[发明专利]用于喷墨打印的油墨循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及液滴沉积设备，尤其涉及喷墨打印设备。更明确 地来讲，本发明涉及用于喷墨打印机的油墨输送系统。

背景技术

打印机用于从计算机或类似类型的产生信息的设备将输出打印 到记录媒介上，如纸。通常可以获取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。词语”喷墨”包含多种物理程序和 硬件，但这些打印机基本上以精细油墨滴的形式将油墨从油墨源输 送到记录媒介。喷墨打印头连续地或随选产生墨滴。“连续地”意 指产生墨滴的连续流，如通过给油墨源增压。“随选”与“连续地” 的区别在于仅通过物理程序的操作将墨滴从打印头喷出，以暂时克 服将油墨保持在打印头中的表面张力。将油墨保持在喷嘴中并形成 弯月面。油墨停留在适当的位置，除非其它某种力克服了液体所固 有的表面张力。最普遍的习惯是突然提高对油墨的压力，从而将油 墨从喷嘴喷出。一种类型的随选的液滴喷墨打印头利用电致伸缩物 理现象，这是一种回应于所加电场的换能器尺寸的变化。电致伸缩 在压电材料中最强，因此将这些打印头称为压电打印头。在大的区 域中利用压电材料的尺寸上的非常小的变化来产生体积变化，这种 体积变化足够地大，以从小的腔室挤出墨滴。压电打印头包括多个 小的油墨腔室，这些油墨腔室排成阵列，每个油墨腔室有单独的喷 嘴和可变形壁面积，以根据电致伸缩原理产生从喷嘴喷出墨滴所要 求的体积变化。

本发明涉及将油墨提供给油墨腔室的方式、油墨调节以及油墨 调节对喷墨打印头的运行的影响。

油墨腔室中的夹带空气

出现在压电打印头的油墨腔室中的气泡往往导致打印头的操作 性故障，这是公知的。若空气出现在油墨腔室中，由油墨腔室壁的 部分的压电变形所产生的设计压力变化会由空气所吸收，从而使油 墨压力不受影响。喷嘴中油墨的表面张力保持弯月面，且不会从油 墨腔室喷出墨滴。在操作压电打印头中压电换能器的频率中，即在khz 到Mhz的范围内，不旦是气泡而且溶解在油墨中的空气也可导致前 面所描述的操作故障。在现有技术中，已公开了通过在油墨腔室的 上游即在油墨进入油墨腔室之前产生气阱来避免油墨腔室中的气泡 的概念。EP-A-0 714 779和US4,929,963提出了以空气缓冲器或空 气分离器形式的解决方案，空气缓冲器或空气分离器允许气泡出现 并在将油墨提供给打印头之前从中间油墨槽中的油墨排出。US 5,771,052公开了一种除气器管，这种除气器管是喷墨打印头的内部 部分。这种除气器管是一种透气、不透油墨的管状膜，并允许通过 真空源穿过这种膜将空气从油墨中除去。

快速扫描应用中在喷嘴的背压控制

油墨供应系统中的另一个关注点是在喷嘴的压力，在喷嘴的这 种压力对于精细调节且运行良好的打印头来讲非常重要。在略有喷 嘴负压或背压时喷墨打印头运行最佳。在实践中，这往往通过在通 风油墨供应源槽中的自由油墨表面与喷嘴中的弯月面之间保持高度 上的差异来实现。即将通风油墨供应源槽中的自由油墨表面在重量 上保持低于喷嘴中的弯月面的液面几厘米。这种高度上的差异确定 了流体静压差异，以控制在喷嘴的背压。在往复式打印头构造中， 将油墨供应槽离轴定位，即不进行扫描，因为若不是如此的话，与 打印头相比的降低的油墨供应槽的位置往往会干扰打印媒介的输送 路径。柔性管用于将离轴油墨供应槽与轴上打印头连接，如US 4,929,963所述。在打印头的加速与减速期间，在这些管中产生压力 波，这些压力波极大地扰乱弯月面的压力平衡并且在负压降低的情 况下可导致喷嘴的滴漏，或者在负压增加的情况下导致弯月面的破 裂并将空气吸入油墨通道。现已提出多种方法来控制往复式打印头 应用中的背压。EP-A-1 120 257和US6,485,137公开了与打印头一 起安装在往复式托架上的以压力缓冲器或压力阻尼器形式的背压调 节机构。对于高于1G的托架的加速或减速来讲，这些设备的反应时 间不够。在EP-A-1 142 713中使用了一种通风副槽。这种副槽用作 打印头附近的局部储墨罐并且从离轴定位的主油墨槽断续填充。这 种方案通过在通风副槽中的自由油墨表面与弯月面之间保持局部流 体静压差异来提供对喷嘴背压的更好的控制。

打印头(尤其是较长时间的不常用喷嘴)中油墨性能随着时间 的降质