表面6接触，这样，不会发生墨水喷射表面6上颜色混淆的问题。因此，打印和照片打印的质量不可能由于喷墨头而降低。
图10示出了设置在喷墨头帽5墨水接受部8的另一形式的原理图。在此形式中，墨水接受部8的接受表面制成粗糙表面。此粗糙表面是一种用于防止预备喷射的墨水从打印头4往回飞溅的装置；此粗糙表面例如是锯齿状的、崎岖不平的、或有波纹的；它使预备喷射的墨水向侧向散射而不向上回溅。通过这种粗糙表面，避免了预备喷射的墨水再次粘附在打印头4的墨水喷射表面6上。
图11示出了设置在喷墨头帽5墨水接受部8的另一种形式的原理图。在这种形式中，墨水接受部8的接受表面制成倾斜表面，此倾斜表面沿打印头4的墨水喷射表面6的纵向方向向一侧倾斜。此倾斜表面是一种用于防止已经从打印头4预备喷射的墨水往回飞溅的装置。预备喷射出的墨水沿倾斜表面流动并聚集在倾斜表面一侧的一端，这样，墨水接受部8的墨水接受表面保持清洁状态。借助于此，上一次预备喷射操作后所遗留在接受表面上的任何墨水，被当前预备喷射墨水飞溅回来，以便消除剩余墨水重新粘附在打印头4的墨水喷射表面6上的可能性。倾斜的墨水接受部8的接受表面可制成如图10所示粗糙表面。
下面，对清洁滚子7的清洁操作和具有上述结构的喷墨头1的喷墨头帽5结合图12进行说明。这里，在图6所示喷墨头1中，喷墨头帽5沿箭头A所示方向运动，以便清洁打印头4的墨水喷射表面6，此后，进行墨水的预备喷射操作。图12A示出了一种初始状态，其中，喷墨头帽5设置在墨盒3上。从图1所示状态，喷墨头1容纳并设置在打印机体2内。
然后，随着喷墨头1被设置在打印机体2内，借助于一个喷墨头帽移动信号，喷墨头帽5沿箭头A所示方向相对于墨盒3运动，如图12B所示。这使得清洁滚子7与喷墨头帽5一起相对于墨盒3沿箭头A所示方向运动，这样，随着清洁滚子7被推动并进入与打印头4的墨水喷射表面6接触，墨水喷射表面6被清洁，与此同时，当清洁滚子与任何一个墨水喷射表面6接触时，清洁滚子7被驱动并旋转，清洁滚子7被固定，清洁滚子7的旋转是通过一种制动装置限制的，或者当清洁滚子(随着喷墨头帽一译注)被电机驱动向前或向后旋转时使清洁滚子7运动。
在这种状态下，在图6中的打印头4的墨水喷射表面6，例如黄颜色Y墨水喷射表面6被清洁。这里，设置在喷墨头帽5底面的位置检测片14的黄颜色Y部，运动至一光电开关15的检测部，以便检测黄颜色Y墨水喷射表面6的清洁操作的完成情况。这使得一次预备喷射启动信号被送至黄颜色Y墨水喷射表面的墨水喷射孔。
然后，如图12C所示，预备喷射墨水18被从黄颜色Y墨水喷射表面6的墨水喷射孔喷射。然后，一个预备喷射完成的信号被送至黄颜色Y墨水喷射表面6的墨水喷射孔，以便停止预备喷射墨水18的喷射。此后，类似地，在图6中，每次清洁滚子7依次结束每一种颜色M、C和K的墨水喷射表面6的清洁，光电开关15检测每次墨水喷射表面6的清洁完成情况，以便送出一个预备喷射墨水启动信号和一个预备喷射完成信号至每一个墨水喷射孔。借助于此，从每一个墨水喷射孔的预备喷射操作的同步计时得以控制，这样，墨水的预备喷射操作被依次地进行。
以这种方式，当从每一个颜色墨水喷射表面6的预备喷射操作结束时，如图12D所示，喷墨头帽5沿箭头A所示方向最大地运动后，略微向上运动，并稳定在一个移出的位置。在这种状态下，在记录介质上进行打印或照片打印。
然后，当所希望打印或照片打印的页数完成时，传输出喷墨头帽设置信号，这样，如图12E所示，喷墨头帽5从上述移出位置相对于墨盒3沿箭头B所示方向运动。这使得清洁滚子7连同喷墨头帽5在箭头B方向相对于墨盒3运动，这样，随着清洁滚子7被推动并进入与打印头4的墨水喷射表面6接触，在进行清洁墨水喷射表面6的同时，清洁滚子7运动返回。
此后，如图12F所示，喷墨头帽5相对于墨盒3沿箭头B方向最大地运动，并覆盖墨盒3，从而，返回其起始位置。然后，打印机等待下一次打印或照片打印的命令。
上述操作已经说明了在清洁了打印头4的墨水喷射表面6之后进行墨水预备喷射操作的情况。不过，如果不可能产生颜色混淆，而这种颜色混淆是由于清洁滚子7与墨水喷射表面6接触而形成的，则墨水的预备喷射可以在用清洁滚子7清洁墨水喷射表面6之前进行。在这种情况下，不需要控制从每一个Y、M、C和K颜色墨水喷射孔的预备喷射操作的同步计时，或不需要设置图6所示位置检测片14和光电开关15。
下面，结合附图1和图13至19，对作为与喷墨头的相关发明的一种打印机进行说明。喷墨打印机是通过从喷墨头生成极微细的墨水质点，并进行极微细墨水质点的喷射，在记录介质片上形成墨水点而执行打印。如图1所示，打印机包括喷墨头1、打印机体2、喷墨头装卸装置19和喷墨头帽置放与移出装置20。所示打印机是这样一种形式的打印机，其中，喷墨头1是直接安装在打印机体2上。
喷墨头1使液态墨水生成极微细的质点，这例如可通过电热转换或电子机械转换，并将此极微细的质点进行喷射，以便在记录介质片上形成墨水点。因此，喷墨头1具有如图1至12所述的结构。
打印机体2通过将喷墨头1安装在预定位置而设置成起一台喷墨打印机的作用，打印机还包括记录介质片托盘、记录介质片输送系统、操作驱动系统和控制整个打印机体2的控制线路部。在图1中，标号21表示喷墨打印后记录介质片的容器，打印后的记录介质片被输送至此容器中。
喷墨头装卸装置19的设置，是用以将喷墨头1安装在打印机体2上的预定位置和从该预定位置卸下，该装置还包括例如一细长杆元件，此细长杆通过将喷墨头1插入预定位置，即在打印机体2中心部的凹入部，而向下夹持在喷墨头1的顶面部。换言之，喷墨头装卸装置19沿打印机体2的整个宽度方向延伸，并可沿垂直和水平方向分别升高和降低。随着杆形元件如图1所示在垂直方向升高，喷墨头1被沿箭头H所示方向装入和安装，而随着杆形元件如图13所示沿水平方向降低，喷墨头1被紧固在预定位置。
随着喷墨头1被紧固在打印机体2上的预定位置，喷墨头帽置放与移出装置20使喷墨头帽5相对于打印头4运动(见图2)，以便使墨水喷射表面6解除覆盖(见图2)，并使喷墨头帽5在打印之后设置在打印头4上。喷墨头帽置放与移出装置20是这样制成的，例如，使齿轮23与齿条22啮合，齿轮和齿条两者均设置在打印机体2的侧表面。销形突出部设置在齿条22内侧的侧表面，并装入在喷墨头帽5外侧面对应部位制出的凹入部。
如图13所示，随着通过喷墨头装卸装置19将喷墨头1紧固在打印机体2上的预定位置，当齿轮23由电机(未示出)驱动沿预订方向旋转时，如图14所示，齿条22沿箭头A方向运动，使图1所示喷墨头帽5沿箭头A方向运动移出，并稳定在移出位置。
喷墨头帽置放与移出装置20并不局限于齿条22和齿轮23啮合的装置。例如，可以使用另一种喷墨头帽置放与移出装置，其中，摩擦滚推动喷墨头帽5的两侧表面，电机与摩擦滚的旋转轴连接，电机旋转以便通过摩擦滚使喷墨头帽5沿箭头A方向运动并将其移出。
下面，结合图15至19，对于使墨水喷射表面6(见图2)解除覆盖所用的装置的具体例子进行说明，该装置在将喷墨头1紧固在如图1所示打印机体2上的预定位置后，通过使喷墨头帽5相对于打印头4(见图2)运动而解除覆盖。
图15示出了一种状态，其中，图1所示喷墨头1通过沿箭头H方向插入而装入打印机体2中的预定部位。在这种状态下，设置在喷墨头1内端部两侧的喷墨头帽锁钩24的底端部，与对应的设置在喷墨头帽5的两侧部的止挡部26通过螺旋弹簧25的弹性力相接合。借助于此，喷墨头帽5与墨盒3安装成一体。
在这种状态下，如图15所示，喷墨头装卸装置19沿箭头J方向被推动向下并被紧固。这使设置在喷墨头装卸装置19底侧部的喷墨头帽解锁部27推向下，并使喷墨头帽锁钩24的顶端部28旋转。如图16所示，这使得喷墨头帽锁钩24的底端部升起，以便使其与设置在喷墨头帽5两侧部的对应止挡部26脱离连接。借助于此，如图13所示，喷墨头1通过喷墨头装卸装置19紧固在打印机体2的预定部位，而喷墨头帽5变成可运动的。
然后，如图13所示的喷墨头帽置放与移出装置20被操作，以便通过电机(未示出)使齿轮旋转，并使齿条沿箭头A方向运动。如图17所示，这使得安装在墨盒3底表面的喷墨头帽5与齿条22一起沿箭头A方向运动，并接受移出操作。然后，如图2所示，被浮置弹簧施加偏压的清洁滚子7开始清洁设置在墨盒底面的打印头4的墨水喷射表面6。在图17中，符号P表示喷墨头帽5运动路径。
此后，如图18所示，喷墨头帽5在箭头A方向沿运动路径P连续运动。此时，通过安装在喷墨头帽5上的清洁滚子7，图2所示每一个Y、M、C和K颜色的墨水喷射表面6依次被清洁，而墨水的预备喷射操作，在清洁操作之前或之后进行。
当每一种颜色墨水喷射表面6的清洁和从该表面预备喷射完成后，如图19所示，喷墨头帽在箭头A方向沿运动路径P作最大地运动，并略微向上运动，这样，使喷墨头帽稳定在如图14所示移出位置。在装置状态下，在记录介质片上进行打印或照片打印。同时，如图19所示，由于喷墨头帽5略微向上运动，容纳它所需要的空间可以制造得小。在图19中，虽然记录介质片从设置在墨盒3底面的打印头4下面通过，记录介质片的通道可被喷墨头帽5的底表面引导。在这种情况下，用于引导记录介质片的肋条可以设置在喷墨头帽的底面。可以进行一种排斥水的过程，这样，墨水不粘附在已经接受过打印的记录介质片上。
在这种状态下，当所需要打印或照片打印的页数完成后，喷墨头帽5通过与上述操作相反的顺序，从移出位置沿箭头B方向运动，并如图16所示，喷墨头帽5通过返回至墨盒3的底面而反回其起始状态。
然后，如图15所示，当喷墨头装卸装置19沿与箭头J所示方向相反的方向打开时，喷墨头帽锁钩24与设置在喷墨头帽5两侧部的止挡部26通过螺旋弹簧25的弹性力接合，这样，喷墨头帽5与墨盒3安装成一体。在这种状态下，如图1所示，喷墨头1可以从打印机体2上移去。
在喷墨头帽5处于图19所示移出位置时，当打印机电源由于某种原因而被切断时，喷墨头帽5仍旧处于上述移出位置。在这种状态下，如图15所示，当喷墨头装卸装置沿与箭头J所示方向相反方向打开时，墨盒3可单独取出，而喷墨头帽5仍旧处于移出位置。为避免这种情况发生，可设置一种互锁装置，当电源由于某种原因被切断时，使处于移出位置的喷墨头帽5自动返回如图15所示的起始位置，或者，当喷墨头帽5还没有返回图15所示的起始位置时，避免喷墨头装卸装置19沿与箭头J方向相反的方向打开。
图13至19所示喷墨打印机是喷墨头1直接安装在打印机体2上这种形式的打印机。但是，本发明并不局限于此，这样，喷墨头1通过托座安装在打印机体2上的喷墨打印机也可以类似地使用。下面，结合图20对另一种形式的喷墨打印机给予总体的说明。
如图20A所示，喷墨头1包括与墨盒3装成一体的喷墨头帽5，此喷墨头是沿箭头Q所示方向安装在托座29内侧的预定部位，托座设置成可相对于打印机体2前进和后退。此后，托座29沿箭头R所示方向运动，喷墨头帽5被设置在打印机体2内部。此时，如图20B所示，当托座29沿箭头R方向运动时，喷墨头帽5被设置在打印机体2内的保持装置保持与止挡。托座29是为将喷墨头1设置在打印机体2内和更换喷墨头而设置。
此后，通过使托座29沿箭头R所示方向运动，墨盒3相对于喷墨头帽5沿箭头R所示方向运动，这样，喷墨头帽5接受拆除操作。同时，当喷墨头帽5正沿箭头R所示方向相对于墨盒3运动时，通过执行图12所示的相同操作，打印头4的墨水喷射表面6被清洁，并进行墨水的预备喷射操作。此后，在记录介质片上进行打印或照片打印。在图20中，标号30指记录介质片托盘，标号31指记录介质片，标号32指送进滚子，标号33指送进皮带，标号34指记录介质片输出托盘，符号S指记录介质片输出的方向。
在图20所示类型的喷墨打印机中，检测从如图6所示打印头4的每一个墨水喷射孔预备喷射操作同步计时所用的装置，设置在沿箭头R所示方向运动的墨盒3的侧边。换言之，在图6中，位置检测片14可设置在墨盒3的顶面侧，而光电开关15可设置在墨盒3上面，处于打印机体2里面与位置检测片14相面对的位置。
权利要求
1.一种喷墨头，该喷墨头包括墨盒，用于保持一种颜色或数种颜色墨水于其中；打印头，包括墨水喷射表面，此表面包括墨水喷射孔，用于喷射从墨盒供给的墨水；喷墨头帽，可相对于打印头运动并可移出地安装在打印头上；和清洁元件，设置在喷墨头帽的打印头侧，用于清洁打印头的墨水喷射表面；清洁元件制成具有圆柱形，此圆柱形部与打印头的墨水喷射表面的整个长度进入接触，清洁元件是可拆卸地被喷墨头帽保持。
2.如权利要求1所述的喷墨头，其中，喷墨头帽以相对运动的方式沿正交于打印头墨水喷射表面纵向方向的方向运动，以便通过与喷墨头帽一起运动的清洁元件清洁墨水喷射表面。
3.如权利要求1所述的喷墨头，其中，在清洁元件清洁墨水喷射表面之前或之后，打印头从墨水喷射孔预备喷射墨水。
4.如权利要求3所述的喷墨头，还包括墨水接受部，该墨水接受部设置在喷墨头帽的内部，用于接受从墨水喷射孔预备喷射的墨水。
5.如权利要求1所述的喷墨头，其中，还包括检测装置，其在喷墨头帽相对于打印头运动时，检测从打印头的墨水喷射孔预备喷射的同步计时，此装置设置在墨盒或喷墨头帽其中之一上。
6.如权利要求5所述的喷墨头，其中，清洁元件上与墨水喷射表面进入接触的部分是弹性的，并用吸墨水材料制成。
7.如权利要求5所述的喷墨头，还包括加压装置，用于对清洁元件施加朝向打印头的墨水喷射表面的偏压，此装置设置在清洁元件被喷墨头帽保持的部位。
8.如权利要求5所述的喷墨头，其中，清洁元件被紧固成当清洁元件与打印头的墨水喷射表面接触时不旋转，或者清洁元件的旋转被制动装置限制，这样，在清洁元件与墨水喷射表面摩擦的同时清洁元件旋转。
9.如权利要求5所述的喷墨头，其中，清洁元件通过与打印头的墨水喷射表面进入接触被驱动并旋转，或者其中通过旋转驱动装置沿向前方向或向后方向旋转。
10.如权利要求5所述的喷墨头，其中，清洁元件横截面的圆周长度等于被清洁元件移动所覆盖的运动距离，此运动距离是当清洁元件通过进入与打印头的墨水喷射表面接触而被驱动并旋转的移动距离。
11.如权利要求4所述的喷墨头，还包括避免预备喷射墨水向回飞溅的装置，此装置设置在墨水接受部的墨水接受表面。
12.一种打印机，用于进行打印操作，通过从喷墨头形成极微细的墨水质点并喷射此极微细的质点，以便在记录介质片上形成墨水点，此喷墨打印机包括喷墨头，此喷墨头包括墨盒，用于保持一种颜色或数种颜色墨水于其中；打印头，包括墨水喷射表面，此表面包括墨水喷射孔，用于喷射从墨盒供给的墨水；喷墨头帽，可相对于打印头运动并可移出地安装在打印头上，用于保护打印头的墨水喷射表面；和清洁元件，沿打印头纵向方向设置在喷墨头帽的打印头侧，用于清洁打印头的墨水喷射表面；喷墨头装卸装置，用于安装和紧固喷墨头于打印机体的预定位置，并用于从打印机体的预定位置拆卸喷墨头；和喷墨头帽置放与移出装置，用于解除墨水喷射表面的覆盖，并随着喷墨头被紧固在打印机体的预定位置，通过喷墨头帽相对于打印头的运动，用于在打印操作完成后置放喷墨头帽；清洁元件制成具有圆柱形，此圆柱形部与打印头的墨水喷射表面的整个长度进入接触，清洁元件是可拆卸地被喷墨头帽保持。
13.如权利要求12所述的喷墨打印机，还包括墨水接受部，设置在喷墨头的喷墨头帽的内侧，用于接受从墨水喷射孔预备喷射的墨水。
全文摘要
一种喷墨头，该喷墨头包括墨盒，用于保持一种颜色或数种颜色墨水于其中；打印头，包括墨水喷射表面，此表面包括墨水喷射孔，用于喷射从墨盒供给的墨水；喷墨头帽，可相对于打印头运动并可移出地安装在打印头上；和清洁元件，设置在喷墨头帽的打印头侧，用于清洁打印头的墨水喷射表面；清洁元件制成具有圆柱形，此圆柱形部与打印头的墨水喷射表面的整个长度进入接触，清洁元件是可拆卸地被喷墨头帽保持。利用这种结构可以减小打印机体的尺寸。本发明的目的在于通过在喷墨头帽设置用于保护墨水喷射表面的清洁元件而减小打印机体的尺寸。
文档编号B41J2/18GK1565849SQ20041006179
公开日2005年1月19日 申请日期2002年2月21日 优先权日2001年2月21日
发明者西正太, 安藤真人, 平岛滋义, 堀井伸一, 德永洋 申请人:索尼株式会社