專利名稱：用于減小噴墨打印機中的顆粒的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及墨打印機，并且特別是涉及用于墨打印機的打印頭。
背景技術：
固體墨或相變噴墨打印機傳統上接收固體形式的墨，例如顆?；?墨棒的形式。固體墨顆粒或墨棒放置在供應滑槽內，并且供應機構將 固體墨供應到加熱器組件。固體墨棒可以在加熱器組件內通過重力供 應、通過彈簧朝著加熱器板壓迫通過供應滑槽。加熱器板將沖擊在板 上的固體墨熔化成液體，液體輸送到打印頭以便噴射在記錄介質上。一旦墨熔化，它通常滴落到墨儲槽內。儲槽通過導管連接到打印 頭上以便將液體墨噴射在記錄介質上。在彩色打印機中，打印頭設置 用于每種合成顏色。例如彩色打印機可以具有噴射黑色墨的一個打印 頭、用于噴射黃色墨的另一打印頭、用于噴射青色墨的另一打印頭以 及用于噴射洋紅色墨的另一打印頭。彩色圖像可以包括四種圖像，各 自用于每種合成顏色。每種合成顏色的圖像數據提供到打印頭控制器 上，以便產生彩色圖像。打印頭控制器施加有用于合成顏色的圖像數據，以便控制用于相 應合成顏色的打印頭的操作。在某些墨打印機中，墨可以通過打印頭直接噴射在記錄介質片材上。在所謂的膠印打印機(offset printer) 的其它打印機中，墨噴射到中間轉動成像鼓上。在使用中間成像鼓時， 在產生完整圖像之前，成像鼓出現多次轉動。 一旦圖像產生，轉移輥 子接合成形鼓，并且記錄片材供應到成像鼓和轉移輥子之間的夾持 部。夾持部內的壓力和熱量將上墨圖像從成像鼓轉移到記錄介質。在 直接和膠印打印中，載有圖像的片材接著輸送到排出區(qū)域。墨打印機內的打印頭可包括在通過電壓信號激勵時噴出少量墨的 多個壓電噴射器。噴射器以行和列的陣列布置在打印頭內。用于噴射 器的電壓信號通過打印頭控制器有選擇地產生，與二進制圖像數據相 對應。因此，打印頭控制器造成打印頭的噴射器噴射墨滴，在它經過 打印頭時，墨沉積在介質片材或成像鼓上，以便形成圖像。
特別是紙張的記錄介質片材在其從供應疊摞經由轉移夾持部運動 到排出區(qū)域時會產生纖維或其它顆粒。這些顆粒和纖維以及通常存在 于空氣內的灰塵 一起可進入打印頭和成像鼓之間的間隙。某些纖維和 顆?？啥氯蛴☆^內的噴射器的噴嘴。紙張纖維和顆粒堵塞打印頭噴 嘴的危險特別存在于直接打印機中，這是由于介質片材非?？拷糜?打印的打印頭。被堵塞的噴嘴不利地影響打印機產生的圖像質量。發(fā)明內容這里披露的設備通過在位于打印頭周邊的局部高剪切應力區(qū)域的 附近提供負壓區(qū)域來減小噴墨打印機中堵塞噴嘴的危險。該設備包括 圍繞打印頭的打印頭保護器，打印頭保護器包括沿著保護器長度的至 少一部分設置的第一大致連續(xù)細槽以及圍繞第一大致連續(xù)細槽的第二 大致連續(xù)細槽。第二大致連續(xù)細槽比笫一大致連續(xù)細槽寬。與第一大 致連續(xù)細槽流體連通的入口使得正壓空氣供應裝置連接到第一大致連 續(xù)細槽上并且與第二大致連續(xù)細槽流體連通的出口使得負壓空氣源連 接在出口上。進入入口的空氣流過第一細槽，并且向外流動離開打印 頭，以便產生圍繞打印頭的局部高剪切應力區(qū)域，該區(qū)域使得纖維和 顆粒移位離開接近打印頭的紙張。移位的纖維和顆粒在負壓下截留在 第二大致連續(xù)細槽附近，并且輸送通過用于從打印頭排出的出口。因 此，纖維和顆粒在紙張通過打印頭打印之前移位離開紙張，并通過負 壓空氣供應裝置排出打印機。


圖1是具有從打印機去除介質碎片的空氣阻擋層的相變打印機的透視圖；圖2是具有用于打印頭附近的空氣流的兩個大致連續(xù)細槽的打印 頭保護器的一個實施例的透視圖；圖3是圖2所示的打印頭保護器的示意圖；圖4是圖3所示的打印頭保護器的一個實施例及其與轉動鼓和打 印頭的關系的截面圖；圖5是表示通過圖4所示的打印頭保護器細槽的空氣流產生的轉 動鼓表面上的剪切應力分配的視圖；圖6表示打印頭內的細槽與轉動鼓上的紙張片材和打印頭的關系；
圖7表示由于空氣流從圖6所示的細槽60到細槽62而產生的顆 粒運動的模擬圖；圖8是空氣從圖6所示的高壓細槽到負壓細槽的空氣速度大小的 輪廓模擬圖。具體實施方式

圖l表示固體墨或相變墨打印機10，其中打印頭保護器可用來從 接近打印頭的介質上去除纖維和顆粒，并且將去除的纖維和顆粒從打 印機排出。打印機10包括具有頂表面12和側表面14的外部殼體。例 如前面板顯示屏16的用戶界面顯示器顯示有關打印機的狀態(tài)以及用戶 指令的信息。按鈕18或用于控制打印機操作的其它控制元件靠近用戶 界面窗口，或者可以位于打印機的其它位置上。噴墨打印機構(未示出)包括在殼體內。打印機構包括與打印頭 分離一個小距離的轉動鼓。在直接打印機中，記錄介質片材供應到此 間隙內，使得墨可從打印頭噴射到記錄介質片材上。在膠印打印機中， 墨從打印頭噴射到成像鼓上，并隨后轉移到記錄介質片材上。在兩種打印機中，噴墨打印頭通常安裝在一對導軌上，并且以傳 統方式通過橫過打印介質片材或成像鼓的表面的馬達驅動，從而在打 印操作中掃描介質。噴墨打印頭朝著打印介質或成像鼓噴射墨，而片 材或鼓定位在打印區(qū)域內。在打印介質通過支承介質的鼓轉動而輸送 通過該區(qū)域時或者在成像鼓轉動通過打印頭時，可以連續(xù)打印。用于兩種打印機構的噴墨打印頭可以使用聲波驅動器，以及更加 特別的是壓電材料，以便在噴墨打印頭內產生壓力波，以響應驅動信 號。這些壓力波造成墨滴根據需要從相關噴嘴孔口噴射。使用這種類 型的噴墨打印頭可以實現300點/英寸或更多的分辨率。同樣，這種噴墨打印頭可以用來朝著打印介質噴射熱熔或相變墨滴，以及用于噴射 非熱熔墨，例如水狀墨。在熱熔噴墨打印機的情況下，包括加熱器來 加熱墨儲槽和噴墨打印頭，以便將墨保持在液體狀態(tài)，從而噴射。墨 滴或點因此在打印過程中施加在打印介質上或成像鼓上。彩色打印機通常使用四種顏色的墨(黃色、青色、洋紅色和黑色)。 每種顏色的墨棒30經由分開的供應通道遞送到熔化板。因此，每個通 道具有熔化板、墨儲槽以及獨立于其它顏色的相應部件的打印頭。打 印頭可圍繞中央定位的轉動鼓位于不同位置上。
在直接打印機中，特別是紙張的打印介質片材可將顆粒和纖維帶 到與打印頭相對的打印區(qū)域內。這些顆粒和纖維從片材脫離并朝著打 印頭內的噴嘴孔口移動。某些碎片會變得臨時或永久地堵塞在孔口 內。堵塞的噴嘴使得介質片材上打印的圖像質量退化。甚至在膠印打印機中，也存在由于浮動碎片堵塞噴嘴孔口的危險。膠印打印機中的片材供應裝置可以變松(fluffed),以有助于從 片材供應裝置取出頂部片材。這種變松可釋放或松動在供應裝置內懸 浮在空氣內的纖維和顆粒。這種空氣可接著通過打印機內的氣流承載 到打印區(qū)域。同樣，片材被帶到靠近成像鼓的位置，以便將圖像從成 像鼓轉移到片材介質。該運動還使得纖維和顆粒進入打印頭環(huán)境，隨 后堵塞噴嘴孔口。圖2所示的打印頭保護器可安裝在直接打印機和膠印打印機內， 以便減小由于打印頭附近內的碎片造成噴嘴孔口堵塞的危險。打印頭 保護器50包括板54和從該板向上延伸的阻擋壁58。壁58具有形成其 中的窄的大致連續(xù)細槽60和寬的大致連續(xù)細槽。壁58內的窄細槽60 與壁58內的一個或多個入口 64流體連通，并且寬細槽62與壁58內 的一個或多個出口 66流體連通。入口 64使得正壓空氣供應裝置(未 示出)連接在保護器50上，使得空氣可從細槽60放出。從細槽60噴 射的正空氣流從接近通過保護器50包圍的打印頭的介質中去除顆粒和 纖維。出口 66使得負壓力源(未示出)連接在保護器50上，使得空 氣可從細槽62噴射。進入細槽62的負空氣流截留通過正空氣流移位 的大部分顆粒和纖維。負空氣流從打印機排出，以便將碎片從打印機 內部部件環(huán)境中去除。細槽60可以圍繞周邊連續(xù)形成，或者可以是間斷的帶細槽結構。 雖然表示為直壁，細槽60可以是多個圓柱形、橢圓形或其它非線性形 狀的開口。類似地，細槽62可以圍繞周邊連續(xù)形成，或者可以是間斷 的帶細槽結構。雖然表示為直壁，細槽62可以是多個圓柱形、橢圓形 或其它非線性形狀的開口。凹口 68容納在壁58內。在正壓力空氣供 應裝置連接在保護器50上以便空氣從細槽60噴射時，凹口 68內的壓 力大于保護器50外部的環(huán)境壓力。因此，在正壓力空氣供應裝置連接 在保護器50上時，凹口68用作增壓室。即，正壓力源在凹口內產生 具有靜壓力的靜止區(qū)域，靜壓力大于凹口 68及其周邊內部的靜止壓力
區(qū)域外部的靜止壓力。此較高的靜止壓力減小顆粒和纖維進入靠近打 印頭的空間的危險，而不在該空間內造成顯著的空氣流，這種空氣流 會不利地影響墨滴從打印頭噴射到成像鼓或介質片材上。如果設置多個入口 64，入口之一可以用來容納壓力感測器，以便 監(jiān)測保護器50的凹口內的壓力。細槽60還可包括過濾器，使得從細 槽噴射的空氣相對干凈并且沒有碎片。過濾器開口設置尺寸，以便去 除不利于打印頭環(huán)境的最小顆粒。在一個實施例中，過濾器構造成去 除IO微米直徑或更大的顆粒。當然，在氣流到達壁58內的入口之前， 過濾器可放置在正壓力空氣供應裝置的氣流內。將負壓力源連接在出口 66上降低凹口內的靜壓力區(qū)域的邊緣處的 空氣壓力。由于細槽62結合在保護器50內，負空氣壓力將從保護器 5 0和鼓7 4之間的間隙抽吸空氣，而不從圍繞保護器5 0的環(huán)境抽吸。 因此，含有從接近打印頭的介質中去除的碎片的空氣被抽吸到寬細槽 62內，使其經由出口66輸送。含有碎片的空氣可直接從打印頭排出， 或者可以過濾，進入收集袋，以便時常從打印機中去除。圖2所示的打印頭保護器可以由不銹鋼或鋁或類似物銑削而成。 在另一實施例中，保護器可以由重量輕的合成材料形成，例如石墨合 成物。板可以形成開口以便接收緊固件，從而保護器可安裝在支架或 靠近打印頭的其它支承結構上。在具有一個以上打印頭的打印機中， 保護器可制成足夠大，以便包圍單個保護器內的所有打印頭，或者每 個打印頭可設置打印頭保護器。如圖3所示，打印頭保護器50圍繞打印頭78安裝，使得打印頭 的噴嘴72位于凹口 68內。細槽60表示成圍繞保護器50的周邊連續(xù) 延伸以便圍繞細槽60。在空氣從細槽60噴射時，凹口68達到高于保 護器50外部環(huán)境空氣的壓力。在使用過濾器來清潔從細槽60流出的 空氣時，打印頭附近的空氣比環(huán)境空氣具有較少的顆粒和纖維。正壓 力有助于保持保護器外部的相對骯臟的空氣不進入打印頭的附近。在負壓力源被激勵時，正壓力區(qū)域邊緣處的空氣開始流入細槽 62。此空氣流使得相對骯臟的空氣朝著負壓力源離開保護器50。靠近 負壓力源，骯臟空氣被排出或過濾以便收集顆粒和纖維。在保護器50內保持正壓力的努力中，安裝在附近以便轉動鼓的保 護器的實施例在壁58的外端70處彎曲，如圖2所示。這些端部的彎 曲與和通過保護器50包圍的打印頭相對的轉動鼓的曲率半徑相對應。 通過彎曲這些端部，在壁58和轉動鼓內的細槽60和62之間保持均勻 間隙。此間隙的尺寸對于保持保護器50和環(huán)境空氣之間的壓力差來說 是重要的。此間隙應該比得上噴墨噴嘴和轉動鼓之間的間隙。在一個 實施例中，該間隙與噴墨噴嘴/轉動鼓間隙相同，并且是O. 508mm。打印頭保護器的一個實施例的截面圖表示在圖4中。保護器50包 括三個部件板54、分離器90和壁58。板54和分離器90形成為使 其在細槽60處相互之間隔開的距離在大約200微米內。在細槽60之 后，壁58和板54構造成在它們之間形成歧管空間76。歧管空間76 與入口 64和細槽60流體連通。即使在空氣經由細槽噴射時，在細槽 60處出現壓力差，來自于正壓力空氣供應裝置的空氣在歧管空間76 內也可產生壓力，穩(wěn)定了保護器50內的壓力。壁58和分離器90形成為使其在62處相互隔開的距離在大約800 微米內。在細槽62之后，壁58和分離器90構造成構在它們之間形成 歧管空間92。歧管空間92與出口 66和細槽62流體連通。即使在空氣 從一個細槽運動到另一細槽時，在細槽60和62處出現壓力差，負壓 力空氣供應裝置在歧管空間92內也可產生壓力，穩(wěn)定了保護器50內 的壓力。板54的凹入區(qū)域圍繞打印頭78，使得正靜壓力可以在打印頭附 近形成。板54和壁58可以構造成在鼓74在逆時針方向上轉動時，使 得細槽60和62只位于打印頭78的上游側(圖4的左側)。在此實施 例中，根據穩(wěn)定保護器50內壓力所需的容積，板54、分離器90和壁 58可以構造成也只在上游側提供歧管空間76和92。此實施例足以從 鼓或介質片材去除碎片，基本上減小噴嘴堵塞的危險。為了在此實施 例中確保增壓室保持在大于保護器外部的壓力的壓力下，保護器50和 轉動鼓74之間的間隙的均勻性需要更加準確。如圖4所示，打印頭78 通過多個墊82支承在板54上。在具有正空氣流細槽60和負空氣流細槽62的保護器的一個實施 例中，正空氣流細槽60是200微米寬以及4毫米長。負空氣流細槽62 是800微米寬以及4毫米長。細槽60和62的深度是12英寸。細槽60 和細槽62之間的距離是2. 8毫米。入口 64連接在正空氣流供應裝置 上，產生大約630Pa或大約2. 5英寸的空氣流。正壓力可以通過減小
細槽長度來減小，只要細槽長度至少是細槽寬度的5-10倍即可。出口 連接在負壓力源上，以大約40Pa或大約0. 16英寸的壓力抽吸空氣。 負空氣壓較小，這是由于細槽62的寬度大約比高壓細槽60的寬度大 四倍(4x )。保護器50靠近轉動鼓安裝，使得墨噴射/鼓間隙以及細 槽/鼓間隙是大約0. 508mm。 4.5英寸直徑的鼓在逆時針方向上以 21. lrad/秒的角速度轉動。這些源壓力和保護器的幾何形狀提供流過 細槽60的大約20米/秒或2. 6立方英尺/分鐘(cfm)的空氣流速以及 流過62的大約5米/秒或2.6 (cfm)的空氣流速。高壓和低壓側之間 的流速平衡在保護器內保持正壓力。圖5所示的視圖表示通過細槽60處的空氣流產生的剪切應力。以 帕斯卡測量的應力表示在相對于增壓室的中心位于一定距離上。如圖 所示，剪切應力在上游細槽位置最大。下一個最大剪切出現在下游細 槽位置處。上游位置處的剪切在其進入保護器50的凹口之前有助于纖 維和顆粒脫離介質片材或鼓表面。下游側的剪切有助于防止存在于環(huán) 境空氣內的顆粒和纖維侵入。圖6表示細槽60和62相對于轉動鼓74和打印頭78上的紙張76 片材的關系。在附圖中，空氣從壁58內的細槽60噴射，使其沖擊在 鼓74上。所得氣幕防止顆粒進入保護器50和鼓74之間的間隙，如圖 7所示。介質片材上的顆粒86通過從細槽60流出的空氣去除。在位置 88處，顆粒去除出現在細槽60的下游。這些顆粒的一部分從保護器 50排出，而另一部分抽吸到間隙62內的減小壓力區(qū)域94。這些顆粒 可從打印機收集或排出。區(qū)域94內的壓力可通過將負壓力源連接在間隙62上來增加負空 氣流速而減小。這種壓力減小還減小打印噴嘴的區(qū)域內的靜壓力。此 打印區(qū)域內的壓力減小認為可以改善墨滴噴射。例如，如果負流速倍 增到10m/s的平均空氣速度或5. 2cfm的流速，打印噴嘴區(qū)域內的壓力 減小到大約5Pa到大約10Pa的范圍。另外，增加的負流速抽吸大量的 環(huán)境空氣以及由該空氣夾帶的顆粒。圖8所示的空氣速度大小的輪廓 表示離開細槽60的空氣的速度大小與排出顆粒緊密相關。此速度帶在 其進入細槽62時變寬，并且在其朝著離開點運動通過較寬細槽時減 慢。保持保持器內的壓力通過細槽相對于鼓表面的角度來影響。在這
里給出的附圖中，細槽實際上垂直于鼓表面。在較低壓力適用于所示 的幾何形狀和尺寸的實施例中，細槽可以形成在保護器的壁內，使其 從保護器向外傾斜。對于較高壓力適用于這些參數的實施例來說，細 槽可以朝著保護器向內傾斜。本領域普通技術人員將理解到可以對于所述的特定實施例進行多 種變型。例如，這里描述的打印頭保護器可以適用于幅材打印過程和 機器。因此，下面的權利要求不局限于上面描述和說明特定實施例。 原始提出并且可以修改的這些權利要求包括這里披露的變型、選擇、 改型、改進、等同和大致等同的實施例和教導，包括當前沒有預料或 理解的內容以及來自于申請人/專利權人和其它人的內容。
權利要求
1. 一種用于墨打印機中的打印頭的設備，該設備包括 基本上圍繞打印頭的打印頭保護器，保護器具有沿著保護器的長度的一部分并位于打印頭上游的第一大致連續(xù)細槽以及位于第一大致 連續(xù)細槽上游并沿著保護器長度的一部分的第二大致連續(xù)細槽；與第一大致連續(xù)細槽流體連通的入口，入口使得正壓空氣供應裝 置連接到第一大致連續(xù)細槽上，使得進入入口的空氣流過第 一細槽， 以便將碎片移位離開接近打印頭的介質；以及與第二大致連續(xù)細槽流體連通的出口，出口使得負壓力源連接在 第二大致連續(xù)細槽上，使得移位的碎片流入第二大致連續(xù)細槽并且經 由出口離開，從而從定位有打印頭的墨打印機中去除。
2. 如權利要求l所述的設備，其特征在于，第二大致連續(xù)細槽圍 繞打印頭保護器的周邊延伸。
3. —種具有與打印頭相關的設備的墨打印機，墨打印機包括 轉動鼓；靠近轉動鼓定位的打印頭，打印頭具有多個墨噴射器以便噴射墨 從而形成圖^^;基本上圍繞打印頭的打印頭保護器，保護器具有沿著保護器的長 度的一部分并位于打印頭上游的第一大致連續(xù)細槽以及位于第一大致 連續(xù)細槽上游并沿著保護器長度的一部分的第二大致連續(xù)細槽；與笫一大致連續(xù)細槽流體連通的入口，入口使得正壓空氣供應裝 置連接到第一大致連續(xù)細槽上，使得進入入口的空氣流過第一細槽， 以便將碎片移位離開接近打印頭的介質；以及與第二大致連續(xù)細槽流體連通的出口，出口使得負壓力源連接在 第二大致連續(xù)細槽上，使得移位的碎片流入第二大致連續(xù)細槽并且經 由出口離開，從而從定位有打印頭的墨打印機中去除。
4. 如權利要求3所述的墨打印機，其特征在于，第二大致連續(xù)細槽圍繞打印頭保護器的周邊延伸。
全文摘要
一種用于墨打印機中的打印頭的設備，該設備包括基本上圍繞打印頭的打印頭保護器，保護器具有沿著保護器的長度的一部分并位于打印頭上游的第一大致連續(xù)細槽以及位于第一大致連續(xù)細槽上游并沿著保護器長度的一部分的第二大致連續(xù)細槽；與第一大致連續(xù)細槽流體連通的入口，入口使得正壓空氣供應裝置連接到第一大致連續(xù)細槽上，使得進入入口的空氣流過第一細槽，以便將碎片移位離開接近打印頭的介質；以及與第二大致連續(xù)細槽流體連通的出口，出口使得負壓力源連接在第二大致連續(xù)細槽上，使得移位的碎片流入第二大致連續(xù)細槽并且經由出口離開，從而從定位有打印頭的墨打印機中去除。
文檔編號B41J2/145GK101121322SQ200710140919
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2006年8月10日
發(fā)明者E·A·埃克隆德, E·帕尼德斯, G·A·多莫托, M·A·切盧拉, S·J·菲利普斯 申請人:施樂公司