[发明专利]用于喷墨印刷的墨水更新系统

说明书

[说明书]

发明领域

本发明涉及微滴沉积设备，以及具体涉及喷墨打印设备。更具体的本发明涉及用于喷墨打印机的墨水输送系统。

发明背景

打印机用于将来自生成信息的计算机或类似类型的装置的输出打印到诸如纸张的记录介质上。通常可得到的打印机类型包括击打式打印机、激光打印机和喷墨打印机。术语“喷墨”涵盖各种物理程序和硬件，而且这些打印机基本将墨水从墨水供应以微小墨水滴的形式传输到记录介质。喷墨打印头要么连续产生墨水滴或按需产生墨水滴。“连续地”意味着生成连续股的墨水滴，例如通过增压的墨水供应。“按需”与“连续的”不同之处在于墨水滴只通过物理程序处理从打印头喷射出，从而即刻克服将墨水保持在打印头中的表面张力。墨水保持在喷嘴中，形成弯月面。除非一些其它力克服液体中固有的表面张力，否则墨水一直保持在位。最普通的实践是突然升高墨水上的压力，将其从喷嘴中喷射出。一种按需滴液的喷墨打印头利用电致伸缩的物理现象，变换器尺寸的变化相应于施加的电场。电致伸缩在压电材料中最强，并且因而这些打印头称为压电打印头。压电材料非常小的尺寸变化在较大区域上变硬，从而产生足够大的体积变化时的墨水滴从小腔室中挤压出来。压电打印头包括许多小的设置成阵列的墨水腔室，根据电致伸缩的原理，每一具有独立的喷嘴和一定百分比的可变性壁面，以产生将墨水滴从喷嘴喷射出的体积变化。

本发明涉及墨水供应到墨水腔室的方式、墨水的调整以及喷墨打印头运行时调节墨水的影响。

墨水腔室中的内部空气

已知在压电打印头的墨水腔室中存在气泡通常导致打印头的操作失败。如果空气存在于墨水腔室中，由部分墨水腔室壁的压电变形导致的预期压力变化将由空气吸收，使得墨水压力不受影响。喷嘴中墨水的表面张力保持弯月面，并且没有墨水滴从墨水腔室中喷射出。在压电打印头中的压电变换器运行的频率下，也就是在khz到Mhz的范围中，不光是气泡还有墨水中溶解的空气可导致如上述的操作失败。在先前技术中，公开的理念是在墨水腔室的上游即墨水进入墨水腔室之前通过形成气窝而避免墨水腔室中的气泡。在EP-A-0714779和US 4,929,963以空气缓冲器或气体分离器的形式提出了解决方案，其中上述空气缓冲器或气体分离器允许气泡在墨水供应到打印头之前从中间筒中的墨水上升和排出。在US 5,771,052中公开了作为喷墨打印头内部部件的脱气管。脱气管式空气可透过的、墨水不可透过的管形薄膜，允许空气经由真空源通过薄膜从墨水中撤出。

在快速扫描应用中在喷嘴处的背压式控制

在墨水供应系统中第二个注意点是在喷嘴处的压力，其对于良好调整和良好操作打印头来说是关键的。喷墨打印头在喷嘴稍微负压或背压下运行得最好。在实践中，上述通常经由在通气墨水供应筒的自由墨水表面和喷嘴中的弯月面之间保持高度差异而实现。也就是，通气墨水供应筒的自由墨水表面重力保持比喷嘴中弯月面的水平低几厘米。高度差异带来流体静压差异，从而控制在喷嘴处的背压。在往复式的打印头构造中，墨水供应筒偏离轴线定位，也就是不扫描，原因是否则的话与打印头相对的墨水供应筒的较低位置会干扰打印介质传输路径。使用柔性管道系统将偏离轴线的墨水供应筒与在线的打印头相连，例如如在US4,929,963中公开的那样。在打印头加速或减速的过程中，在管道中形成压力波，其会明显扰乱在弯月面处的压力平衡，并且会导致在负压降低情形中的喷嘴的滴落，或者在负压增大情形下弯月面的破裂并将空气带入到墨水通道中。在EP-A-1120257和US 6,485,137中公开的一些解决方法已经提出控制往复式打印头应用中的背压。为压力缓冲器或风门形式的压力调节机构与打印头一起安装在往复式的承载部分上。为了使得承载部分加速和减速1G以上，这些装置的响应时间是不够的。在EP-A-1142713中使用通气的副筒。副筒起到打印头附近的局部墨水储藏室的作用，并且从偏离轴线定位的主要筒间歇填充。上述方案通过在通气副筒的自由墨水表面和弯月面之间保持局部液体静压差异而提供了对喷嘴背压的更好控制。

在打印头中墨水性质随时间的退化(特别是对于长时期没有使用的喷嘴来说)