专利名称：在打印开始时自动清洁的喷墨打印头的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过墨水之类的液体的喷射或滴落进行打印的领域。本发明涉及在形成所述液体喷射的阶段期间使液 体喷射打印机的起动可靠。本发明更具体地涉及在打印开始之前清洁靠近供液体(例如墨)穿过喷射的孔口 的任何滞留液。有利应用领域是喷墨打印。
背景技术：
喷墨打印机的基本原理是迫使液体(通常为墨)通过校准的孔口。用于喷嘴的单独或共有的致动器对喷嘴上游的墨增压。所述墨根据打印技术以每 秒几米至几十米的速度喷射。取决于是涉及“按需滴落”还是“连续喷射”式打印技术，墨 到自由表面(通过喷嘴)的通道在紧靠墨滴落或墨喷射的附近区域中均形成真空区域。对 于基于按需滴落技术的打印机，通过喷嘴板射出的墨通常离开喷嘴板下游的任何壁，其中， 所述喷嘴板为简单的平坦表面。因液滴喷射形成的气流不产生或者产生较小的空气涡流或 者真空，该较小的空气涡流或者真空能够携带微滴或者使液滴偏转而弄脏或污染喷嘴板。 在连续喷射技术中，偏转的连续喷射的系列不存在弄脏喷嘴板或该喷嘴板下游的元件的问 题，这是因为喷嘴板下游的元件通常距射流几百微米的距离。在双重连续喷射技术中，由于大量喷射(形成喷流幕)和尽可能靠近喷嘴板与喷 流幕的液滴分选电极的限制，因此，空气动力效果特别明显。在喷流幕起动的短暂阶段期 间，在由喷嘴板的表面与支撑液滴偏转电极块的表面形成的平面的交叉处产生强真空。将 该区域中存在的任何液体(墨、溶剂、清洁液)被推向射流。当接触时，射流偏转，射流的偏 转方向确定。射流确切地偏向电极块，电极块完全被打湿要解决的问题是在喷流幕的形成 阶段期间不弄脏喷嘴板下游(下方)的功能性元件。传统上，通过在喷射的起动阶段期间从喷嘴板移除电极块来避开该问题(例如参 见美国专利5’ 808’ 642’ )。在形成射流时，电极块作为根据打印机是用于打印还是用于起 动阶段/维护阶段而接近或离开所述射流的移动部分。例如由Versamark公司实施的双重连续喷射面临同样的问题。由于块电极固定， 因此起动问题证实为尤为重要，并且通过维护装置间接地处理，所述维护装置基于其商业 名称是“可调节喷口(eyelid)”的原理，并且由美国专利6，247，781，特别地保护。根据 该“可调节喷口 ”原理，清洁阶段期间被完全密封的打印头配备有复杂、成本高且功能苛刻 的维护回路。美国专利7，055，931，中公开了该维护回路。然而，靠近位于喷嘴板紧下游的射流的区域是打印头的灵敏区域，在该区域中，会 堆积能够使电极块短路的杂质。因此在美国专利V 178’ 897’中提出一种用于清洁该区域 的改进方案。上述的现有技术的主要缺点很多，并且可通过种类分类并列举如下1)对于在打印开始时使用电极的移动系统的装置
-用于实现电极块移位的致动器的冲程很大，并且其定位必须非常精确，-导向复杂，而且处于其中液体始终可能干燥由此阻挡移动电极所要求的移位的环境下，-制造所述移动系统的成本高，_所述移动系统的尺寸较大。2)对于使用固定电极的系统的装置-不提供具体动作来解决起动时因滞留的液体而使射流偏转的问题，-在每次起动时需要通过维护装置清洁或维护灵敏区域的清洁度-该清洁措施成本高且需要的操作时间长。
发明内容
除了其它优点之外，本发明旨在克服现有打印头的缺点，并且以常规方式避免在 打印开始时由于靠近墨喷射位置的滞留液而偏转的喷墨引起的分选块的任何污染。为了该目的，本发明涉及一种液体喷射打印头，该打印头包括-液滴发生器，该发生器的下部包括板，该板配备有用于喷射所述液体的至少一个 喷嘴，-分选块，该分选块布置在所述喷嘴板的下方，并相对于所述喷嘴的轴线偏移；其 中，所述分选块和所述发生器通过限定第一空间并通过在竖直平面中形成角而相对于彼此 固定，-装置，该装置用于在打印开始时从所述喷嘴喷射液体之前抽吸所述第一空间中 和/或所述角中的任何滞留液，其中，所述抽吸装置包括至少一个槽，该槽在所述块的与所 述喷嘴板相对的所述表面上切出，同时朝所述板开口，其中，所述槽的一个区域置于大气压 力下，而另一个区域置于低压力下，以由此在打印起动期间朝所述低压力区域抽吸任何滞 留液。与现有技术相比，本发明解决了在打印开始时通过特别地处理非可靠性(或故 障)的一个原因而形成并保持射流(或喷流幕)的问题。而且，根据本发明还可以抽吸起 动之后靠近喷射位置可能滞留的任何液体，以防止对分选块的任何污染。根据本发明的块或分级系统是用于由喷嘴喷射的墨的可选偏转装置，以将打印液 滴和再循环墨(未经打印)置于分开的轨迹上。换言之，分选块是对不同液滴或喷射部分引 导不同轨迹的装置。因此，所述分选块可包括具有至少一个电极的装置，该至少一个电极在 所述液体射流的一个或几个上施加静电作用。举例来说，所述分级系统可以是电极块(双 重喷墨技术等的情况)。所述分级系统还可以是配备有例如根据空气流动技术在打印头中 存在的那些鼓风装置的块。根据本发明的第一实施方式，所述槽的一端在所述块的一端处在大气压力下开 口，所述抽吸装置包括与所述槽的另一区域连接的抽吸泵，其中，使所述泵在打印开始时操 作来抽吸任何滞留液。根据另一个有利实施方式，所述电极块包括液体回收隔槽，该液体回收隔槽至少 部分布置在所述电极下方，同时限定第二空间，所述抽吸装置包括-至少一个导槽，该导槽形成管道，在所述块中切出并且在所述第一空间与所述第二空间上的任意一侧上开口，-所述槽，该槽在所述块的所述表面上切出，该槽的一端在所述块的一端处在大气 压力下开口，所述槽的一个区域与所述管道连通，其中，所述打印头的起动在所述第二空间 中造成抽吸，使得所述第一空间中的任何滞留液通过强制真空被抽吸到所述槽中，然后推 到所述管道中，从而经由所述隔槽收集并排出。根据一有利可选方式，所述块在所述第一空间与所述第二空间之间在竖直平面中 匹配有斜面，其中，所述管道尽可能靠近所述斜面切出，以减小所述管道与所述槽之间的连 通长度。根据另一个有利可选方式，所述槽距所述块的边缘以一定距离切出，使得所述槽 的所述笔直截面比由所述第一空间的所述高度和所述块的所述边缘与所述槽之间的所述 距离限定的笔直截面大。
在其中所述打印头包括能够形成喷流幕的多个对准喷嘴的实施方式中，其中，所 述电极对所有所述喷流幕完全相同，并且所述管道位于所述电极(Elec)的一端的上方。本发明还涉及要被植入在上述的打印头中的电极块，该电极块包括至少一个槽， 该槽在适于被固定在所述头的喷嘴板下方的表面上加工。本发明具有很多优点-所述电极块(已知为分选块)可与液滴发生器或射流发生器保持一体，因此其不 必使分选块进行释放运动(根据现有技术的电极移动系统)，特别是在形成喷流幕期间，-所述分选块与所述液滴发生器可在无密封限制的情况下组装，由于密封装置必 须不降低喷嘴的喷射质量，换言之所述密封装置必须不与喷嘴周围的流动干涉，而始终难 以实现密封限制，-根据本发明的液体抽吸装置特别干燥液体保持区域，这简化了头的维护，并且提 供优良的喷射起动可靠性，-通过开槽和真空管道的根据本实施方式的液体抽吸装置优选一体形成在打印头 中，而无须任何附加部件，并避免任何附加部件中本身的尺寸限制。_根据本发明的抽吸功能的成本低，而效率最大。
通过阅读下文提供的说明并通过参照附图将清楚本发明的其它特征和优点，这些 说明仅为了示意，而不是为了限制。在这些附图中图1是根据本发明的打印头T的示意性总图，图2a和2b是示出根据现有技术的打印头的起动阶段的示意性侧视图，图3是示出根据本发明的打印头的起动阶段的剖视示意图，图4是根据本发明的打印头的实施方式的俯视图，图5也是根据本发明的打印头的剖视示意图，图6是根据本发明的打印头的剖视细节图。
具体实施例方式根据本发明的打印头T包括配备有喷嘴板2的液滴发生器1。在打印阶段，在发生器1中被增压的墨3通过喷嘴4流出，以形成喷流幕。在喷嘴板2的沿墨流动方向(沿 Z轴线)的下游定位有包括功能性电极部6的分选块5。该电极部6的作用是用于放置在 不同的喷射轨迹部上，大部分射流被再循环隔槽7收集，而其它射流被引向待被打印的介 质8(图1)。术语“下部”和“上部”应被理解为使打印头向下(射流沿ζ的流向)取向，换言 之，根据本发明使上述发生器1部分地位于电极块5的正上方。在喷嘴板2与分选块5之间，构造有空间9，如果两个元件2、5接触，则该空间9的 厚度可被减小至仅一个界面。通常在连续的喷射打印头中，该空间9大约为0. 1mm。 根据现有技术，在打印头的维护阶段期间或即使在操作期间，液体被限制在空间9 中。在该小尺寸的空隙中表面张力吸引并保持的液体越多，则截留也越有效。截留也可以 在形成于板2与块5之间的角(在所示的实施方式中为直角)处发生。根据现有技术，喷射形成物10例如在起动阶段中携带环境空气，以形成由分选块 5沿ζ轴线的竖直表面、喷嘴板2和喷流幕10限定的涡流11。运动的空气形成由箭头12 表示的真空，真空能够吸引空气空间9中的滞留液13 (图2a)。该滞留液13与射流10形成 接触14，射流不可避免地偏向分选块5(图2b)。由于作用在传导液上的电极的外表面被弄 脏，因此产生的污染(以集束15表示)不利地影响分选块5的正确操作。为了克服该缺点，首先，根据本发明所示的实施方式，在分选块5(图3)的上表面 5S (在XY平面中)上加工槽50。该槽50的长度(沿X轴线)优选至少与喷流幕10的长 度相等。槽50的一端500置于大气压力下。该增压例如可通过将槽50延伸至分选块5的 侧边缘来实现(图4)。槽50的另一个区域501与例如通过使区域501与真空泵连通而形成的真空连接。 根据一有利的实施方式，可借助导槽51的中间作用通过使区域501与另一个限制空气空间 连通而形成真空，该导槽51形成首先通向槽50上其次通向限定于射流回收槽与块5的下 表面51之间的另一个空间70中的管道。该减压可使得受益于从打印开始时在由所述隔槽 7限定的该另一个空气空间70中形成的强制真空。由此形成的真空在槽50中产生沿X轴 线的纵向空气流，该纵向流由来自空气空间9的沿Y轴线的横向流供给。限制在空气空间9 中或者限制在形成于液滴发生器1与块5之间的角α中的液滴由此在槽50中运送，并沿 由图3的箭头16指示的路径被输送至真空泵或隔槽7中。在所示的实施方式中，可以确定产生的真空水平的大小的要素是槽50的笔直截 面Sdr ；笔直截面Sde，该笔直截面Sde由宽度L限定，该宽度L与射流10相对地分离电极 块的竖直壁5V的槽50 ；第一空气空间9的高度H ；以及在由隔槽7与块的下表面51限定的 空间70中已实现的真空水平(图5)。槽50的笔直截面Sdr优选是最大的因此，当存在 横向流分量时，纵向速度分量必须远大于横向分量，以产生足够的液体夹带效果。在所示的实施方式中，真空源大约为0. 6bar (相对压力)，槽在XZ平面中的横截面 大约为lmm2，空气空间9在XZ平面中的横截面大约为0. Imm2。根据优选的可选实施方式，当分选块5构造成包括斜面52时，根据本发明的管道 51优选尽可能靠近该斜面52形成，换言之，通过最大程度地减小管道51与槽50的直线部 之间的连通长度Lc，而同时使管道51直接通向空间70(图6)。根据另一个优选可选方式，管道51加工成与电极Elec的一端对准(图4)。
以上所述的本发明涉及到在起动打印之前抽吸任何滞留液的装置。毋庸置疑，提供的装置使得可以在打印期间抽吸分选块(在所示的实施方式中固定电极植入其中的一体部件)与用于喷墨的喷嘴板之间的空间中的任何滞留液。具体地， 该实施方式通过由管道和由回收槽限定的空间形成强制真空，使得可以在打印开始时和在 操作时以连续的方式抽吸任何不想要的滞留液，并且可以通过隔槽将滞留液再次注入墨再 循环回路中。
权利要求
一种液体射流(3)的打印头(T)，该打印头包括-液滴发生器(1)，在该液滴发生器中，下部包括板(2)，该板配备有用于喷射液体的至少一个喷嘴(4)，-分选块(5)，该分选块布置在所述喷嘴板(2)的下方，并相对于所述喷嘴的轴线(z)偏移；其中，所述块和所述发生器通过限定第一空间(9)并通过在竖直平面(YZ)中形成角α而相对于彼此固定，-装置(50，51)，该装置用于在打印开始时从所述喷嘴喷射液体之前抽吸所述第一空间中和/或所述角中的任何滞留液(13)，其中，所述抽吸装置包括至少一个槽(50)，该槽在所述块的与所述喷嘴板(2)相对的表面(5S)上切出，同时朝所述板开口，其中，所述槽的区域(500)置于大气压力下，而另一个区域(501)置于低压力下，以由此在起动打印期间朝所述低压力区域抽吸任何滞留液。
2.根据权利要求1所述的打印头(T)，其中，所述分选块(5)包括具有至少一个电极 (6)的装置，所述至少一个电极在所述液体射流的一个或几个上施加静电作用。
3.根据权利要求1或2之一所述的打印头(T)，其中，所述槽的一端(500)在大气压下 在所述块(5)的一端处开口，其中，所述抽吸装置包括与所述槽的另一个区域连接的抽吸 泵，其中，在打印开始时所述泵的操作的起动抽吸任何滞留液。
4.根据权利要求2所述的打印头(T)，其中，所述电极块包括液体回收隔槽(7)，该液体 回收隔槽至少部分地设置在所述电极下方，同时限定第二空间(70)，并且其中所述抽吸装 置包括-至少一个导槽(51)，该导槽形成管道，在所述块中切出，并且在所述第一空间(9)与 所述第二空间(70)上的任意一侧上开口，_所述槽(50)，该槽在所述块的所述表面(5S)上切出，该槽的一端(500)在所述块的 所述一端处在大气压力下开口，在所述槽中，区域(501)与所述管道(51)连通，其中，所述 打印头的起动在所述第二空间中造成抽吸，使得所述第一空间中的任何滞留液通过强制真 空被抽吸到所述槽中，然后推到所述管道中，从而经由所述隔槽收集并排出。
5.根据权利要求4所述的打印头(T)，其中，所述块(5)在所述第一空间与所述第二空 间之间在所述竖直平面(YZ)中匹配有斜面(52)，其中，所述管道(51)尽可能靠近所述斜面 (52)切出，以减小所述管道与所述槽之间的连通长度。
6.根据权利要求4或5所述的打印头，其中，所述槽(50)距所述块的边缘以一定距离 (L)切出，使得所述槽(50)的笔直截面(Sdr)比由所述第一空间的所述高度(H)和所述块 的所述边缘与所述槽之间的所述距离(L)限定的笔直截面(Sde)大。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的打印头，该打印头包括可以形成喷流幕(10) 的多个对准喷嘴(4)，其中，所述电极对所有所述喷流幕完全相同，并且所述管道(51)位于 所述电极(Elec)的一端的上方。
8.一种电极块(5)，该电极块要被植入在根据前述权利要求中的任一项所述的打印头 (T)中，该电极块包括在一个表面(5S)上加工的至少一个槽(50)，所述表面适于被固定在 所述头的喷嘴板(2)的下方。
全文摘要
一种液体射流的打印头(3)包括液滴发生器(1)，该液滴发生器的下部包括板(2)，该板配备有用于喷射液体的至少一个喷嘴(4)；分选块(5)，该分选块布置在所述喷嘴板(2)的下方，并相对于所述喷嘴的轴线(Z)偏移；其中，所述块和所述发生器通过限定第一空间(9)并通过在竖直平面(YZ)中形成角α而相对于彼此固定；装置(50，51)，该装置用于在打印开始时通过所述喷嘴喷射液体之前抽吸所述第一空间中和/或所述角中的任何滞留液(13)。
文档编号B41J2/17GK101868352SQ200880117359
公开日2010年10月20日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月29日
发明者埃尔韦·格莱戈瓦 申请人:马肯-依玛士