专利名称：连续流喷墨打印头的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及一种连续流喷墨打印头。
更具体地，本发明设计一种连续流喷墨打印头，包括液滴产生器， 用于产生连续的墨水液滴流；充电电极，用于选择性地将墨水液滴充电； 偏转电极，用于使充电的墨水液滴偏转；以及收集器，用于收集未充电的 墨水液滴。
背景技术：
在US 6 254 216中公开了这种打印头的一个例子。此打印头包括清洁 系统，其中充电电极和偏转电极被容纳在隔间中。它具有许多问题为了 清空该隔间而需要多重的出口；此隔间需要被完全地填充；当清洁时，通 过喷嘴将溶剂引入，因此不可能有反冲；仍然需要电极校正；当打印头不 工作时，隔间是打开的并允许污染物的进入；以及液滴产生器和喷嘴在清 洁之后保持潮湿，而在长时间关闭之后使重新启动受到损害。
在操作中，连续流喷墨打印头聚集可能最终导致差的性能或者错误的 墨水的沉淀物和其他污染物。在现有的装置中，需要操作者间或清洁打印 头。通常需要在开机之前或者关机之后进行。这些手动操作可能导致不充 分的清洁以及随后使得设备不可靠。这些操作还耗费时间，必须被培训过 的操作者执行，并且导致混乱和溅出。
先前的使清洁操作自动化的尝试是麻烦并缓慢的，并且需要大量的清 洁溶剂以适当地工作。这些系统仍然没有在一个系统中提供偏转电极结构 的清洁和喷嘴的反冲，以提供最佳的阻塞物移除。本发明使得能够使用最 少的溶剂很快地进行清洁，并在不需要操作者这部分的技术的自动操作中 使得电极能够被清洁以及喷嘴被反冲。
如果，在停止工作时，喷嘴和液滴产生器被墨水所浸湿，那么，随着时间过去，墨水将会变千并且在喷嘴上或喷嘴内部留下可能会很难移除的 硬壳。这可能导致在下次需要打印机时它不能工作。即使当已经清洁了喷 嘴和墨水液滴产生器但仍使其保持被溶剂浸湿时，随着溶剂变干，溶解在 溶剂中的剩余墨水成分可能聚集而留下可能会阻塞喷嘴的坚硬的沉淀物。 本发明使得偏转电极、喷嘴和液滴产生器基本上干燥，因此使得当下次需 要时它们能够快速并可靠的开始工作。
现有的打印头设计需要由操作者或者保养技术员对准组成部件以实现 最优的性能。这可能引起错误的设置或设置的意外改变(例如，在清洁过 程中)，导致差的性能或者不可靠性。本发明使得组件能够在组装过程中 被定位而不需要之后或随后的对准。
因为需要安装并对准组件并提供用于清洁的访问，所以现有的打印头 在打印方向中的实体的延伸，这使得很难为多线打印而堆叠打印头。本发 明使得打印头能够在打印方向上小得多，以方便一同使用多个打印头。
虽然现有的打印头被封装起来，但是它们仍然具有打印液滴所通过的 开口。当关闭打印机之后，此开口可以允许灰尘、纤维和其他污染物进入 打印头中，这可能导致差的性能和不可靠性。现有的打印头都没有开口的 挡板、手动挡板或者在打印机不工作时打开的挡板。本发明提供了一种能 够在打印机被关闭时而关闭的紧凑的、自动的挡板，该挡板在清洁过程中 提供密封并且仅当进行打印时打开。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种连续流喷墨打印头，其包括用 于产生连续的墨水液滴流的液滴产生器；用于选择性地对墨水液滴流充电
的充电电极；用于使充电的墨水液滴流偏转的偏转电极；以及用于收集充 电的墨水液滴的收集器，其中，偏转电极被容纳在包围结构中，包围结构 (i)提供与偏转电极的主体的形状轮廓一致的表面，使得可以倚靠着表面 安装主体，以在打印头内正确地定位偏转电极，以及(ii)作为打印头工 作中流体的歧管，其中打印头包括包围结构的封盖，封盖形成偏转电极之 间的间隔的壁，壁沿着墨水液滴流延伸。在根据前述段落的打印头中，充电电极优选地也容纳在包围结构中并 且通过包围结构的形状预先设定充电电极在打印头内的位置。
在根据前述两个段落中的任一段落的打印头中，收集器优选地也容纳 在包围结构中并且作为包围结构的一部分一体地形成。
在根据前述三个段落中的任一段落的打印头中，液滴产生器优选地被 安装到包围结构上，并且打印头还包括对准机构，由此相对于包围结构对 准液滴产生器。
在根据前述段落的打印头中，对准机构可以包括偏心凸轮。 根据本发明的第二方面，提供了一种清洁连续流喷墨打印头的方法，
包括使用打印头的入口以在打印头内产生墨水溶剂的喷雾，喷雾覆盖在
打印头的内部表面上以溶解内部表面上的墨水沉淀物。
在根据前述段落的方法中，优选地通过将空气和墨水溶剂交替提供到
入口以产生喷雾。
在根据前述两个段落中的任一段落的方法还包括在产生喷雾的步骤 之后，将空气提供到打印头以使得打印头的内部表面干燥。 在根据前述段落的方法中，空气可以是加热的。
根据本发明的第三个方面，提供了一种连续流喷墨打印头，其包括 用于产生连续的墨水液滴流的液滴产生器；用于选择性地对墨水液滴流充
电的充电电极；用于使充电的墨水液滴流偏转的偏转电极；以及用于收集
充电的墨水液滴的收集器，其中，将打印头的入口设置为使得通过入口， 可以将墨水溶剂提供到打印头，以使得墨水溶剂能够连续地流动(i)到充
电电极和偏转电极以溶解这些电极上的墨水沉淀物，并且(ii)通过液滴
产生器的喷嘴进入到液滴产生器的内部以反冲喷嘴。
在根据前述段落的打印头中，充电电极和偏转电极优选地容纳在包围 结构中，包围结构在打印头的工作过程中作为流体的歧管，液滴产生器被 安装到包围结构上并且入口通向液滴产生器与包围结构之间的点。
在根据前述段落的打印头中，收集器优选地也容纳在包围结构中，并 且包围结构包括可以关闭的开口，充电的墨水液滴穿过开口以打印，在打 印头的清洁过程中，关闭可以关闭的开口并且流动到充电电极和偏转电极的墨水溶剂可以通过返回线从收集器离开^r印头。
在根据前述三个段落中的任一段落的打印头中，^夜滴产生器优选地包 括出口，在清洁打印头时，流动到液滴产生器内部的墨水通过出口以及液 滴产生器通常的墨水入口离开液滴产生器。
根据本发明的第四个方面，提供了一种用于打开和关闭开口的机构， 其中通过开口充电的墨水液滴通过以在连续流喷墨打印头中打印，该机构 包括与开口相邻设置的可收縮构件，可收縮构件在丰公3也的未收縮状态下覆 盖开口，以便于将开口关闭，并且可收縮构件在不松3也的收縮状态下不覆 盖开口，以便于将开口打开。
根据前述段落的机构优选地还包括设置在可收縮构件中的刚性构件， 当可收縮构件处于其松弛的未收縮状态下时，刚性构^牛的一部分与可收縮 构件间隔开，并且可收縮构件收縮进刚性构件的一部分中，以便于打开开 口，通过开口充电的墨水液滴通过以打印。
根据前述段落的机构，优选地，可收縮构件包 舌柔性管包括刚性管的 刚性构件，冈他构件的一部分包括在刚性管侧面上开口，并且通过从刚性 管中抽出空气以将柔性管吸入刚性管的侧面上的开口中。
根据本发明的第五个方面，提供了一种判定连续、流喷墨打印头的清洁
度的方法，包括将墨水溶剂提供给打印头以溶解fi^印头的内部表面上的 墨水沉淀物，从打印头回收墨水溶剂，以及测量所回4夂的墨水溶剂的导电 率以判定打印头的清洁度，所回收的墨水的导电率越^氐，打印头越清洁。
根据本发明的第六个方面，提供了一种清洁连乡卖流喷墨打印头的方 法，包括，将墨水溶剂提供给打印头以溶解打印头的内部表面上的墨水沉 淀物，从打印头回收墨水溶剂，测量所回收的墨水溶齐U的导电率，以及当 所回收的墨水溶剂的导电率降低到预定水平时，终止将墨水溶剂提供到打 印头。
以下通过示例的方式，参考附图描述本发明，其中
图1示出了根据本发明的连续流喷墨打印头，其中其封盖打开(左侧图)和其封盖关闭(右侧图)；
图2示出了在清洁打印头的过程中，流经图1的打印头的流体的简
图3示出了将流体供应到图1的打印头以及从图1的打印头接收流体 的阀门布置；
图4为示出了图1的打印头的关闭顺序的阀门状态图； 图5为示出了图l的打印头的开始顺序的阀门状态图； 图6A和图6B示出了用于打开和关闭图1的打印头的开口的机构，其
中充电的墨水液滴通过该开口以打印；
图7示出了相对于图1的打印头的其他部分对准打印头的液滴产生
器；以及
图8示出了用于测量用于清洁图1的打印头的墨水溶剂的清洁度的传 感器。
具体实施例方式
参考图1，打印头包括封盖IO和主体2。主体2由诸如聚醚醚酮塑料 的不导电材料制成，该材料被模制和/或机械加工以制造一体的流体歧管和 用于设置充电电极40和偏转电极4的框架。注意到，虽然在图l中示出了 充电电极40 (示意图)，但是充电电极40实际上隐藏在主体2的外壳后 面。主体2同样将收集器7结合为其结构的一部分。主体2同样具有连接 并对准密封在主体2上的液滴产生器1的装置。
此结构意味着空腔6被容纳在该结构中，并且一旦完成将偏转电极4 安装到部件中之后，只需要一个封盖10以完成该密封，其中在空腔6中 液滴形成并为打印而偏转。通过主体2的形状预先确定充电电极和偏转电 极的位置。对于偏转电极4，此结构提供与电极的主体的形状轮廓相同的 表面41，使得可以依靠表面安装主体以正确地将电极安装到打印头中。因 此，该组件即作为支持和定位电极的机构又作为流体的歧管。这些事物的 组合允许打印方向上的尺寸比现有技术的设计更小，具有可以将多个打印 头堆叠到一起的优点。
9也参考图2，使用诸如橡胶O型圈的柔性材料组件17在墨水液滴产生
器1与主体2之间密封。在通常的操作中，在压力下从液滴产生器1将墨 水推出，经过喷嘴18以形成射流5 (见图1)，该射流5在充电电极通道 13中分解为墨水液滴。未充电的墨水液滴由收集器7所收集(在图2中未 示出)并且通过收集器返回管14返回到墨水系统。通过偏转板4之间的 电场使充电的墨水液滴偏转(同样未在图2中示出)，并且通过开口挡板 8排出以打印。空气流流动通过分离的端口 15以保持偏转空腔6内的轻微 的正压，以确保没有污染物被通过开口挡板8被吸入。
当关机或清洁循环开始时，关闭挡板8并且也关闭供墨阀(见下 文)。之后通过入口 16引入流体，使得流体冲洗喷嘴18与充电电极通道 13之间的容积12。同时，通过出口 11以及通常为墨水入口 19的出口将流 体吸出液滴产生器1。冲洗流体通过充电电极通道13进入偏转空腔6，并 经过收集器返回管14离开。因此，流体以箭头所示方向流动，反冲液滴 产生器并清洁偏转空腔。如图所示，这样也清洁了喷嘴和充电电极。
清洁循环被设置为，通过流动通过偏转空腔6和液滴产生器1的搅动 的空气和溶剂的混合物，使得变干的墨水和其他污染物被移除掉。当这些 容积被清洁之后，仅有空气流动通过各个空腔以移除剩余的溶剂并使各个 空腔干燥。使用加热的空气或者加热主体或电极的至少一部分以加速这个 过程是有利的。
也参考图3，阀VI到Vll控制到打印头的流体供应以及来自打印头 的流体接收。有5个到打印头的进入/流出点液滴产生器墨水进入点 19，墨水液滴产生器流体流出点11，打印头主体流体进入点16，墨水返 回点14和挡板致动点20。应该注意到并没有示出通过端口 15 (见图2) 将空气提供到打印头的控制。
已经发现了空气和溶剂的快速交替产生了喷雾，该喷雾覆盖偏转空腔 内的全部表面并且清洁偏转空腔而不需要该空腔完全被溶剂所填充。无论 打印头是什么朝向，这种流动也确保溶剂被移除，并且不需要如果在重力 下排干该体积时所需要的多重排水路线。
现在也必须参考不解自明的图4和图5。图4和图5中的阀数字对应于图3中示出的阀。
也要参考图6A和图6B，图6A示出了在关闭位置的机构8，图6B的 机构8处于打开位置。柔性管24覆盖具有开口 21的刚性管23。柔性管具 有封闭端30。柔性管通过管22连接到真空和压力源。
此机构被插入主体2中的孔9中(见图1)，使得当处于松弛状态 (图6A)时的柔性管24将打印头的缝关闭，其中打印的液滴通过该缝排 出。设置开口 21的位置，以使得当施加真空时柔性管24被吸入开口 21 中，如25所示，因此将缝打开并允许打印的液滴从打印头排出。因此， 当打印头关闭时，机构8被关闭以确保没有污染物或微粒能够进入电极空 腔。在清洁循环中，当在电极空腔中搅动溶剂时，可以通过对柔性管24 施加压力、强迫其与缝的内侧壁紧靠以促进机构8的密封。
需要用于对准液滴产生器1的机构以确保射流5足够好地定位在收集 器7中，以确保所有的打印液滴被打印以及所有未打印的液滴被收集。因 为在收集器7的边缘处的对准更重要并且在其他方向上射流的方向性足够 精确，因此仅需要在这个方向上进行调整。
也参考图7，使用两个偏心凸轮3调整液滴产生器1与主体2之间的 角度。0型圈17确保两个部件之间的区域与外界之间保持密封。可选择 地，可以使用固定的凸起替换一个凸轮并且使用剩余的凸轮进行全部的调 节。即使射流5没有准确地垂直于喷嘴18的表面排出，这些机构也确保 射流5在正确的点与收集器7相遇。
如果打印头不是非常脏或者被污染的，那么可以更快地终止清洁循环 以节省时间和溶剂。已经发现在清洁时从打印头中吸出的流体的清洁度与 其导电率有关。墨水具有明显的导电性，纯溶剂是不导电的，混合物导电 率大约在它们之间。因此，随着清洁溶剂从打印头中吸出，在变得更清洁 时，其导电性降低。
也参考图8，示出的传感器可以为收集器流体返回线14 (见图2、 3 和7)的一部分。两个金属管29被插入不导电收集器返回管26中，因此 在分开的两个金属管29之间具有小的空隙28。通过建立与金属管29的电 连接27，可以在清洁过程中测量空隙28之中的流体的导电率以判定返回的溶剂的清洁度。这些传感器也可以被用来探测返回线中墨水的存在以进 行故障诊断。
权利要求
1.一种连续流喷墨打印头，包括液滴产生器，其用于产生连续的墨水液滴流；充电电极，其用于选择性地对所述墨水液滴充电；偏转电极，其用于使充电的墨水液滴流偏转；以及收集器，其用于收集未充电的墨水液滴，其中，所述偏转电极被容纳在包围结构中，所述包围结构(i)提供与所述偏转电极的主体的形状轮廓一致的表面，使得主体可以靠着所述表面安装，以在所述打印头内正确地定位所述偏转电极，以及(ii)作为所述打印头工作中流体的歧管，其中所述打印头包括所述包围结构的封盖，所述封盖形成所述偏转电极之间的空间的壁，所述壁沿着所述墨水液滴流延伸。
2. 根据权利要求1所述的打印头，其中所述充电电极也容纳在所述包 围结构中并且所述充电电极在所述打印头内的位置由所述包围结构的形状 预先确定。
3. 根据权利要求1或2所述的打印头，其中所述收集器也容纳在所述 包围结构中并且作为所述包围结构的一部分一体地形成。
4. 根据权利要求1、 2或3所述的打印头，其中所述液滴产生器被安 装到所述包围结构上，并且所述打印头还包括对准机构，由此相对于所述 包围结构对准所述液滴产生器。
5. 根据权利要求4所述的打印头，其中所述对准机构包括偏心凸轮。
6. —种清洁连续流喷墨打印头的方法，包括使用所述打印头的入口 以在所述打印头内产生墨水溶剂的喷雾，所述墨水溶剂的喷雾覆盖在所述 打印头的内部表面上以溶解所述内部表面上的墨水沉淀物。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中通过将空气和墨水溶剂交替提供 到所述入口以产生所述喷雾。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，还包括在所述产生喷雾的步骤 之后，将空气提供到所述打印头以使得所述打印头的所述内部表面干燥。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述空气是加热的。
10. —种连续流喷墨打印头，包括 液滴产生器，其用于产生连续的墨水液滴流； 充电电极，其用于选择性地对所述墨水液滴充电； 偏转电极，其用于使充电的墨水液滴偏转；以及 收集器，其用于收集未充电的墨水液滴，其中，将所述打印头的入口设置为使得通过所述入口，可以将墨水溶 剂提供到所述打印头，以使得所述墨水溶剂能够同时流动(i)到所述充电 电极和所述偏转电极以溶解这些电极上的墨水沉淀物，并且(ii)通过所 述液滴产生器的所述喷嘴进入到所述液滴产生器的内部以反冲所述喷嘴。
11. 根据权利要求IO所述的打印头，其中，所述充电电极和所述偏转 电极容纳在包围结构中，所述包围结构在所述打印头的工作过程中作为流 体的歧管，所述液滴产生器被安装到所述包围结构上并且所述入口通向所 述液滴产生器与所述包围结构之间的点。
12. 根据权利要求11所述的打印头，其中，所述收集器也容纳在所述 包围结构中，并且所述包围结构包括可以关闭的开口，充电的墨水液滴穿 过所述开口以打印，在所述打印头的清洁过程中，关闭所述可以关闭的开 口并且流动到所述充电电极和所述偏转电极的所述墨水溶剂可以通过返回 线从所述收集器离开所述打印头。
13. 根据权利要求10、 11或12所述的打印头，其中，所述液滴产生 器包括出口，在清洁所述打印头时，流动到所述液滴产生器内部的所述墨 水通过所述出口以及所述液滴产生器通常的墨水入口离开所述液滴产生 器。
14. 一种用于打开和关闭开口的机构，其中，充电的墨水液滴通过所 述开口以在连续流喷墨打印头中打印，所述机构包括与所述开口相邻定位 的可收縮构件，所述可收縮构件在松弛的未收縮状态下覆盖所述开口，以 便于将所述开口关闭，并且所述可收縮构件在不松弛的收縮状态下不覆盖 所述开口，以便于将所述开口打开。
15. 根据权利要求14所述的机构，还包括设置在所述可收縮构件中的刚性构件，当所述可收縮构件处于其松弛的未收縮状态下时，所述刚性构 件的一部分与所述可收縮构件间隔开，并且所述可收縮构件收縮进所述刚 性构件的一部分中，以便于打开所述开口，充电的墨水液滴通过所述开口 以打印。
16. 根据权利要求15所述的机构，其中所述可收縮构件包括 柔性管，包括刚性管的刚性构件，所述刚性构件的一部分包括所述刚性管侧面上的开口，并且通过从所 述刚性管中抽出空气以将所述柔性管吸入所述刚性管的所述侧面上的所述 开口中，使得所述柔性管收縮。
17. —种判定连续流喷墨打印头的清洁度的方法，包括 将墨水溶剂提供给所述打印头以溶解所述打印头的内部表面上的墨水沉淀物，从所述打印头回收所述墨水溶剂，以及测量所回收的墨水溶剂的 导电率以判定所述打印头的清洁度，所述所回收的墨水的导电率越低，所 述打印头越清洁。
18. —种清洁连续流喷墨打印头的方法，包括，将墨水溶剂提供给所 述打印头以溶解所述打印头的内部表面上的墨水沉淀物，从所述打印头回 收所述墨水溶剂，测量所回收的墨水溶剂的导电率，以及当所述所回收的 墨水溶剂的导电率降低到预定水平时，终止将所述墨水溶剂提供到所述打 印头。
全文摘要
一种连续流喷墨打印头，这种连续流喷墨打印头包括用于产生连续的墨水液滴流的液滴产生器(1)；用于选择性地对墨水液滴流充电的充电电极(40)；用于使充电的墨水液滴流偏转的偏转电极(4)；以及用于收集充电的墨水液滴的收集器(7)，其中，偏转电极被容纳在包围结构(2)中，包围结构(i)提供与偏转电极的主体的形状轮廓一致的表面(41)，使得可以倚靠着表面安装主体，以在打印头内正确地定位偏转电极，以及(ii)作为打印头工作中流体的歧管，其中打印头包括包围结构的封盖(10)，封盖形成偏转电极之间的间隔的壁，壁沿着墨水液滴流延伸。
文档编号B41J2/09GK101594998SQ200880002907
公开日2009年12月2日 申请日期2008年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者奈杰尔·爱德华·谢尔曼, 格雷厄姆·戴格尼尔·马丁, 萨克伯·辛格·潘奴 申请人:录象射流技术公司