TW200938392A - Method of depriming a printhead with concomitant isolation of ink supply chamber - Google Patents

Description

200938392 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關印表機及特別是噴墨印表機。其主要已被 發展至提供一流體力學系統’該流體力學系統於正常列印 期間控制一墨水靜壓，而且能夠注入（priming)及排墨 (depriming)供列印頭替換。 〇 【先前技術】 該申請人已開發寬廣範圍之印表機’該等印表機採用 頁寬列印頭代替傳統之往復式列印頭設計。頁寬設計增加 列印速度，因該列印頭不會來回地橫越該頁面，以沈積一 影像線。該頁寬列印頭僅只當其在高速運動通過時將該墨 水沈積在該媒體上。此等列印頭已造成其可能在每分鐘約 60頁之速率施行每英吋16 00點之全彩列印’此速率係以 先前之傳統噴墨印表機達不到的。 〇 在這些速率列印迅速地消耗墨水，且這對供給墨水至 該列印頭造成問題。不只是該流速較高，同時沿著一頁寬 列印頭之整個長度分配該墨水係比將墨水餵入至一相當小 之往復式列印頭更複雜的。特別地是，該墨水靜壓需要小 心控制，以避免列印頭溢流。該申請人先前已敘述用於控 制頁寬列印頭用的墨水供給系統中之墨水靜壓的機構（看 2007年2月21日提出之美國申請案第11/677,049號、及 2007年1〇月16日提出之美國申請案第11/872,714號， 其內容係以引用的方式倂入本文中）。 -5- 200938392 此外，該申請人之高速A4頁寬印表機設計需要一列 印頭卡匣之定期替換，該卡匣包括該列印頭。爲了替換一 列印頭卡匣，其係需要使一列印頭排墨，由該印表機移去 該列印頭，以一新的替換列印頭替換該列印頭，及一旦該 替換列印頭被安裝在該印表機中即注入之。因此，該墨水 供給系統必需能夠有效率地施行注入及排墨操作，且較佳 地是具有最小之墨水損耗。 ❹ 【發明內容】 於第一態樣中，本發明提供一印表機，其包括： 一列印頭，其具有一墨水入口及一墨水出口； 一調壓室，其包含相對該列印頭在一預定第一位準之 墨水，該室包括： 一出口通孔； 一返回通孔，其被定位在該室之基底中； 〇 一通氣管，其由該返回通孔延伸，且終止在一定 位於該墨水之第一位準上方的通氣管出口；及 一通至大氣之排氣孔，該排氣孔與該墨水上方之 頂部空間相通； 一上游墨水線，其互連該出口通孔與該墨水入口；及 一下游墨水線，其互連該返回通孔與該墨水出口，該 下游墨水線具有一在該墨水之第一位準下方的區段循環， 其中，於一列印組構中，該通氣管中之墨水的第二位 準係等於該室中之墨水的第一位準。 -6- 200938392 選擇性地，該印表機包括用於維持該室中之墨 定第一位準之機構，墨水之該預定第一位準控制被 該墨水入口的墨水靜壓。 選擇性地，該相對於大氣壓力之靜壓被界定爲 其中/〇係墨水之密度，g係由於重力之加速度，且 墨水相對該列印頭之預定第一位準的高度。 選擇性地，用於維持墨水之該預定第一位準的 〇 括一與浮閥配合之墨水儲存器，該浮閥被包含在該 中。 選擇性地，該浮閥包括： 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； 一浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂，該閥桿具有用 一閥座之閥頭， 其中該閥座被定位在該調壓室的一入口通孔。 G 選擇性地，該印表機另包括一與該入口通孔流 之墨水儲存器。 選擇性地，該浮閥係在該入口通孔藉由一正墨 偏向一關閉位置，該正墨水壓力係藉由定位在該室 墨水儲存器所提供。 選擇性地，該印表機另包括一列印頭注入系統 選擇性地，該系統包括一定位在該下游墨水線 水泵。 選擇性地，該泵係一蠕動栗。 水的預 供給至 P gh > h係該 機構包 調壓室 於關閉 體相通 水壓力 上方之 中之墨 -7- 200938392 選擇性地’於一注入組構中，該泵由該出口通孔泵吸 墨水朝向該返回通孔，以便注入該列印頭。 選擇性地，該栗係一可逆轉泵。 選擇性地’於一排墨組構中，該泵由該返回通孔泵吸 墨水朝向該出口通孔，以便使該列印頭排墨。 選擇性地’該下游墨水線包括定位在該泵的任一側面 上之線內過濾器。 0 選擇性地’該印表機另包括與該下游墨水線相通之第 一空氣蓄壓器，該第一空氣蓄壓器被組構用於消除墨水壓 力脈衝。 選擇性地，該列印頭包括一或多個與該列印頭中之墨 水通道相通的第二空氣蓄壓器，該等第二空氣蓄壓器被組 構用於消除墨水壓力脈衝。 選擇性地，該一或多個第二空氣蓄壓器被組構用於消 除相當高頻之壓力脈衝，且該第一空氣蓄壓器被組構用於 〇 消除相當低頻之壓力脈衝。 選擇性地，該第一空氣蓄壓器比該一或多個第二空氣 蓄壓器之每一個具有一較大容量。 選擇性地，該列印頭係可於該印表機中被移去地替換 的。 選擇性地，該列印頭包括一入口耦接件及一出口耦接 件，該入口耦接件係可分離地連接至一互補之上游墨水線 耦接件，且該出口耦接件係可分離地連接至—互補之下游 墨水線耦接件。 -8- 200938392 於第二態樣中，本發明提供一調壓室，用於相對一列 印頭將在其中所包含之墨水維持在一預定第一位準，該室 包括： 一入口通孔，用於經由墨水供給管線連接至一墨水儲 存器； 一出口通孔，用於經由一上游墨水線連接至該列印頭 之墨水入口； 〇 一返回通孔，用於經由一下游墨水線連接至該列印頭 之墨水出口； 一通氣管，其由該返回通孔延伸，且終止在一定位於 該墨水之第一位準上方的通氣管出口； 一通至大氣之排氣孔，該排氣孔與該墨水上方之頂部 空間相通；及 一浮閥，用於藉由控制墨水進入該入口通孔之流量維 持墨水之該預定第一位準。 Ο 選擇性地，該浮閥包括： 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； 一浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂，該閥桿具有用於關閉一閥 座之閥頭， 其中該閥座被定位在該調壓室的入口通孔。 選擇性地，該閥頭包括一用於關閉該閥座之傘狀蓋子 〇 選擇性地，該室之基底的外表面包括該閥座。 -9- 200938392 選擇性地，該浮閥被組構成使得該閥桿之往下運動使 該傘狀蓋子由該閥座移位。 選擇性地，在該入口通孔的一正墨水壓力驅策該傘狀 蓋子抵靠著該閥座。 選擇性地，該正墨水壓力係藉由一定位在該室上方及 與該入口通孔流體相通之墨水儲存器所提供。 選擇性地，該閥桿係定位於該樞軸及該浮球之間。 © 選擇性地，該入口通孔及該出口通孔被定位朝向該室 之基底。 選擇性地，該返回通孔被定位在該室之基底。 選擇性地，該排氣孔包括一透氣的隔膜，其係不能讓 墨水透過的。 選擇性地，該調壓室包括一頂壁孔腔，且其中該通氣 管具有一定位在該頂壁孔腔中之通氣管出口。 選擇性地，該返回通孔包括一線內墨水過濾器。 Ο 於第三態樣中，本發明提供一印表機，其包括： 一列印頭，其具有一墨水入口及一墨水出口； 一墨水室，用於供給墨水至該列印頭，該室具有一出 口通孔； 一上游墨水線，其互連該出口通孔與該墨水入口； 一下游墨水線，其連接至該墨水出口；及 一第一空氣蓄壓器，其與該下游墨水線相通，該第一 空氣蓄壓器被組構用於在列印期間消除該列印頭中之墨水 壓力脈衝。 -10- 200938392 選擇性地，該列印頭包括一或多個與該列印頭中之墨 水通道相通的第二空氣蓄壓器，該等第二空氣蓄壓器被組 構用於在列印期間消除該列印頭中之墨水壓力脈衝。 選擇性地，該一或多個第二空氣蓄壓器被組構用於消 除相當高頻之壓力脈衝，且該第一空氣蓄壓器被組構用於 消除相當低頻之壓力脈衝。 選擇性地，該第一空氣蓄壓器比該一或多個第二空氣 〇 蓄壓器之每一個具有一較大容量。 選擇性地，該下游墨水線包括一線內墨水泵，用於注 入該列印頭及/或使該列印頭排墨。 選擇性地，該第一空氣蓄壓器被定位於該墨水出口及 該泵之間。 選擇性地，該泵係一可逆轉之蠕動泵。 選擇性地，該下游墨水線包括定位在該泵的任一側面 上之線內過濾器。 Ο 選擇性地，該下游墨水線互連該墨水出口及該室中之 返回通孔，用於回收進入該室之墨水。 選擇性地，該室包括由該返回通孔延伸至高於該室中 之墨水的一位準之通氣管。 選擇性地，該室包括一通至大氣之排氣孔，該排氣孔 與該墨水上方之頂部空間相通，以便等化該上游及下游墨 水線中之靜壓。 選擇性地，該室係一調壓室，用於控制供給至該列印 頭的墨水之靜壓。 -11 - 200938392 選擇性地’該室包括用於相對該列印頭維持該室中之 墨水的預定第一位準之機構。 選擇性地，該相對於大氣壓力之靜壓被界定爲Pgh， 其中P係墨水之密度，g係由於重力之加速度，且h係該 墨水相對該列印頭之預定第一位準的高度。 選擇性地’用於維持墨水之該預定第一位準的機構包 括一與浮閥配合之墨水儲存器，該浮閥被包含在該調壓室 ❾ 中。 選擇性地，該浮閥包括： 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； 一浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂，該閥桿具有用於關閉 一閥座之閥頭， 其中該閥座被定位在該調壓室的一入口通孔》 選擇性地，該調壓室之該入口通孔及該出口通孔被定 © 位朝向該室之基底。 選擇性地，該印表機另包括一與該入口通孔流體相通 之墨水儲存器。 選擇性地，該列印頭係於該印表機中可移去地替換。 選擇性地，該列印頭包括一入口耦接件及一出口耦接 件，該入口耦接件係可分離地連接至一互補之上游墨水線 耦接件，且該出口耦接件係可分離地連接至一互補之下游 墨水線耦接件。 於第四態樣中’本發明提供一注入列印頭之方法’該 -12- 200938392 方法包括以下步驟： (i)提供一列印頭，其具有複數用於射出墨水的噴 嘴、一墨水入口及一墨水出口； (ii )提供一墨水室，其具有一經由上游墨水線連接 至該墨水入口之出口通孔，該墨水室具有藉由一閥所控制 之入口通孔； (Ui )藉由從該墨水室栗吸墨水、經過該列印頭、及 0 進入一連接至該墨水出口之下游墨水線注入該列印頭；及 (iv)如果該室中之墨水的位準掉落至低於一預定第 一位準，打開該閥，且當該閥被打開時，以來自墨水儲存 器之墨水補充。 選擇性地，該列印頭係一頁寬噴墨式列印頭。 選擇性地，該閥係一定位在該室中之浮閥。 選擇性地，當該室中之浮球掉落至低於該預定之第一 位準時，該閥被打開。 〇 選擇性地，該浮閥包括： 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； 一浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂，該閥桿具有用於關閉 一閥座之閥頭， 其中該閥座被定位在該室的入口通孔。 選擇性地’該室包括一通至大氣之排氣孔，該排氣孔 與該墨水上方之頂部空間相通。 選擇性地，該泵吸係藉著一線內墨水泵。 -13- 200938392 選擇性地，該墨水泵被定位在該下游墨水線中。 選擇性地，該墨水泵係一蠕動泵。 選擇性地，該泵係可逆轉的。 選擇性地，墨水係於注入期間由該下游墨水線回收退 入該室。 選擇性地，該室包括一連接至該下游墨水線之返回通 孔，及一由該返回通孔延伸至該室中之墨水上方的通氣管 ❹ 選擇性地，該墨水係在被回收退入該室之前過濾。 選擇性地，墨水在重力之下由該墨水儲存器排入該墨 水室。 選擇性地，該墨水室於正常列印期間用作一調壓室， 該室控制供給至該列印頭之墨水的靜壓。 選擇性地，墨水之該注入及該補充伴隨地發生。 選擇性地，該列印頭包括： G 一墨水分佈集管，其具有該墨水入口與該墨水出口； 及 一或多個列印頭集成環路，其被安裝在該集管上，每 一列印頭集成環路包括複數噴嘴。 選擇性地，該注入包括以墨水充塡該集管及藉由毛細 管作用注入該列印頭集成環路。 於第五態樣中，本發明提供使一列印頭排墨之方法， 該方法包括以下步驟： (i )提供一列印頭，其具有複數用於射出墨水的噴 -14- 200938392 嘴、一墨水入口及一墨水出口； (Π)提供一墨水室，其具有一經由上游墨水線連接 至該墨水入口之出口通孔，該墨水室具有藉由一閥所控制 之入口通孔； (iii )藉由從一連接至該墨水出口之下游墨水線泵吸 墨水、經過該列印頭、及進入該墨水室而使該列印頭排墨 :及 〇 (iv)當該室中之墨水的位準抵達一預定第一位準時 ，關閉該閥，藉此由一與該入口通孔流體相通之墨水儲存 器隔離該墨水室。 選擇性地，該列印頭係一頁寬噴墨式列印頭。 選擇性地，該閥係一定位在該室中之浮閥。 選擇性地，當該室中之浮球抵達該預定第一位準時， 該閥被關上。 選擇性地，該浮閥包括： G 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； 一浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂，該閥桿具有用於關閉 一閥座之閥頭， 其中該閥座被定位在該室的入口通孔。 選擇性地，該室包括一通至大氣之排氣孔，該排氣孔 與該墨水上方之頂部空間相通。 選擇性地，該泵吸係藉著一線內墨水泵。 選擇性地，該墨水泵被定位在該下游墨水線中。 -15- 200938392 選擇性地，該墨水泵係一蠕動栗。 選擇性地，該泵係可逆轉的。 選擇性地，該室包括一連接至該下游墨水線之返回通 孔，及一由該返回通孔延伸至該室中之墨水上方的通氣管 〇 選擇性地，該下游墨水線包括定位在該泵的任一側面 上之線內過濾器。 ❹ 選擇性地，該墨水室於正常列印期間用作一調壓室’ 該室控制供給至該列印頭之墨水的靜壓。 選擇性地，用於至少該排墨之時期’該閥係組構成關 上。 選擇性地，該方法另包括以下步驟： (V )移去該經排墨之列印頭；及 (Vi )以一替換列印頭替換該經排墨之列印頭。 選擇性地，該方法另包括該步驟： 〇 ( vii )藉由從該墨水室泵吸墨水、經過該列印頭、 及進入該下游墨水線而注入該替換列印頭。 於第六態樣中，本發明提供一調壓室，用於相對一列 印頭將在其中所包含之墨水維持在一預定第一位準，該室 包括： 一入口通孔，用於經由墨水供給管線連接至一墨水儲 存器； 一出口通孔，用於經由一上游墨水線連接至該列印頭 之墨水入口； -16- 200938392 一通至大氣之排氣孔，該排氣孔與該墨水上方之頂部 空間相通；及 一浮閥，用於藉由控制墨水進入該入口通孔之流量維 持墨水之該預定第一位準，其中該浮閥係藉由一正墨水壓 力在該入口通孔偏向一關閉位置。 選擇性地，該浮閥包括= 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； 〇 —浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂，該閥桿具有用於關閉 一閥座之閥頭， 其中該閥座被定位在該調壓室的入口通孔。 選擇性地，該閥頭包括一用於關閉該閥座之傘狀密封 蓋子。 選擇性地，該室之基底的外表面包括該閥座。 選擇性地，該浮閥被組構成使得該閥桿之往下運動朝 Ο 向該基底使該傘狀蓋子由該閥座移位。 選擇性地，在該入口通孔之正墨水壓力驅策該傘狀密 封蓋子抵靠著該閥座。 選擇性地，該正墨水壓力係藉由定位在該室上方之墨 水儲存器所提供。 選擇性地，該閥桿被定位在該樞軸及該浮球之間。 選擇性地，該入口通孔及該出口通孔被定位朝向該室 之基底。 選擇性地，該調壓室包含括一定位在該室之基底的返 -17- 200938392 回通孔。 選擇性地，該調壓室包含括一由該返回通孔延伸及終 止在一通氣管出口之通氣管，該通氣管出口定位在該墨水 之第一位準上方。 選擇性地’該調壓室包括一頂壁孔腔，且其中該通氣 管具有一定位在該頂壁孔腔中之通氣管出口。 選擇性地’該排氣孔包括一透氣的隔膜，該隔膜係不 〇 能讓墨水透過的。 選擇性地，該返回通孔包括一線內墨水過濾器。 【實施方式】 列印引擎及列印頭卡匣槪觀 圖1顯示一安裝在列印引擎3中之列印頭卡匣2。該 列印引擎3係一印表機之機械核心，其可具有很多不同之 外部殻體形狀、墨水槽位置及容量、以及媒體餵入與收集 G 盤。該列印頭卡匣2能被插入該列印引擎3及由該列印引 擎3移去，而能夠定期地替換。爲移去該列印頭卡匣2’ 使用者舉起一閂扣2 7，及由該列印引擎3舉出該卡匣。 圖2使該列印頭卡匣2移去地顯示該列印引擎3。 當把該列印頭卡匣2插入該列印引擎3時’在該卡匣 及該列印引擎之間造成電及流體的連接。該列印頭卡匣2 上之接點33(看圖4)與該列印引擎3上之互補接點（未 示出）嚙合。此外，該列印頭卡匣2上之墨水入口集管 48及墨水出口集管50與該列印引擎3上之互補插座20 -18 - 200938392 咬合。該墨水入口集管耦接件48提供複數用於該 卡匣2之墨水入口’每一入口對應於一不同色彩之 同樣地’該墨水出口集管耦接件50提供複數用於 頭卡匣2之墨水出口，每一出口對應於一不同色彩 。如將在下面更詳細地說明，本發明之流體力學系 需要墨水由一墨水入口至一墨水出口流經該列印頭 ’以便達成該列印頭之注入及排墨。 © 再次參考圖2，使該列印頭卡匣2被移去，在 座20中顯露孔口 22。每一孔口 22分別承納該入 口集管48及50上之互補之嘴管52及54(看圖5) 墨水被由調壓室106供給至一入口插座20B之 該等調壓室通常被安裝朝向該列印引擎3的基底（ )。該等調壓室藉由重力從安裝在該列印引擎3上 地方的墨水槽128承接墨水。 墨水由一出口插座20A之後面離開，該出口 © 經由導管連接至一氣泡_爆裂盒（在圖2中未示出 體系統及其零組件之細節將在下面更爲詳細地敘述 圖3係由該列印引擎3移去之整個列印頭卡匣 視圖。該列印頭卡匣2具有一頂部模製件44及一 之保護蓋42。該頂部模製件44具有一用於結構剛 心腹板，且提供具有特定結構的抓握表面58，用 入及移去期間操縱該卡匣。在安裝於該印表機中之 保護蓋42之基底部份保護列印頭積體電路（ICs) 該列接點3 3 (看圖4 )。蓋子5 6係與該基底部份 列印頭 通道。 該列印 之通道 統典型 卡匣2 每一插 口及出 〇 後面， 看圖7 之其他 插座係 )。流 〇 2的透 可移去 性之中 於在插 前，該 30及 一體成 -19- 200938392 形及蓋住墨水入口嘴管52及出口嘴管54(看圖5)。 圖4使其保護蓋42被移去地顯示該列印頭卡匣2, 以暴露一底部表面上之列印頭IC s (在圖4中未示出）、 及該列印頭卡匣的一側表面上之該列接點3 3。該保護蓋 42可爲被拋棄或裝至一待替換之列印頭卡匣，以便裝盛 任何來自剩餘墨水之滲漏。 圖5係該列印頭卡匣2之局部分解透視圖。該頂蓋模 〇 製件44已被移去，以顯露該入口集管耦接件48及該出口 集管耦接件50。入口及出口護罩46及47亦已被移去， 以暴露該五個入口嘴管52及五個出口嘴管54。該等入口 及出口嘴管52及54與一附接至該入口及出口集管48及 50的液晶高分子（LCP)孔腔模製件72中之對應墨水入 口 60及墨水出口 61連接。該等墨水入口 60及墨水出口 61之每一個係與一 LCP通道模製件68中之對應主要通道 24流體相通（看圖6 )。 〇 現在參考圖6，該五個主要通道24延伸該LCP通道 模製件68之長度及餵入該LCP模製件68的底側上之一 系列精細通道。具有複數界定在其中之空氣孔腔26的 LCP孔腔模製件72與該LCP通道模製件68之頂側咬合 ，使得該等空氣孔腔與該等主要通道24流體地相通。藉 由壓縮該等孔腔中之空氣，該空氣孔腔26具有消除沿著 該主要通道24被供給的墨水中之震波或壓力脈衝的作用 〇 一晶片黏著薄膜66具有一接合至該LCP通道模製件 -20- 200938392 68之底側的表面及一接合至複數列印頭ICs 30之相反表 面。該薄膜66中之複數雷射燒蝕孔洞67提供該等列印頭 ICs 30及該等主要通道24間之流體連通。可在美國專利 公告第2007/020605 6號中發現該等列印頭ICs 30、該薄 膜66、及該LCP通道模製件68之配置的進一步細節，其 內容係以引用的方式倂入本文中。可譬如在2008年1月 16日提出之美國專利申請案第1 2/014,769號中發現該入 φ 口集管48及出口集管50之進一步細節，其內容係以引用 的方式倂入本文中。 藉由一撓性印刷電路板（PCB ) 70提供至該列印頭 ICs 30之電連接，該PCB捲繞著該LCP模製件72及68 ，且與由每一列印頭1C 30上之接合墊片（未示出）延伸 的銲線64連接。該等銲線64被銲線保護裝置62所保護 。如上面所述，該撓性PCB 70包括該等接點33，當該列 印頭卡匣2被安裝供使用時，該等接點與該列印引擎3中 〇 之互補接點連接。 流體力學系統 由前文，應了解該列印頭卡匣2具有複數墨水入口 6 0及墨水出口 6 1，該卡匣能經過附接該等列印頭IC s 3 0 的LCP通道模製件68中之主要通道24餵入墨水。現在 將詳細地敘述供給墨水至該列印頭及由該列印頭供給墨水 之流體力學系統。用於避免懷疑，一 “列印頭”可包括譬 如隨同附接至其上之列印頭ICs 30的LCP通道模製件68 200938392 。如此，具有至少一墨水入口及選擇性地3 之任何列印頭組件可在此被稱爲“列印頭” 參考圖7，槪要地顯示有一按照本發 1〇〇。該系統100之每一零組件的相對定β 等槪要圖面敘述。然而，應了解該列印引擎 組件的正確定位對於熟諳此技藝者將爲一種 爲單純故，該流體力學系統1 00被顯开 〇 道。單一色彩通道列印頭當然係在本發明之 ，該流體力學系統1 00更通常被使用於有關 彩通道（例如五個色彩通道，如圖5及6戶/ 墨式列印頭。雖然以下之討論大致上有關一 練之人士將輕易地了解多數色彩通道亦可g 系統使用。 正常列印 © 於正常列印期間，其典型係需要在該 維持一恆定之墨水靜壓，該靜壓相對大氣 負的墨水靜壓係需要的，以當列印中止時 溢流。事實上，大部分市售噴墨式列印頭 下操作，其通常係經過墨水槽中之毛細管 成。 於該流體的系統100中，調壓室106 線1 3 4供給墨水1 〇4至該列印頭之墨水入 室106被定位在該列印頭102下方，且在 少一墨水出口 〇 明之流體系統 將在此參考該 3中之每一零 設計之選擇。 用於一色彩通 範圍內。然而 一具有複數色 示）之全彩噴 色彩通道，熟 應於流體力學 體力學系統中 力係負的。一 止列印頭面部 負的墨水靜壓 沬的使用所達 由一上游墨水 1 0 8。該調壓 中維持墨水的 -22- 200938392 一預定之設定位準110。該列印頭102在此設定位準110 上方之高度h控制被供給至該列印頭的墨水104之靜壓。 該實際之靜壓係藉由該熟知之方程式所決定：P= p gh，在 此P係該墨水靜壓，P係該墨水密度，g係由於重力之加 速度，且h係該墨水相對該列印頭1 02之設定位準1 1 〇的 高度。該列印頭102典型被定位在墨水的設定位準11〇上 方之大約10至300毫米之高度，選擇性地在該設定位準 〇 上方之大約50至200毫米、選擇性地大約80至150毫米 、或選擇性地大約90至120毫米。 重力提供一很可靠及穩定之用於控制該墨水靜壓的機 構。倘若該設定位準1 1 〇保持恆定，則該墨水靜壓將亦保 持恆定的。 該調壓室106包括一用於在正常列印期間維持該設定 位準110之浮閥。該浮閥包括一槓桿支臂112，其係樞轉 地安裝繞著定位在該支臂之一端部的樞軸114;及一浮球 〇 116，其安裝在該支臂112之另一端部。一閥桿118係在 該樞軸114及該浮球116之間連接至該支臂112，以提供 第二型槓桿。該閥桿118具有呈傘狀蓋子119之形式的閥 頭，相對該支臂112被固定至該閥桿的一遠側端部。該閥 桿1 1 8係可滑動地承接在一閥導套中，以致該傘狀蓋子 1 1 9可密封地嚙合一閥座1 2 2。此閥門配置控制墨水經過 該調壓室106的入口通孔124之流動。該入口通孔124被 定位朝向該室1〇6之基底。 該設定位準1 係藉由該墨水1〇4中之浮球1 16的浮 -23- 200938392 力（以及該室1 06相對該列印頭1 02之位置）所決定。該 傘狀蓋子119將在該設定位準11〇密封抵靠著該底座122 ，但將於該浮球116(與藉此該閥桿118)之任何往下運 動時開啓。較佳地是，於該浮閥中應有最小磁滯現象，以 便使靜壓中之變化減至最小。 當該浮閥被關上時，該傘狀蓋子119藉由來自該墨水 儲存器128之正墨水壓力被驅策抵靠著該底座122(藉由 φ 該室的基底之外表面所界定）。當該閥被關上時，此正密 封壓力使經由該入口通孔124來自該室106之任何墨水滲 漏減至最小。圖8A於一關閉位置中顯示該閥，使該傘狀 蓋子119與該閥座122嚙合。 因墨水1 04於正常列印期間係抽自該室1 06的一出口 通孔126，該浮球116增量地往下運動，其移位該傘狀蓋 子119及打開該入口通孔124，藉此允許墨水由定位在該 室上方之墨水儲存器128再充塡該室。這樣一來，該設定 Ο 位準1 1 〇被維持及該列印頭1 02中之墨水靜壓保持恆定。 圖8B於一打開位置中顯示該閥，使該傘狀蓋子1 1 9由該 閥座1 2 2移位。 該浮球116較佳地是佔有該室106之一相當大容量， 以便提供最大之閥門關閉力量。此關閉力量被該槓桿支臂 112所放大。然而，該浮球116應被組構，以致其不會接 觸該室1 06之側壁，以便避免黏著。 墨水104係藉由定位在該設定位準110上方之任何高 度的墨水儲存器128供給至該調壓室106。該墨水儲存器 -24- 200938392 128典型係一使用者-可替換的墨水槽或墨水匣，其當被 安裝在該印表機中時與一墨水供給管線130連接。該墨水 供給管線130提供該墨水儲存器128及該調壓室106的入 口通孔124間之流體的連通。 該墨水儲存器1 2 8經由第一排氣孔1 3 2排氣至大氣’ 其通入該墨水儲存器之頂部空間。據此’該墨水1 〇4可僅 只當該浮閥打開該入口通孔124時排入該調壓室106。該 © 排氣孔1 32包括一疏水性蜿蜒的通道1 3 5，其當該墨水卡 匣被翻倒時使經過該排氣孔之墨水損失減至最小。該排氣 孔132亦可被只使用一次的密封條（未示出）所覆蓋，其 係於該印表機中之墨水匣的安裝之前移去。 該列印頭1 02具有一墨水入口 1 08，其經由一上游墨 水線1 34連接至該出口通孔1 26。該列印頭1 02係可藉著 該入口及出口耦接件48及50所移去。 將了解如上述之壓力調節能以'關閉'具有一墨水入口 © 、但沒有墨水出口之列印頭所達成。然而，爲著要注入之 目的（在下面敘述），圖7所示列印頭102亦具有一墨水 出口 136，其經由該出口耦接件50被連接至—下游墨水 線1 3 8。該下游墨水線丨3 8係連接至該室】06之返回通孔 152，且包括一線內蠕動墨水泵140。該泵140將該下游 墨水線分成一泵入口線149及一泵出口線150。 該返回通孔152被定位在該室之基底，且係連接至— 通氣管160’其延伸朝向在墨水1〇4的位準上方之室的頂 壁。該泵出口線150具有一於該泵140及該返回通孔152 -25- 200938392 間之線內過濾器154。該室106及通氣管160 使一通氣管出口 1 6 1總是在墨水1 04的位準上 水之位準抵達該室之頂壁。譬如，該通氣管出 定位在該室106之頂壁孔腔中》將了解該通氣 該室的側壁中之通道或孔腔所界定，以便使該 之空間最大化。 於正常列印期間，該泵1 40被保持打開， 0 學系統100中之墨水的靜壓被該調壓室106中 定位準1 1 〇獨自地控制。第二排氣孔1 62被 1 06之頂壁中，且經由透氣的隔膜1 63 (例如 與一頂部空間相通。既然該上游墨水線1 3 4及 線1 3 8中之墨水1 04係經由該第二排氣孔1 64 此墨水被保持在相同之靜壓。因此，於正常列 該泵140被保持打開時，該通氣管160中之墨 位準110平衡。爲此目的，其重要的是該下游 〇 具有一“迴路區段” 137，其通過該設定位準 下方，允許該列印頭1 02之上游及下游側面平 位準110。定位在該調壓室106的基底中之返 、及該通氣管160有效地確保事實爲此。 墨水壓力顫動之消除 如上述，該列印頭1 0 2係設有複數空氣Ϊ 等空氣孔腔被組構成消除當墨水被供給至列印 流體的壓力脈衝。墨水壓力顫動於高速頁寬列 被組構成致 方，縱使墨 口 161可被 管160可被 室1 06內側 且該流體力 之墨水的設 提供於該室 Goretex® ) 該下游墨水 通至大氣， 印期間，當 水在該設定 墨水線1 3 8 1 1 〇之位準 衡至該設定 回通孔1 5 2 L腔26，該 頭噴嘴時之 印中係有問 -26- 200938392 題的，且較佳地是當墨水係在大體上恆定之靜壓下供給時 達成高品質列印。該等空氣孔腔2 6被組構及設計尺寸， 以藉由壓縮該等孔腔中所誘捕之空氣消除該流體力學系統 中之高頻壓力脈衝。 爲了消除低頻墨水壓力脈衝，該泵入口線149(其係 該下游墨水線138的一區段）與一空氣蓄壓器139相通， 該空氣蓄壓器具有一比每一空氣孔腔26較大之容量。藉 〇 由壓縮該空氣蓄壓器139所誘捕之空氣消除低頻墨水壓力 脈衝。 雖然定位於該下游墨水線1 3 8中係較佳的，既然該列 印頭中之過度阻尼可不利地影響該列印頭之注入能力，該 空氣蓄壓器139可另一選擇地形成該列印頭102的一部份 〇 該等空氣孔腔26及該空氣蓄壓器139之結合於正常 列印期間提供高頻及低頻墨水壓力脈衝兩者之優異的消除 〇 。再者，來自該調壓室106之墨水的重力控制下之供給於 列印期間在該流體力學系統1〇〇中提供一穩定及精確之靜 壓。 列印頭注入 當一印表機被第一次設定時、或當一印表機已被長時 期保持閒置時，在替換一列印頭1 02之後可爲需要列印頭 注入。經由該上游墨水線1 34、經過該列印頭1 02、及再 次經由連接至該下游墨水線1 3 8之墨水出口 1 3 6離開，列 -27- 200938392 印頭注入需要墨水1 04被餵入該列印頭1 02之墨 108。一旦該墨水104被餵入經過該列印頭102的 道模製件68中之主要通道24，該等列印頭ICs 30 毛細管作用注入。 參考圖7，該可逆轉嬬動泵係在一向前（亦即 向）中被打開，以便由該出口通孔126泵吸墨水、 列印頭1 02、及回至該返回通孔1 52。於此注入組 〇 該泵140具有一任意之栗出口丨44及一泵入口 146 自明地’既然該泵係可逆轉的，該泵出口 144及入 可被顛倒。然而，爲了清楚之故，該系統100係參 面所界定之任意泵出口及入口標示作敘述。 泵吸係定時的，且可被持續達一需要充分注入 頭102及/或由該流體力學系統1〇〇泵吸出所有氣 期。因此，縱使該列印頭1 02已經被注入，可仍然 注入操作，以消除氣泡，該等氣泡可能已自該最後 〇 操作累積（譬如，藉由大氣壓力變化、大氣溫度波 印頭冷卻等）。應注意的是於注入期間，墨水經由 通孔152之回收確保沒有墨水被浪費，縱使墨水被 過該系統達一相當長之時期、例如5-30秒。 一線內過濾器154被定位於該返回通孔152及 口 1 44之間，以保護該列印頭1 02在注入期間免於 何潛在泵碎物。該過濾器154可爲該調壓室106的 件，如圖7所槪要地顯示。 當墨水104係由該室106泵吸至一被排墨之列 水入口 LCP通 係藉由 注入方 經過該 構中， 。不證 口 146 考在上 該列印 泡之時 需要一 之注入 動、列 該返回 泵吸經 該泵出 遭受任 一零組 印頭時 -28- 200938392 ，墨水104於該室中之位準最初下降，因該墨水裝滿該 LCP通道24及下游墨水線138。當該室106中之墨水位 準下降時，該浮閥打開該入口通孔1 24，允許將待由該墨 水儲存器128補充該室中之墨水（藉由類似該浮閥於正常 列印期間之操作）。因此，該浮閥能於最初之注入期間維 持該設定位準110。在短時期的泵吸之後，抵達平衡，藉 此墨水由該通氣管出口 161在與被由該出口通孔126所泵 0 吸之墨水相同的速率下流涎。既然該室中之墨水位準係在 該設定位準110，一旦墨水開始由該通氣管出口 161流動 ，該入口通孔被該浮閥所關上。用於任何時期，於此平衡 狀態中，墨水可被循環繞著該系統，而足以確保氣泡之移 除，且不會浪費任何墨水。 於注入（或排墨）期間，該墨水儲存器1 28係藉由一 線內止回閥170保護免於來自該室106之墨水的任何逆流 。該止回閥170被定位在互連該墨水儲存器128及該入口 〇 通孔124之墨水供給管線130中，典型作爲至該墨水儲存 器之耦接件P2的一部份。該止回閥170允許墨水由該墨 水儲存器128排入該室106，但不允許墨水流動於該相反 方向中。 列印頭排墨 爲了替換一列印頭1 02，該舊的列印頭必需首先被排 墨。沒有此排墨，列印頭之替換將是一無法忍受地麻煩操 作。於排墨期間，該蠕動栗1 40係顛倒，且墨水係經由該 -29- 200938392 出口通孔126從該下游墨水線138抽出、經過該列印頭 102、及退入該調壓室1〇6。 既然該調壓室106中之墨水104的位準現在上昇，該 浮閥關閉該入口通孔124，藉此由該墨水儲存器128隔離 該室106。因此，該浮閥不只於正常列印期間調節該墨水 靜壓，同時亦具有在排墨期間由該墨水儲存器128隔離該 調壓室106之作用。當然，該調壓室將具有充分之容量， 〇 以於排墨期間容納在其中所承接之墨水。 顯著地，於排墨期間有最小或沒有墨水損耗，因爲該 列印頭102及下游導管138中之墨水係全部回收退入該調 壓室106供重複利用。 一過濾器系統1 80在排墨期間保護該列印頭102免於 潛在之泵碎物。該過濾器系統180包括該泵入口線149中 之線內過濾器182及一選擇性的止回閥迴路184，其確保 墨水在排墨期間、但不會於注入期間被強制經過該過濾器 〇 182。因此，任何泵碎物被局限於該二過濾器154及182 間之下游墨水線1 3 8的區段中，且因此不能污染該列印頭 102° —旦該下游墨水線1 3 8、該列印頭1 02、及該上游墨 水線134中之所有墨水已被抽入該調壓室106，該泵140 被關掉。該泵140典型在預定時期（例如2-3 0秒）之後 被關掉。當該泵被關掉時，一些來自該調壓室之墨水 104流入該上游線134，直至其與該室106中之墨水的位 準等化。在此排墨之階段，既然該調壓室中之墨水1〇4的 -30- 200938392 體積係相當高，該墨水在一高於該設定位準110之位準等 化，且該浮閥保持該入口通孔124關閉。因此，防止墨水 104由該墨水儲存器128排入該上游墨水線134，因爲該 浮閥由該室106隔離該墨水儲存器。 在該排墨操作及使該泵被關掉之後，該列印頭1 〇2可 被移去及以一替換列印頭替換。既然該列印頭1 02係藉由 該排墨操作排出墨水，該替換操作可被相當乾淨地執行。 © —旦被安裝，該替換（未注入）列印頭可藉由上述該 注入操作注入。 當然，應了解本發明已純粹地被敘述當作範例，且可 在本發明之範圍內作成細部之修改，其被所附申請專利範 圍所界定。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一安裝在印表機的列印引擎中之列印頭卡匣 Ο 圖2顯示沒有安裝該列印頭卡匣之列印引擎，以暴露 入口及出口墨水集管； 圖3係該整個列印頭卡匣之透視圖； 圖4使該保護蓋移去地顯示圖3之列印頭卡匣； 圖5係圖3所示列印頭卡匣之分解透視圖； 圖6係一列印頭之分解透視圖，該列印頭形成圖3所 示列印頭卡匣的一部份； 圖7係根據本發明之流體力學系統的槪要圖； -31 - 200938392 圖8A顯示一在關閉位置中之閥門配置；及 圖8B顯示圖8A之閥門配置於一打開位置中。 【主要元件符號說明】 2 :列印頭卡匣 3 :列印引擎 20 :插座 Ο 20A :出口插座 20B :入口插座 22 :孔口 24 :主要通道 2 6 :空氣孔腔 2 7 :閂扣 30 :積體電路 3 3 :接點 〇 42 :保護蓋 44 :頂部模製件 46 :護罩 47 :護罩 48:墨水入口集管 5 0 :墨水出口集管 52 :嘴管 5 4 :嘴管 56 :蓋子 -32- 200938392 抓握表面 墨水入口 墨水出口 銲線保護裝置 婷線 Ο 晶片黏著薄膜 雷射燒蝕孔洞 通道模製件 印刷電路板 孔腔模製件 :流體系統 :列印頭 -墨水 :調壓室 :墨水入口 :設定位準 =槓桿支臂 :樞軸 :浮球 :閥桿 :傘狀蓋子 :閥座 :入口通孔 :出口通孔 -33 200938392 ❹ :墨水槽 ’·墨水供給管線 :排氣孔 :上游墨水線 :蜿蜒的通道 :墨水出口 :迴路區段 :下游墨水線 :空氣蓄壓器 :泵 :泵出口 :泵入口 :泵入口線 •栗出口線 :返回通孔 :線內過濾器 :通氣管 :通氣管出口 :排氣孔 =隔膜 :排氣孔 :止回閥 :耦接件 :過濾器系統 -34 200938392 1 8 2 :線內過濾器 1 84 :止回閥迴路

❹

Claims (1)

1. 200938392 十、申請專利範圍 1 ·一種使列印頭排墨之方法，該方法包括以下步驟： (i)提供一具有用於射出墨水的複數噴嘴、一墨水 入口及一墨水出口之列印頭； (Π )提供一具有經由上游墨水線連接至該墨水入口 之出口通孔的墨水室，該墨水室具有被一閥所控制之入口 通孔； O (in)藉由從 連接至該墨水出口之下游墨水線泵吸墨 水、經過該列印頭、及進入該墨水室，使該列印頭排墨； 及 (iv)當該室中之墨水的位準抵達預定之第一位準 時’關閉該閥’藉此由一與該入口通孔流體相通之墨水儲 存器隔離該墨水室。 2 _如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其中 該列印頭係一頁寬噴墨式列印頭。 © 3 ·如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其中 該閥係一定位在該室中之浮閥。 ' 4.如申請專利範圍第3項使列印頭排墨之方法，其中 當該室中之浮球抵達該預定之第一位準時，該閥被關閉。 5 ·如申請專利範圍第4項使列印頭排墨之方法，其中 該浮閥包括： 一支臂，其繞著一樞軸樞轉地安裝； —浮球，其被安裝在該支臂的一端部；及 一閥桿，其附接至該支臂’該閥桿具有用於關閉一閥 -36- 200938392 座之閥頭， 其中該閥座被定位在該室的一入Q通孔。 6.如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其中 該室包括一通至大氣之排氣孔’該排氣孔與該墨水上方之 頂部空間相通。 7·如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其中 該泵吸係藉著一線內墨水泵。 Ο 8.如申請專利範圍第7項使列印頭排墨之方.法，其中 該墨水泵被定位在該下游墨水線中。 9·如申請專利範圍第7項使列印頭排墨之方法，其中 該墨水栗係一懦動栗。 I 0 .如申請專利範圍第7項使列印頭排墨之方法，宜 中該泵係可逆轉的。 II ·如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其 中該室包括一連接至該下游墨水線之返回通孔、及一由該 ❹ 返回通孔延伸至該室中之墨水上方的通氣管。 1 2 ·如申請專利範圍第7項使列印頭排墨之方法，其 中該下游墨水線包括定位在該泵的任一側面上之線內過濾 器。 1 3 .如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其 中該墨水室於正常列印期間用作一調壓室，該室控制被供 應至該列印頭的墨水之流體靜壓。 1 4 .如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法，其 中該閥被組構成至少在該排墨之期間關閉。 -37- 200938392 15 ·如申請專利範圍第1項使列印頭排墨之方法’另 包括以下步驟： (v)移去該經排墨之列印頭；及 (v i )以一替換列印頭替換該經排墨之列印頭。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項使列印頭排墨之方法’另 包括該步驟： (v i i )藉由從該墨水室泵吸墨水、經過該列印頭、及 〇 進入該下游墨水線，注入該替換列印頭。

   -38-