具有用于施加表面处理流体的孔的打印头的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种打印头，所述打印头允许表面处理流体通过位于打印头面板中的至少一个孔施加于面板的面上。打印头接收加压的表面处理流体，所述加压的表面处理流体流动通过打印头中的储存器、通过喷射堆叠体中的至少一个通道并且离开所述至少一个孔到面板的表面上。表面处理流体横越面板中的墨水孔散布以禁止墨水从墨水孔流淌。
【专利说明】具有用于施加表面处理流体的孔的打印头
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及喷墨成像装置，并且特别地涉及喷墨成像装置中的打印头。
【背景技术】
[0002]一般而言，喷墨打印机器或打印机包括将液体墨水的液滴喷射到记录或图像形成介质上的至少一个打印头。相变喷墨打印机使用相变墨水，所述相变墨水在环境温度下为固体，但是在高温下转变为液相。熔融的墨水然后可以从打印头喷射以在图像接收元件上形成墨水图像。墨水图像可以形成于涂覆中间成像元件、例如旋转鼓或带的脱离剂层上，并且当图像接收衬底、例如纸的片材穿过形成于转印定影(transfix)棍和中间成像元件之间的压合部时，然后转印到图像接收衬底上。在其它打印系统中，墨水可以直接喷射到被引导经过打印头的打印介质上。
[0003]打印机典型地进行各种维护操作以保证每个打印头中的喷墨器的正确操作。一个已知的维护操作通过推动墨水通过打印头中的一些或全部喷墨器去除打印头内的颗粒或其它污染物。该清洗墨水从位于每个打印头的面板中的喷墨器的孔流动到面板上。墨水在重力的影响下向下滚动到安装在面板的下缘处的墨滴围嘴或安装在维护站上的弯曲滑槽上。围滴嘴或弯曲滑槽配置成收集液体墨水并且将墨水引导到墨水储存器中。在一些打印机中，操作一个或多个擦拭器以接触每个打印头的面板并且朝着围滴嘴擦拭清洗墨水以便于收集和去除清洗墨水。替代地，在打印头面向下的系统中，来自清洗的一些墨水由于墨水表面张力保持在面板的表面上。该剩余墨水也可以用横穿面板的擦拭器去除。
[0004]喷墨打印头典型地涂覆有疏水材料、例如聚四氟乙烯以保持打印头面上的低表面能量从而能够使打印头上的墨水离开打印头面，而且防止保持在孔内的墨水泄漏、流动或流淌到打印头面的表面上。然而，随着时间打印头上的疏水涂层会磨损并且打印头面的表面能量增加。增加的表面能量可以导致在打印期间或清洗之后墨水附着到靠近孔的打印头面板上，这又可以导致干扰来自孔的后续喷射。典型地，打印头中的墨保持在负静压力(在孔处测量)以禁止墨水流动到面板上。另外，面板表面的低表面能量帮助防止孔中的墨水流动或流淌到头部之外并且到面板表面上，在该处墨水的存在会干扰喷射性能。因此，面板表面的增加表面能量减小孔保持墨水的能力、增加墨水流淌并且增加孔内的负静压力的需要。压力的该增加会减小打印头的性能水平。
[0005]在一些打印机中，表面处理流体施加于打印头的面以减小打印头面板的表面能量。典型地通过用承载表面处理流体的施加器手动地擦拭打印头面应用表面处理流体。然而表面处理流体的手动施加常常留下表面处理流体的非均匀层和量，并且可能意外地损坏打印头面。另外，当打印机离线以施加处理流体时发生生产率的损失。所以期望改善打印头的表面处理。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，一种打印头允许表面处理流体通过位于打印头面板中的至少一个孔施加于面板的表面。打印头包括面板和喷射堆叠体，所述面板具有至少一个第一孔和多个第二孔，所述喷射堆叠体具有至少一个第一通道和多个第二通道。所述至少一个第一通道一一对应地流体地和独立地连接到面板中的所述至少一个第一孔，并且所述多个第二通道流体地和独立地连接到面板中的所述多个第二孔。所述多个第二通道中的每个通道包括喷墨喷射器，所述喷墨喷射器配置成通过流体地连接到与所述喷墨喷射器关联的通道的孔喷射流体，而所述至少一个第一通道中没有通道具有喷墨喷射器。
[0007]在另一实施例中，一种打印机包括打印头，所述打印头允许表面处理流体通过位于打印头面板中的至少一个孔施加于面板的表面。打印机包括打印头、压力源和控制器。打印头包括面板和喷射堆叠体，所述面板具有多个第一孔和多个第二孔，所述喷射堆叠体具有多个第一通道和多个第二通道。所述多个第一通道一一对应地流体地和独立地连接到面板中的所述多个第一孔，并且所述多个第二通道流体地和独立地连接到面板中的所述多个第二孔。所述多个第二通道中的每个通道具有喷墨喷射器，所述喷墨喷射器配置成通过流体地连接到与所述喷墨喷射器关联的通道的孔喷射流体，而所述多个第一通道中没有通道具有喷墨喷射器。压力源流体地连接到所述多个第一通道中的每个通道并且控制器可操作地连接到压力源。控制器配置成选择性地操作压力源以将流体通过所述多个第一通道移动到所述多个第一孔之外从而将流体置于面板上。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是打印系统的侧视图。
[0009]图2是图1的打印系统的打印头的分解透视图。
[0010]图3是打印头的另一实施例的侧视图。
[0011]图4是打印头的又一实施例的侧视图。
[0012]图5是图4的打印头的喷射堆叠体和孔板的透视图。
【具体实施方式】
[0013]为了本实施例的总体理解，参考附图。在附图中，相似的附图标记始终表示相似的元件。当在本文中使用时，术语“打印机”、“打印装置”或“成像装置”大体上表示用一种或多种着色剂在打印介质上产生图像的装置，并且可以包括为了任何目的生成打印图像的任何这样的装置，例如数字复印机、编书机、传真机、多功能机等。图像数据大体上包括呈电子形式的信息，所述信息被提供并且用于操作喷墨喷射器以在打印介质上形成墨水图像。这些数据可以包括文本、图形、图片等。用着色剂在打印介质上产生图像、例如图形、文本、照片等的操作在本文中一般被称为打印或标记。一些喷墨打印机使用在室温下处于固态、但是在更高操作温度下熔化成液态的相变墨水(也称为固体墨水)。其它喷墨打印机使用水性墨水、乳化墨水、凝胶墨水、紫外可固化墨水或在操作条件下处于液态的其它墨水。
[0014]当在本文中使用时术语“打印头”表示配置成具有喷墨喷射器以将墨滴喷射到图像接收表面上的打印机中的部件。典型的打印头包括多个喷墨喷射器，其响应操作喷墨喷射器中的致动器的击发信号将一种或多种墨水颜色的墨滴喷射到图像接收表面上。喷墨器以一个或多个行和列的阵列布置。在一些实施例中，喷墨器以横越打印头的面的交错对角行布置。各种打印机实施例包括在图像接收表面上形成墨水图像的一个或多个打印头。一些打印机实施例包括布置在打印区域中的多个打印头。承载墨水图像的图像接收表面、例如打印介质或中间元件的表面在进程方向上通过打印区域移动经过打印头。打印头中的喷墨器横越图像接收表面将墨滴喷射成在交叉进程方向上的行，所述交叉进程方向垂直于所述进程方向。
[0015]图1示出用于喷墨打印机中的打印系统100。打印系统包括擦拭器臂120、外部储存器148、泵140和打印头200。可以由弹性体、例如氨甲酸乙酯、硅树脂、橡胶或任何其它合适材料形成的擦拭器刮刀124连接到擦拭器臂120。擦拭器臂120可操作地连接到致动器122以使擦拭器刮刀124能够从与打印头200的表面232脱离接触的位置移动到擦拭器刮刀接合表面232的位置。在擦拭器刮刀124接触表面232之后，致动器向下平移擦拭器臂120以沿着打印头200的表面232移动擦拭器刮刀124，从而推动任何剩余墨水离开打印头200并且横越打印头200的表面232散布表面处理流体。在擦拭器到达打印头表面232的底部处或附近的位置之后，致动器移动擦拭器以使擦拭器脱离表面232并且到达与表面脱离接触的位置。当在本文中使用时，术语“表面处理流体”用于表示施加于打印头的面上的除了墨水以外的流体。在一些实施例中，表面处理流体是硅油，但是在其它实施例中不同的表面处理流体可以施加于打印头面。
[0016]外部储存器148配置成储存一定体积的表面处理流体以便供应到打印头200。泵140可操作地连接到外部储存器148并且配置成将来自外部储存器148的处理流体通过管144移动到打印头200中。泵可以是齿轮泵、蠕动泵或适合于将外部储存器148的表面处理流体移动到打印头200的任何其它泵。在其它实施例中，外部储存器包括代替泵的气动压力源以加压外部储存器中的空气并且迫使其中的流体流动到打印头。在一些实施例中，单个外部储存器可以配置成将处理流体供应到多个打印头。
[0017]擦拭器臂和泵的各种子系统、部件和功能的操作和控制借助于控制器160执行。控制器160可操作地连接到移动擦拭器臂120的致动器122以使控制器能够操作擦拭器刮刀来擦拭打印头200的表面232。控制器也可操作地连接到泵140以使控制器能够启动泵140从而将来自外部储存器148的表面处理流体移动通过打印头200。控制器160可以用执行编程指令的通用或专用可编程处理器实现。执行编程功能所需的指令和数据存储在与处理器或控制器关联的存储器中。处理器、它们的存储器和接口电路将控制器160配置成执行本文中所述的功能和过程。这些部件可以设在印刷电路卡上或者作为电路设在专用集成电路(ASIC)中。每个电路可以用独立处理器实现或者多个电路可以在相同处理器上实现。替代地，电路可以用分立元件或者设在VLSI电路中的电路实现。而且，本文中所述的电路可以用处理器、ASICs、分立元件或VLSI电路的组合实现。
[0018]参考图2并且继续参考图1，打印头200包括面板220、喷射堆叠体240、内部储存器260和墨水储存器280。面板220包括外表面232，该外表面具有沿着交叉进程方向横越面板220布置成直线的多个表面处理流体孔228。孔228配置成将表面处理流体发出到面板的表面232上。在所示的实施例中，孔为圆形，但是在其它实施例中任何合适的几何形状和尺寸可以用于孔，并且面板可以包括任何合适数量的孔，例如一个或多个长形槽。面板220还包括位于面板220上在表面处理流体孔228之下的喷墨水孔224的阵列。喷墨水孔224配置成使墨水能够从位于喷射堆叠体240中的喷墨喷射器喷射到邻近面板220的表面232定位的介质片材或图像接收元件上。[0019]由用粘合剂固定在一起的多个衬底形成的喷射堆叠体240结合到面板220中与表面232相对的一侧上。喷射堆叠体240包括延伸通过多个层的多个表面处理流体通道248，每个表面处理流体通道使处理流体孔228中的一个与内部储存器260流体地连接。另外，多个墨水通道244限定于喷射堆叠体中，每个墨水通道使墨水孔224中的一个与墨水歧管276流体地连接。每个墨水通道244包括例如可以是压电致动器或热换能器的喷墨喷射器。喷墨喷射器配置成响应由打印引擎控制器生成的击发信号将墨水从相关联的孔224喷射到邻近打印头200的表面232定位的介质片材或中间成像元件上，在一些实施例中所述打印引擎控制器与控制器160集成。
[0020]内部储存器260结合到喷射堆叠体240与面板220相对的一侧上。内部储存器260包括流体入口 264、流体储存室268、处理流体歧管272、墨水歧管276和墨水供应管道278。流体入口 264配置成流体地连接到外部储存器148并且经由管144接收来自外部储存器148的、由泵140或气动压力源(未显示)加压的表面处理流体。流体入口 264将表面处理流体输送到流体储存室268，所述流体储存室限定于内部储存器260的内部并且配置成将一定体积的表面处理流体储存在打印头200内。流体储存室268通向处理流体歧管272，表面处理流体通过所述处理流体歧管从储存室268流动到喷射堆叠体240中的通道248。墨水供应管道278穿过内部储存器260，但是与流体储存室268流体地隔离，从而使墨水能够从墨水储存器280流动到墨水歧管276以便从喷墨喷射器喷射。尽管图1中所示的实施例描绘内部储存器260内的墨水歧管276，但是在其它实施例中墨水歧管可以位于喷射堆叠体内，或者喷墨器可以在没有墨水歧管的情况下流体地连接到墨水储存器。
[0021]墨水储存器280附连到内部储存器260的与喷射堆叠体240相对的端部。在一些实施例中，取决于墨的温度和表面处理流体的热特性，隔热层292可以定位在墨水储存器280和内部储存器260之间以减小在一些打印头中会被加热的墨水储存器280和内部储存器260之间的热的流动，从而使处理流体能够将温度和粘度保持在适合于处理打印头表面232的预定范围内。在其它实施例中，隔热体可以围绕处理流体储存室和处理流体歧管定位。墨水储存器280包括墨水储存室284，所述墨水储存室储存一定体积的墨水，以便通过墨水供应管道278输送到墨水歧管276。
[0022]其中安装打印系统100的打印机定期执行维护操作以保持打印头最佳地操作。作为打印头维护的一部分，面板220的表面232可能需要不定期地施加表面处理流体以防止墨水从墨水孔224流淌或附着到打印头面板220。当需要施加表面处理流体时，控制器160生成信号以启动外部储存器148中的泵140或气动压力源从而经由入口 264将来自外部储存器148的表面处理流体通过管144移动到内部储存器260中。加压的处理流体被推动通过处理流体歧管272、通过流体通道248，因此流体从流体孔228流动到面板220的表面232上。控制器160通过控制泵的速度或由气动压力源提供的压力确定来自孔228的处理流体的流量。在预定量的时间消逝之后，控制器160停用泵140以停止来自孔228的处理流体的流动并且启动致动器122以将擦拭器臂120和附连到臂的擦拭器刮刀124移动到接触面板220的表面232上的位置，使擦拭器刮刀能够在表面处理流体孔228上扫掠。控制器然后操作致动器以向下移动擦拭器120经过处理流体孔228、擦拭表面232并且然后擦拭墨水孔224。擦拭器刮刀124抹掉表面232上的表面处理流体，横跨表面232和墨水孔224均匀地散布流体，并且推动过量处理流体离开面板220的底部，在该处流体流动到废墨收集系统(未显示)中。当到达面板220的底部时，控制器160操作擦拭器致动器122以移动擦拭器臂120从而使擦拭器刮刀124与表面232脱离。在一些实施例中，控制器可以配置成操作擦拭器和表面处理流体源，以施加处理流体并且擦拭面板的表面多次，从而增加横跨面板散布的表面处理流体层的均匀性或更精确地控制面板上的流体量。
[0023]图3示出打印头210的另一实施例。打印头包括面板220、喷射堆叠体240、内部储存器260和墨水储存器280。面板220具有平坦外表面232、在交叉进程方向上横越面板220布置成直线的多个表面处理流体孔228和位于面板220上在表面处理流体孔228之上的喷墨水孔224的阵列。喷墨水孔224配置成使位于喷射堆叠体240中的喷墨喷射器能够将墨水喷射到邻近面板220的表面232定位的介质片材或图像接收元件上。
[0024]由固定在一起的多个铜焊板和粘合层形成的喷射堆叠体240结合到面板220的与表面232相对的一侧上。喷射堆叠体240包括延伸通过喷射堆叠体240的多个表面处理流体通道248，每个流体通道248使处理流体孔228中的一个与内部储存器260流体地连接。另外，多个墨水通道244限定于喷射堆叠体中，每个墨水通道使墨水孔224中的一个与墨水储存器280流体地连接。每个墨水通道244包括喷墨喷射器，所述喷墨喷射器配置成响应从打印引擎控制器接收的击发信号将墨水从相关联的孔224喷射到介质片材或中间成像元件上。
[0025]喷射堆叠体240在与面板220相对的一侧上结合到内部储存器260。内部储存器260包括流体入口 264、流体储存室268、处理流体歧管272、墨水歧管276和墨水供应管道278。流体入口 264配置成流体地连接到外部储存器、例如图1的储存器148以接收加压的表面处理流体。流体入口 264将表面处理流体输送到流体储存室268中，所述流体储存室限定于内部储存器260的内部并且配置成将一定体积的表面处理流体储存在打印头200内。流体储存室268通向处理流体歧管272，表面处理流体通过所述处理流体歧管从储存室268流动到喷射堆叠体240中的通道248。墨水供应管道278位于流体储存室268之上，与流体储存室268流体地隔离，从而使墨水能够从墨水储存器280流动通过内部储存器260以储存在墨水歧管276中直到墨水由喷墨喷射器通过面板220中的墨水孔224喷射。
[0026]墨水储存器280附连到内部储存器260的与喷射堆叠体240相对的一侧。隔热层292布置在墨水储存器280和内部储存器260之间以阻碍墨水储存器280和内部储存器260之间的热的流动。墨水储存器280包括墨水储存室284，所述墨水储存室储存一定体积的墨，以便通过墨水供应管道278输送到喷射堆叠体240中的喷墨器。
[0027]图3的实施例以类似于图1和2的实施例的方式操作。然而，操作系统中的擦拭器致动器的控制器移动擦拭器臂以接触在处理流体孔228之下的打印头的下部分，并且向上擦拭以将表面处理流体散布在面板220的表面232和喷墨水孔224上。控制器也可以配置成在加压表面处理流体之前将擦拭器刮刀移动到与打印头210的表面232接触，以使擦拭器刮刀能够捕获沿着面板220向下流动的处理流体。
[0028]图4和5示出用于类似于图1中所示的打印系统中的另一打印头300。打印头300具有面板320、喷射堆叠体340和墨水储存器380。面板320包括外表面332、横越面板320在交叉过程方向上布置成直线的多个表面处理流体孔328和位于面板320上在表面处理流体孔328之下的墨水孔324的阵列。墨水孔324配置成使墨水能够从位于喷射堆叠体340中的喷墨喷射器喷射到邻近面板320的表面332定位的介质片材或图像接收元件上。[0029]由固定在一起的多个衬底和粘合剂形成的喷射堆叠体340结合到面板320的与表面332相对的一侧上。喷射堆叠体340包括多个表面处理流体通道348、多个墨水通道344、处理流体入口 356和处理流体歧管352。表面处理流体通道348从面板320延伸到喷射堆叠体340中，每个配置成使处理流体孔328中的一个与处理流体歧管352流体地连接。入口 356配置成流体地连接到外部储存器、例如图1的外部储存器148，以使入口 356能够接收表面处理流体。入口 356流体地连接到处理流体歧管352，所述处理流体歧管配置成储存一定体积的处理流体直到压力施加到流体以通过流体通道348和孔328将处理流体排出到面板的表面332上。
[0030]多个墨水通道344限定于喷射堆叠体340中，每个使墨水孔324中的一个与墨水储存器380中的墨水储存室384流体地连接。每个墨水通道344包括喷墨喷射器，所述喷墨喷射器配置成响应从打印引擎控制器接收的击发信号将墨水从相关联的孔324喷射到介质片材或中间成像元件上。
[0031]墨水储存器380结合到喷射堆叠体340的与面板220相对的一侧。墨水储存室384限定于墨水储存器380中并且配置成储存一定体积的墨水直到墨水被吸引到墨水通道344中以便从喷墨喷射器喷射。
[0032]图4和5的打印头300与上述的图1和2的实施例大致相同地操作。处理流体例如由泵、例如图1的泵140加压。处理流体然后从流体地连接到入口 356的储存器、例如图1的外部储存器148流动到入口 356中。处理流体流动到内部储存器352中并且由处理流体中的压力推动通过处理流体通道348和孔328，溢出到面板320的表面332上。处理流体然后例如由擦拭器刮刀、例如图1的擦拭器刮刀124横越表面332和表面中的墨水孔324均勻地散布。在其它实施例中，用于横越面板的表面散布表面处理流体的替代机构可以被使用，例如编织或织物垫或海绵。尽管所示的实施例描绘配置成水平喷射的打印头，但是读者应当领会上述的系统也适用于在其它取向上喷射墨水的打印头、例如向下面对的打印头。在这样的打印头中，尽管重力作用以推动处理流体和墨水下落远离面板，但是流体和墨水的高表面张力导致一些流体和墨水附着到打印头面板。用擦拭器刮刀擦拭打印头面对面板的表面上的处理流体和墨水执行执行散布、平滑和清洁的相同功能。
【权利要求】
1.一种打印头，其包括: 面板，所述面板具有至少一个第一孔和多个第二孔；以及 喷射堆叠体，所述喷射堆叠体具有至少一个第一通道和多个第二通道，所述至少一个第一通道一一对应地流体地和独立地连接到所述面板中的所述至少一个第一孔，并且所述多个第二通道流体地和独立地连接到所述面板中的所述多个第二孔，所述多个第二通道中的每个通道具有喷墨喷射器，所述喷墨喷射器配置成通过流体地连接到与所述喷墨喷射器关联的通道的孔喷射流体，并且所述至少一个第一通道中没有通道具有喷墨喷射器。
2.根据权利要求1所述的打印头，其还包括: 所述至少一个第一孔包括多个第一孔；并且 所述至少一个第一通道包括多个第一通道。
3.根据权利要求2所述的打印头，其还包括: 配置成接收在压力下的流体的孔口，所述孔口流体地连接到所述多个第一通道的每个通道以使流体能够从所述孔口通过所述多个第一通道移动到所述多个第一孔之外从而将流体置于所述面板上。
4.根据权利要求3所述的打印头，其中所述多个第一孔在所述面板的第一毗连区域中，所述第一毗连区域在所述多个第二孔所在的第二毗连区域的外部。
5.根据权利要求4所述的打印头，其中所述第一毗连区域在所述面板上定位在使从所述多个第一孔排出的流体能够在重力的作用下朝所述多个第二孔流动的位置。
6.根据权利要求4所述的打印头，其中所述第一毗连区域在所述面板上定位在使从所述多个第一孔排出的流体能够在重力的作用下远离所述多个第二孔流动的位置。
7.一种打印机，其包括: 打印头，所述打印头包括: 面板，所述面板具有多个第一孔和多个第二孔；以及 喷射堆叠体，所述喷射堆叠体具有多个第一通道和多个第二通道，所述多个第一通道一一对应地流体地和独立地连接到所述面板中的所述多个第一孔，并且所述多个第二通道流体地和独立地连接到所述面板中的所述多个第二孔，所述多个第二通道中的每个通道具有喷墨喷射器，所述喷墨喷射器配置成通过流体地连接到与所述喷墨喷射器关联的通道的孔喷射流体，并且所述多个第一通道中没有通道具有喷墨喷射器； 压力源，所述压力源流体地连接到所述多个第一通道中的每个通道；以及 控制器，所述控制器可操作地连接到所述压力源，所述控制器配置成选择性地操作所述压力源以将流体通过所述多个第一通道移动到所述多个第一孔之外从而将流体置于所述面板上。
8.根据权利要求7所述的打印机，其还包括: 擦拭器，所述擦拭器配置成擦拭所述面板以将流体散布到所述面板上:并且 所述控制器可操作地连接到所述擦拭器并且配置成在操作所述压力源以将流体置于所述面板上之后操作所述擦拭器以擦拭所述面板。
9.根据权利要求8所 述的打印机，其中所述多个第一孔在所述面板的第一毗连区域中，所述第一毗连区域在所述多个第二孔所在的第二毗连区域的外部。
10.根据权利要求9所述的打印机，其中所述擦拭器配置成在擦拭所述面板的所述第二毗连区域之 前擦拭所述面板的所述第一毗连区域。
【文档编号】B41J2/14GK103818118SQ201310537625
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】G·A·希尔德布兰德, C·D·鲁斯, J·J·福金斯, J·S·里戈蒂, S·R·德谢艾坎 申请人:施乐公司