配置为用于有效率的气泡移除的打印的制造方法
【专利摘要】喷墨打印机包括：打印头，其具有第一端口及第二端口；墨水容器，其用以将墨水供应至该打印头，该墨水容器包括供应端口及返回端口；第一墨水管路，其将该供应端口及该第一端口互连；第二墨水管路，其将该返回端口及该第二端口互连；及泵，其配置为用以将墨水自该供应端口泵送至该返回端口。该第二墨水管路具有比该第一墨水管路小的内部截面面积，用以当该泵被致动时提供该第二墨水管路中的墨水相对于该第一墨水管路的较快流速。
【专利说明】配置为用于有效率的气泡移除的打印机 发明领域
[0001] 本发明涉及用于喷墨打印机的墨水输送系统。其已被主要地发展为用以自打印头 冲除气泡。
[0002] 发明背景
[0003] 运用Memjet?技术的喷墨打印机以许多不同的打印版式在商业上可取得，包括 家庭办公室（"S0H0"）打印机、卷标打印机及宽幅打印机。Memjet?打印机通常包括一个 或多个静止的喷墨打印头，其是使用者可替换的。举例而言，SOHO打印机包括单个使用者可 替换的多色打印头，高速卷标打印机包括多个使用者可替换的单色打印头，其沿着介质进 给方向对准，并且宽幅打印机包括多个使用者可替换的多色打印头，其处于交错重迭布置， 以使横跨宽幅页宽。
[0004] 提供给使用者替换打印头的能力是Memjet?·技术的重要优点。然而，这产生对 将墨水供应至打印头的墨水输送系统的需求。举例而言，墨水输送系统应允许届期的打印 头在替换前排墨，以使不会造成不留意的墨水溢出，且允许新打印头在安装后以墨水注墨。
[0005] 除了这些要求，将期望的是，将打印机的"唤醒"时间最小化。受困在打印头中的 气泡是长久以来的问题及打印缺陷的通常原因，且将期望的是，改善气泡清除操作的效率， 其通常在打印机"唤醒"期间被施行。
[0006] 针对喷墨打印头的墨水输送系统的许多方法已经被描述于US 2011/0025762 ;US 2011/0279566 ;及US 2011/0279562(皆让与于本 申请人:），其内容通过引用在此并入。
[0007] 先前所述的关于Memjet?·打印机的墨水输送系统一般地包括封闭回路系统，其 具有第一墨水管路和第二墨水管路，该第一墨水管路和该第二墨水管路将墨水容器与打印 头的相应的第一墨水端口和第二墨水端口互连。可逆式泵定位在第二墨水管路中，用以围 绕封闭回路泵送墨水。通常，夹管阀被定位在第一墨水管路上，用以控制墨水或空气经过打 印头的流动。如US 2011/0279566及US 2011/0279562中所述，泵及夹管阀协作以提供许 多打印头的注墨、排墨及其它维护或恢复操作。
[0008] 将期望的是，将US 2011/0279566及US 2011/0279562中所述的墨水输送系统修 改，以改善气泡清除操作的效率，且将打印机的"唤醒"时间最小化。
[0009] 发明概述
[0010] 根据本发明，提供了一种喷墨打印机，包括：
[0011] 打印头，其具有第一端口及第二端口；
[0012] 墨水容器，其用以将墨水供应至该打印头，该墨水容器包括供应端口及返回端 Π ；
[0013] 第一墨水管路，其将该供应端口及该第一端口互连；
[0014] 第二墨水管路，其将该返回端口及该第二端口互连；及
[0015] 泵，其用以将墨水自该供应端口泵送至该返回端口，其中该第二墨水管路具有比 该第一墨水管路小的内部截面面积。
[0016] 根据本发明的打印机凭借第二墨水管路的相对小的内部截面面积，当泵被致动 时，有利地提供第二墨水管路中的墨水相对于第一墨水管路的高的流速。（须注意的是，在 两管路中的流率是相同的，但在第二管路中的流速较高）。第二管路中的该相对较高的流速 通过将气泡夹带在较高流速中促进第二管路中的受困的气泡的移除。结果，这些受困的气 泡更有效率地自第二管路返回至其可被移除的墨水容器（例如，通过逃离至大气）。当墨水 容器被定位在打印头的高度的下方时，气泡在第二管路中是特别有问题的。这是因为气泡 的自然浮力倾向于反向于第二管路中的流动方向。因此，第二管路中的较高的流速有助于 气泡自第二墨水管路的移除，且有利地提供最优的打印头注墨或冲洗。
[0017] 如在此所使用的，参照"墨水"将被采用以包括任何用于将影像及标记产生于介 质基材上的可打印的流体，以及任何功能性流体，如定色剂、紫外线墨水、UV墨水、表面活性 齐U、药剂、3D打印流体等。
[0018] 如在此所使用的，用语"该第二墨水管路具有比该第一墨水管路小的内部截面面 积"被采用以意指该第二墨水管路的长度的大部分具有比该第一墨水管路的长度的大部 分小的内部截面面积，使得经过该第二墨水管路的流速一般比经过该第一墨水管路的流速 快。
[0019] 优选地，该第一墨水管路及该第二墨水管路至少部分地由各自的第一管件及第二 管件所界定，其中该第二管件具有比该第一管件小的内径。管件通常是挠性聚合物管件，其 具有圆形截面。
[0020] 优选地，该泵是蠕动泵，其被定位在该第二管路中。通常，该蠕动泵配置为当被致 动时将墨水泵送经过该第二管路，且当未被致动时将该第二管路切断。
[0021] 优选地，该泵定位在该打印头的高度的上方。将该泵定位在该打印头的高度的上 方有利地将气泡以大致对应于气泡的自然浮力的方向朝向该泵移动。一旦气泡已移动超过 该泵，那么除非泵以反方向被致动，否则它们不能够返回至打印头。
[0022] 优选地，该第二墨水管路包括该第二端口与该泵之间的第一区段，以及该泵与该 墨水容器之间的第二区段。通常，该第一区段整个在该打印头的高度处或在该打印头的高 度上方。
[0023] 优选地，该打印机还包括：
[0024] 空气管路，其连接至该第一墨水管路，该空气管路具有与大气流体连通的空气入 口；及
[0025] 第一阀，其配置为用以控制经过该空气管路的空气流，其中该第一阀被定位在该 打印头的高度的下方。
[0026] 当该第一阀被对于大气开放时，将该第一阀定位在该打印头的下方有利地维持在 打印头喷嘴处的墨水负压。因此，当第一阀打开时，该布置最小化墨水自喷嘴的滴流。（墨 水凭借打印头喷嘴中的弯形液面的表面张力而不能够自打印头排放到空气管路中）。
[0027] 对比地，如果该第一阀被定位在该打印头的高度的上方，当该第一阀被打开时，墨 水正压发生在打印头喷嘴处，因而增加墨水自喷嘴滴流的风险。墨水滴流在打印头更换期 间为高度地不希望的，因为使用者有墨水沾污皮肤、衣物等的增加的风险。
[0028] 优选地，该第一墨水管路包括该墨水容器与该空气管路之间的第三区段，以及该 空气管路与该第一端口之间的第四区段。
[0029] 优选地，该第四区段整个在该第一端口的高度处或在该第一端口的高度下方。
[0030] 优选地，该打印机还包括第二阀，用以控制经过该第三区段的墨水流。
[0031] 优选地，该第二阀为夹管阀。
[0032] 优选地，该第一阀为夹管阀。
[0033] 优选地，该第一阀及第二阀被容纳在多通道阀结构中。
[0034] 优选地，该多通道阀结构是配置为用以夹紧该空气管路及该第三区段中的至少一 个的多通道夹管阀。
[0035] 优选地，该打印机包括控制器，用以控制该泵、该第一阀及该第二阀的操作。
[0036] 优选地，该打印头是使用者可替换的。
[0037] 优选地，该墨水容器被定位在该打印头的高度的下方。
[0038] 优选地，该墨水容器对大气开放，使得在正常打印期间，墨水在重力下及以负流体 静压被供应至该打印头。
[0039] 该打印机可包括与墨水容器流体连通的墨水贮存器（例如可替换的墨水匣或墨 水罐）。
[0040] 优选地，该打印机包括压力调节系统，用以控制该墨水容器中的墨水相对于该打 印头的高度。
[0041] 优选地，该压力调节系统包括调节阀，用以控制自该墨水贮存器进入该墨水容器 的墨水流。可选择地，该压力调节系统可为墨水容器的特别的构造（例如扁平的外形），用 以维持该墨水容器中的墨水相对于该打印头的实质上恒定的高度。
[0042] 在另一方面，提供了一种喷墨打印机，包括：
[0043] 打印头，其具有第一端口及第二端口；
[0044] 墨水容器，用以将墨水供应至该打印头，该墨水容器包括供应端口及返回端口；
[0045] 第一墨水管路，其将该供应端口及该第一端口互连；
[0046] 第二墨水管路，其将该返回端口及该第二端口互连；及
[0047] 泵，其定位在该第二墨水管路中，其中该泵被定位在该打印头的高度的上方。
[0048] 优选地，该第二墨水管路具有比该第一墨水管路小的内部截面面积。
[0049] 附图简述
[0050] 本发明的实施方案现在将仅参随附图以范例的方式来描述，其中：
[0051] 图1示意地显示根据本发明的喷墨打印机；
[0052] 图2显示第一墨水管路和第二墨水管路的剖面分解图；及
[0053] 图3示意地显示第二墨水管路的包含气泡的部分。
[0054] 发明详述
[0055] 参照图1，示意地显示具有用于将墨水供应至打印头的墨水输送系统的打印机1。 墨水输送系统功能上类似于US 2011/0279566及US 2011/0279562所描述的，所述专利的 内容通过引用并入本文。
[0056] 打印机1包括墨水容器2,其具有经由第一墨水管路10被连接至打印头4的第一 端口 8的供应端口 6。墨水容器2的返回端口 12经由第二墨水管路16被连接至打印头4 的第二端口 14。因此，墨水容器2、第一墨水管路10、打印头4及第二墨水管路16界定了封 闭的流体回路。通常，第一墨水管路10及第二墨水管路16包括挠性管件的长度。
[0057] 打印头4借助于第一联接件3及第二联接件5是使用者可替换的，第一联接件3可 松脱地将第一端口 8与第一墨水管路10互连，第二联接件5可松脱地将第二端口 14与第二 墨水管路16互连。打印头4的更详细的描述及其关联的联接件可在例如US 2011/0279566 中找到。
[0058] 墨水容器2经由定位在墨水容器的顶板中的透气膜的形式的通气口 18对大气开 放。据此，在正常打印期间，墨水在重力下以负流体静压（"背压"）被供应至打印头4。在 打印头4的喷嘴板19处所经历的背压的量由在墨水容器2中的墨水20的位准上方的喷嘴 板的高度h所决定。
[0059] 打印机1通常包括压力调节系统，用以维持墨水容器2中墨水的实质上恒定的位 准，且因此恒定的高度h及对应的背压。如图1所示，压力调节系统包括大体积的墨水贮存 器24,其经由具有压力调节阀30的供应管路28而被连接至墨水容器2的入口端口 26。在 一些实施方案中，入口端口 26及返回端口 12可为墨水容器2的相同端口，其中第二墨水管 路16及供应管路28相互连结。
[0060] 压力调节阀30控制自墨水存器24进入墨水容器2中的墨水流，以维持墨水容 器中的墨水的实质上恒定的位准。如US 2011/0279566中所述，阀30可通过墨水容器2内 的浮筒机构（float mechanism)而被机械地控制。然而，应理解的是，可采用其它形式的阀 控制，如监测墨水容器2中的墨水的位准的墨水位准感应器与控制器结合，用以基于来自 墨水位准传感器的反馈来电子地控制阀30的操作。
[0061] 墨水贮存器24通常是经由供应联接件32被连接至供应管路28的使用者可替换 的墨水匣。可选择地，且如US 2011/0279562中所述，墨水容器2可为不具有墨水贮存器 24、供应管路28及调节阀30的使用者可替换的匣。当墨水容器2是使用者可替换的匣时， 高度h可凭借墨水匣的薄的或扁平的高度外形而被维持实质上恒定。墨水匣2的扁平的高 度外形确保在满的和几乎空的墨水匣之间高度h的最小变异。
[0062] 包含墨水容器2、第一墨水管路10、打印头4及第二墨水管路16的封闭的流体回 路促进注墨、排墨及其它打印头维护操作。第二墨水管路16包括可逆式蠕动泵40,用以围 绕流体回路将墨水循环。因此，第二墨水管路16具有被界定在第二端口 14与泵40之间的 第一区段16a，以及被界定在返回端口 12与泵40之间的第二区段16b。仅作为惯例的方式， 泵40的"前向"的方向对应于将墨水自供应端口 6泵送至返回端口 12 (即如图1中所示的 顺时针方向），且泵的"逆向"的方向对应于将墨水自返回端口 12泵送至供应端口 6 (即如 图1中所示的逆时针方向）。
[0063] 泵40与夹管阀结构42共同运作以协调各种的流体操作。夹管阀结构42包括第 一夹管阀46及第二夹管阀48,且可采用举例如US 2011/0279566、US 2011/0279562及US SN 61/752,873中所述的夹管阀结构中的任何一种的形式，其内容在此以引用的方式并入。
[0064] 第一夹管阀46控制通过空气管路50的空气流，其自第一墨水管路10被分流。空 气管路50终止于空气过滤件52处，空气过滤件52对大气开放且功能为用于封闭流体回路 的空气进气。第一夹管阀46定位在喷嘴板的高度的下方，以当第一夹管阀46开启时，将来 自打印头喷嘴的墨水滴流最小化。
[0065] 凭借空气管路50,第一墨水管路10被分成在供应端口 6与空气管路50之间的第 三区段IOa以及在第一端口 8与空气管路50之间的第四区段10b。第二夹管阀48控制通 过第一墨水管路10的第三区段IOa的墨水流。
[0066] 泵40、第一夹管阀46及第二夹管阀48被协调各种流体操作的控制器44控制。自 前述，应理解的是，图1所示的墨水输送系统提供多样范围的流体操作。表1描述用于打印 机1中所使用的一些范例流体操作的各种夹管阀及泵的状态。当然，可采用这些范例流体 操作的各种组合。
[0067] 表格1.范例流体操作
[0068]
【权利要求】
1. 一种喷墨打印机，包括： 打印头，其具有第一端口及第二端口； 墨水容器，其用以将墨水供应至所述打印头，所述墨水容器包括供应端口及返回端 n ； 第一墨水管路，其将所述供应端口及所述第一端口互连； 第二墨水管路，其将所述返回端口及所述第二端口互连；及 泵，其配置为用以将墨水自所述供应端口泵送至所述返回端口， 其中所述第二墨水管路具有比所述第一墨水管路小的内部截面面积。
2. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述第一墨水管路及所述第二墨水管路至少 部分地由各自的第一管件及第二管件所界定，其中所述第二管件具有比所述第一管件小的 内径。
3. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述泵是定位在所述第二管路中的蠕动泵， 所述蠕动泵配置为当被致动时将墨水泵送经过所述第二管路，且当未被致动时，将所述第 二管路切断。
4. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述泵定位在所述打印头的高度的上方。
5. 如权利要求4所述的喷墨打印机，其中所述第二管路包括所述第二端口与所述泵之 间的第一区段以及所述泵与所述墨水容器之间的第二区段，且其中所述第一区段整个在所 述打印头的高度处或在所述打印头的高度上方。
6. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述墨水容器定位在所述打印头的高度的下 方。
7. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述墨水容器对大气开放。
8. 如权利要求1所述的喷墨打印机，还包括： 空气管路，其被连接至所述第一墨水管路，所述空气管路具有与大气流体连通的空气 入口；及 第一阀，其配置为用以控制经过所述空气管路的空气流， 其中所述第一阀定位在所述打印头的高度的下方。
9. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述第一墨水管路包括所述墨水容器与所述 空气管路之间的第三区段以及所述空气管路与所述第一端口之间的第四区段。
10. 如权利要求9所述的喷墨打印机，其中所述第四区段整个在所述第一端口的高度 处或在所述第一端口的高度下方。
11. 如权利要求9所述的喷墨打印机，还包括第二阀，用以控制经过所述第三区段的墨 水流。
12. 如权利要求11所述的喷墨打印机，其中所述第二阀为夹管阀。
13. 如权利要求12所述的喷墨打印机，其中所述第一阀为夹管阀。
14. 如权利要求13所述的喷墨打印机，其中所述第一阀及所述第二阀被容纳在多通道 夹管阀结构中，所述多通道夹管阀结构配置为用以夹紧所述空气管路及所述第三区段中的 至少一个。
15. 如权利要求9所述的喷墨打印机，还包括控制器，用以控制所述泵、所述第一阀及 所述第二阀的操作。
16. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述打印头是使用者可替换的。
17. 如权利要求1所述的喷墨打印机，还包括压力调节系统，用以控制所述墨水容器中 的墨水相对于所述打印头的高度。
18. 如权利要求17所述的喷墨打印机，还包括与所述墨水容器流体连通的墨水贮存 器。
19. 如权利要求18所述的喷墨打印机，其中所述压力调节系统包括调节阀，用以控制 从所述墨水It存器进入所述墨水容器中的墨水流。
20. 如权利要求1所述的喷墨打印机，其中所述泵为可逆式泵，且还配置为用以将墨水 自所述返回端口泵送至所述供应端口。
【文档编号】B41J2/175GK104428138SQ201380036540
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月10日
【发明者】爱德华·埃斯代尔-沃茨, 吉尔伯特·阿莱马纳, 罗伯特·布莱斯, 基亚努什·米尔·萨那伊 申请人:马姆杰特科技有限公司