TW200524749A - Removing gas from a printhead - Google Patents

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200524749 九、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 本發明係有關於自列印頭移除氣體之技術。 5 發明背景 印表機可由列印頭噴嘴發射墨水小滴至列印媒體而形 成列印輸出於列印媒體。最初為了準備發射用噴嘴，喷嘴 首先須充滿墨水來使用墨水置換掉氣體。然後噴嘴及其供 應搶須維持相對不含氣泡來維持噴嘴的均勻一致發射。 10 【明内】 本發明係有關於一種由一列印頭移除氣體之方法，包 含·由列印頭外側施用一塗封材料至一列印頭孔口，來限 制流體通過孔口的通道；以及移動墨水通過與孔口設置成 流體連通之一列印頭導管，來形成孔口附近之向内抽取， 15 故氣體由孔口附近被置換掉。 本1¾明亦為一種列印裝置，包含：一列印頭，其包括 孔口，以及一導管設置成與孔口作流體連通，列印頭係組 配成有塗封材料施用於孔口，讓流體通過孔口受限制；以 及一流量控制器，其係組配成於塗封材料施用後控制墨水 20之移動通過導管，於孔口附近形成向内抽取，故氣體由孔 口附近被置換。 圖式簡單說明 第1圖為根據本教示，印表機之一具體例之視圖，該印 表機係組配來經由施用塗封材料至列印頭，而由印表機列 200524749 印頭去除氣體。 沿第3圖線 第2圖為根據本教示，第1圖印表機之示咅图 第3圖為第1圖印表機之列印頭總成之剖面圖 苐4圖為第3圖列印頭總成之列印頭及载罝， 4-4所取之分段剖面圖。 第5圖為第4圖之 之分段剖面圖。 列印頭及載具概略沿第4圖線5_5所取 弟6圖為根據本教示’第5圖之列印頭於初步未、妙充、 墨水組配狀態之分段剖面圖。 ' 10 第7圖為根據本教示，施用塗封材料至列印頭外李 間，第5圖之列印頭之分段剖面圖。 面期 第8圖為根據本教示，於施用塗封材料至列印頭外表面 後，於墨水移動通過供應導管期間，第5圖之列印頭之分段 剖面圖。 15 第9圖為根據本教示，於施用塗封材料後，由於墨水移 動通過供應導管，内部氣體已經實質上被墨水所置換後， 第5圖列印頭於初步經墨水充填情況之分段剖面圖。 第10圖為根據本教示，第5圖之列印頭於内部氣體已經 被墨水置換後，由其孔口之一發射小滴之分段剖面圖。 20 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 本教示心供由列印頭去除氣體之方法，特別由孔口（喷 嘴)去除氣體’及/或由孔口附近之列印頭發射艙去除氣體。 塗封材料可由列印頭外側施用於孔口來產生塗封孔口。塗 200524749 封材料可隔開列印頭内側内部氣體與外側外部氣體，塗封 材料可限制流體通過被塗封的孔口，例如限制氣體及/或墨 水的通過。塗封材料可為固體塗封劑或液體塗封劑，例如 黏稠液體等。右干具體例中，塗封材料可為甘醇。塗封材 5料經組配成可忍受比墨水更大的向内方向壓力，同時限制 外部氣體經孔口進入列印頭内部。 墨水可被移動通過設置成與被塗封孔口呈流體連通之 列印頭導管。列印頭導管可作為細腰管（縮窄管子)操作，讓 墨水的移動根據白努力原理(Bern〇uli，s principle)於列印頭 1〇導管形成減壓。如此減壓提供被塗封孔口與列印頭導管間 之向内方向壓降（淨向内壓力或抽取），故墨水(及/或塗封材 料)可由被塗封的孔口附近置換掉内部氣體。内部氣體的置 換可執行（1)列印頭初步充滿墨水，及/或(2)列印頭由被塗封 之孔口附近去除被捕捉的氣體（例如於被塗封的孔口本身 15的氣體及/或(2)被塗封孔口附近發射艙的氣體）等。 也揭示裝置，該裝置組配用來由列印頭孔口及/或發射 艙去除氣體。裝置包括噴墨式印表機。裝置也包括帶有施 用器的服務站，該施用器組配來施用塗封劑至列印孔口。 該裝置包括一壓力或流量控制器，其組配來移動墨水通過 20 位於墨水供應艙與接收艙間之列印頭導管。墨水的移動可 由孔口附近去除列印頭内部氣體。該裝置也可組配用來以 機械方式去除塗封劑及/或由孔口發射墨水至廢液艙等方 式來去除。此處揭示之方法及裝置提供更經濟及/或更有效 之手段來讓列印頭初步充滿墨水及/或由列印頭去除氣 200524749 體。例如’此處揭示之方法及装置比由列印頭外側施加直 空至料頭孔口可實質減少墨水的浪費，後述辦法於真空 去除氣體時可能由列印頭錄去除相#量的廢墨水。 弟1圖顯示印表機2G之-具體例，印表機2G組配來於施 5用塗封材料至列印頭後，由印表機之列印頭22去除氣體。 印表機2〇可為純適當類型印表機，例如噴墨式印表機 等。印表機20包括著色劑施用總成24及媒體移動機構％。 此處使用氣體一詞包括位於或鄰近於列印頭及/或墨 水之空氣及/或任何氣相物質或氣相混合物。如此氣體可能 1〇於墨水包裝或列印頭製造期間被導入墨水供應源内部氣 體可能由墨水之化學反應所放出，墨水可能由溶解條件下 或藉氣化逸出，及/錢體可能由墨水供顧或列印頭的開 口進入，例如經由墨水供應艙、墨水貯槽及/或列印頭噴嘴 等進入的空氣。 15 著色劑施用總成24可被組配來由列印頭22配送一或多 種液體著色劑（後文稱之為墨水）至列印媒體28(例如紙張） 之選定位置，各列印頭包括噴嘴(孔口）及發射元件（例如加 熱器或壓電元件)設置於孔口附近。列印頭可組配來於載架 桿30往復，而配送細長條墨水至列印媒體之選定位置。著 20色劑施用總成包括複數個墨水貯槽32盛裝不同色彩墨水， 且與列印頭22作流體連通。墨水貯槽可設置毗鄰於列印頭 作為列印卡匣之一部分，且於列印頭掃描期間沿掃描軸而 於載架桿上移動進行軸線上供應墨水。如此如此處舉例說 明所示，墨水貯槽可與列印頭隔開，例如使用供應管路Μ 200524749 連結至列印頭。如此墨水貯槽32於列印頭於載架桿3〇上移 動日寸墨水貯槽維持固定。 於本說明顯示之偏離軸線組配結構，列印頭22包括於 含墨水供應艙38之列印頭配置36。各個供應艙可利用供應 5 管路34而由對應之墨水貯槽32接收墨水用於其列印頭。 媒體移動機構26可組配成於著色劑施用總成24配送墨 水至列印媒體之前、之中及/或之後移動列印媒體。媒體移 動機構可界定媒體移動路徑，媒體由輸入位置38移動至輸 出位置40，媒體移動路徑設置成正交沿列印頭往復之掃描 10 軸。列印頭可組配成於毗鄰列印媒體之列印區段42往復來 配送墨水至列印媒體。列印頭也可移動至服務區段44，該 服務區段44係與列印區段分開或重合，且包括服務站46， 容後詳述。 弟2圖顯不印表機20各選定方向之不意代表圖。印表機 15 20包括著色劑施用機構24、供服務著色劑施用機構之服務 站46、以及處理器60，供控制著色劑施用機構及/或服務站 的操作。 著色劑施用機構24可組配成移動墨水介於一或多墨水 貯槽32與一或多列印頭22間。為了簡化圖示，於本文說明 20顯示單一墨水貯槽及單一列印頭。墨水貯槽可經通道34供 給墨水給列印頭總成62。墨水移動入列印頭總成62之供應 艙38，移動至噴嘴供應導管64，然後由噴嘴(孔口）66移出。 另外，喷嘴66經密封，讓墨水經由噴嘴供應導管移動通過 喷嘴66，至接收器艙68，如箭頭69指示（或相反地由接收器 200524749 艙68至供應艙38)。此處使用之列印頭總成為列印頭以及任 何附著之墨水艙，例如供應驗及/或接收器麟。印表機可 包括複數個列印頭總成，定名為列印頭配置。 著色劑施用機構24包括至少—個壓力或流量控制器川 5來控制著色劑施用機構内部的流體移動。壓力控制哭可勺 括幫浦器7(或複數個幫浦）。幫浦可種直接施域= 於墨水的機構，或施加壓力於含墨水容器的機構，幫浦包 括加壓氣體、真空幫浦、機械幫浦（注射器幫浦、旋轉幫浦、 脈動幫浦等）等。愿力控制器也包括或另外包括一或多個間 H) 74’閥74可操作來允許墨水艙間的流體移動或限制流體移 動。 服務站46可為印表機的任何部分組配用來服務列印頭 22 °服務站實質為固定’故列印頭移動至服務站，服務站 也可移動至列印頭或二者的組合，如％所示。服務站私包 15括喷嘴塗封劑施用器78,其組配來由塗封劑貯槽82施用塗 封劑8〇至列印頭。服務站46也包括廢液槽或「痰盂」84， 其接收來自列印頭之墨水及/或塗封劑，特別為由列印頭發 射兀件致動因而由列印頭嘴射之墨水及/或塗封劑。 塗封劑或塗封材料可為固體、液體或其組合(例如凝膠） 專。固體塗封材料包括彈性件，彈性件例如由塑膠或橡膠 製成而朝向列印頭減形成為封。液體塗封㈣可為任-種適當液體。範例液體塗封材料為黏祠。黏稠一詞用於此 處表示黏度大於列印頭的墨水黏度。若干例中黏度可為齡 〇厘泊(Centip〇lse)。另外或此外，塗封材料具有叢發壓 200524749 力大於列印頭墨水的叢發壓力。如此處使用流體的「叢發 壓力」為流體塗封能力喪失的壓力，換言之流體塗封孔口 只允許外部氣體經孔口進入的壓力。若干實施例中，塗封 材料可溶於墨水，且可相溶混，換言之可以塗封材料對墨 5水之任一種比例溶解。範例塗封材料可為醇類，特別多元 醇類或二元醇類例如甘醇類或其聚合物。適當之範例甘醇 類或甘醇聚合物包括二丙二醇、乙二醇、丙二醇及/或多乙 二醇等。 塗封劑施用器可為任一種施用塗封劑80至列印頭的任 10何機構。施用器形式可依據使用之塗封劑類別而定。例如 使用固體塗封劑，塗封劑施用器可為將固體塗封劑朝向列 印頭放置之結構或裝置，例如懸臂樑或彈簧等。使用液體 塗封劑，塗封劑施用器可為展開液體塗封劑的結構例如襯 墊或刷子等。另外或此外，塗封劑施用器可為組配來喷灑 15塗封劑於列印頭之結構、將列印頭浸泡入塗封劑之結構等。 處理|§ 60可為任一種含括於印表機内部或設置於分開 裝置的資料處理控制器，例如運算裝置與印表機連通。處 理器可組配來控制幫浦72及閥74的操作，例如決定何時及 夕少畺墨水由墨水貯槽32流至列印頭總成62。處理器也係 2〇組配來控制塗封劑80何時及多少量施用至列印頭，以及協 凋塗封劑的施用與墨水的移動通過喷嘴供應導管64。如此 處理器可耦合至感測器，該感測器感測來自一小部分喷嘴 或全部噴嘴之墨水性質。例如感測器可測量如小滴大小、 小滴軌道、及/或是否存在有墨水或發射小滴等性質。來自 200524749 感測器的資料由處理器處理，判定列印頭是否應接受服務 來去除氣體及/或墨水初步充滿喷嘴。如此，處理器可組配 成基於感測器資料，致動開始施用塗封材料及/ 通過供應導管至接收器艙。另外或此外，處理器^組二成 5以預定時間間隔開始由列印頭去除氣體，或組配成基於經 使用者介面而接收自使用者的指令開始去除氣體。處理器 進一步可組配成控制塗封材料由列印頭的去除，於塗封材 料施用後，協調此去除與墨水移動入噴嘴供應導管64。 第3圖顯示得自印表機之列印頭總成62及壓力控制器 10 70之選定方面之剖面圖。列印頭總成包括本體1〇2，至少一 個列印頭22，以及一載具1〇4接合列印頭至本體。 本體102可界定一或多個艙來盛裝流體例如墨水或空 氣。舉例言之於本具體例，本體102界定一供應艙38，其係 組配來盛裝欲由列印頭發射之墨水106。本體102也可界定 15 一接收氣艙68，艙68與供應艙38以内壁1〇8隔開。本體可由 任一種適當材料如塑膠、金屬、玻璃或陶瓷等材料製成。 本體102可界定複數個通道供將墨水移動進入本體及 通過本體，及/或調節本體壓力。例如本體1〇2可界定本體 通道110、112，供供給墨水至本體，以及供給墨水於供應 20艙38與接收器艙68間。第一本體通道11〇係作為入口通道來 接收來自墨水貯槽的墨水。第二本體通道112係作為墨水之 出口通道（或入口通道）及/或氣體之出口通道（或入口通 道），及/或可用作為本體之壓力調節之用。各個本體通道 110、m可藉幫浦72a、72b及/或至少一個閥74a、74b調節。 12 200524749 各個幫浦可經操作而於本體，相對於周圍壓力形成正壓或 負壓。 本體102也界定第一及第二開口 114、116。第一開口 114 可為艙出口，允許墨水由供應艙38流至列印頭22及/或流至 5 接收器艙68。第一開口 114係由過濾網118覆蓋來由墨水中 去除任何顆粒。第二開口 116可為接收器艙68入口，俾允許 墨水及/或氣體移動進入接收器艙内部。若干具體例中，第 二開口 116可作為入口來將墨水由接收器艙68攜帶至列印 頭22及/或供應艙38。 10 本體也可界定一個攝入孔口 120及一個隔膜孔口 122。 攝入孔口 120可由發泡器網124覆蓋，發泡器網組配來於本 體壓力變成太過負壓時，允許外部空氣的通過而調整本體 壓力。隔膜孔口 122可附著於隔膜或可變形件126，其形成 可變容積的外部氣體艙128。可變形件126例如可用來當墨 15 水由供應艙移出時於供應艙38維持較為恆定壓力。 載具104可組配來提供本體102與列印頭22間之流體連 通。載具104可界定延伸於列印頭22與本體102間之通道 130、132。若干實施例中，第一通道13〇係作為將墨水載入 列印頭22之入口，第二通道132係作為將墨水及/或氣體由 20列印頭22載至接收器艙68之出口。流動於第一通道與第二 通道間之墨水可根據閥74b之開閉狀態、及/或幫浦72a及/ 或72b產生之通道間壓力差而增加墨水流或減少墨水流。載 具104可由任一種適當材料製成，載具材料包括陶瓷、玻 璃、塑膠、矽、金屬等。 13 200524749 列印頭22及/或載具i〇4可界定一供應導管64與列印頭 喷嘴/孔口 66作流體連通，提供通道130、132間之流體連 通。如此墨水由第一通道130進入供應導管64可由噴嘴排出 及/或可前進至第二通道132。若干具體例中，供應導管為 5複數個分開導管，例如各行喷嘴有一或多個分開導管。 第4圖顯示列印頭22及載具104之剖面圖。本例中，列 印頭22與載具104協力界定供應導管64。根據喷嘴66之排列 方式，供應導管64可沿列印頭縱向方向延伸。本具體例中， 喷嘴66係排列成毗鄰二行。 10 列印頭22可包括基材152、形成於基材上或基材内之發 射元件154、及連結至基材之孔口層156。孔口層及基材可 界定複數個發射臉158，其各自包括一發射元件154例如加 熱器或壓電元件其可被選擇性激活來由其個別噴嘴66排出 墨水。基材可為任一種適當材料特別為半導體如石夕，或基 15 材可為絕緣體如玻璃。 弟5圖顯示列印頭22及載具104沿一行噴嘴66所取之另 一剖面圖。為了簡化呈現，顯示相對少數個噴嘴。但列印 頭可有任何適當數目的喷嘴。於具體實施例中，各行喷嘴 可有150、300或600個孔口。 2〇 第5圖指示墨水通過供應導管64之流徑170(空心箭 頭）。墨水可由載具第一通道130進入供應導管64，而於載 具之第二通道132由供應導管送出。墨水流可形成壓降其方 向係由孔口66及發射艙158向内朝向列印頭導管，因此如 172所示，於孔口有淨向内壓力。此種壓降可根據白努力原 200524749 理形成，例如將墨水以比較側出通道為更大的速度，推送 通過直徑較小的供應導管64來形成壓降。 第6_1〇圖顯示由列印頭22去除氣體方法執行期間產生 之列印碩組配結構。為求簡明，只顯示單-喷嘴66及發射 5鈿158與供應導管作流體連通。 第6圖顯示列印頭22於尚未初步充填墨水之組配結 構於此種尚未初步充填墨水之組配結構，供應導管料且 2別噴嘴66及發射㈣8不含任何墨水，而填滿氣體特別為 空2。未經初步充填墨水之組配結構可為列印頭於初次使 10用前換言之出售給消費者時的組配結構。另外，未經初步 充填墨水之組配結構可於列印頭已經用於印刷後產生，例 如列印頭以缺墨水供應源操作或為列印頭之期望情況，例 如於清潔使用的墨水時產生的情況。另外，於此階段之列 印頭可初步填滿墨水，但可能於一或多個孔口、發射驗、 15及/或供應導官64等含括捕捉的氣體，例如既存的氣泡。 第7圖顯示施用塗封材料190至列印頭外表面192期間 =列印頭22。外表面192可由孔口層156或孔口板等界定。 塗=才料可施用於外表面192，讓塗封材料覆蓋且密封列印 汕頭之部分或全部孔口的，如194所示。如此處使用「塗封孔 」表示塗封材料限制流體之流經孔口例如外部氣體I%通 過進入列印頭。如此，塗封孔口提供氣密限制，將内部氣 體198與外部氣體196隔開。塗封材料刚可為黏稠液體，藉 ，印頭接觸施用器2()2而施用塗封材料。施用器可為吸收性 或非吸收性。若干實施例中，施用器可包括彈性體材料， 15 200524749 例如乙烯丙烯二烯單體(EPDM)橡膠。第8圖顯示施用塗封材料190塗封孔口後，墨水106移動 通過供應導管64期間之列印頭22。墨水之移動於供應導管 内部形成減壓，故發射艙158的内部氣體198呈氣泡204進入 供應導管64 ’由於氣泡移動之相反方向移動之墨水1〇6所置換。 10 20 ，1小u肌只貝丄u JL 置& % P 一員22於初步充填墨水之情況，顯示於塗封材料1· 在可被去除供進行已經初步填充墨水之列印頭的操作 第10圖顯示由孔口 66發射小滴208之列印頭22。此種 滴最初包括實質量之塗封材料190，如210顯示，隨著額 、滴的發射塗封材料可減少，如212所示。另外或此、 it可藉顯辦法㈣印頭22去除例如拭去塗封材料 s可糟由外部施加適當溶劑洗掉塗封材料。 且體=前Ϊ揭示涵蓋本發明之多項獨特具體例。雖” ^例仙特定形式揭示，但此處揭示 為限制—出多項變化。如此本= 已括王口 Ρ新穎及非顯然易知之 色、功能及/或性質的組合及_^^=件:特 之引述「一」或「一當一- 、 申明專利範圍 第一 7C件」或其相當表 解此種申料利_包括—❹個此 、’ 瞭 排除兩個或兩個以上之此等元件。、φ财要求也未 【圖式簡單說明】 第1圖為根據本教示，印表機之-具體例之視圖，該印 列

16 200524749 表機係組配來經由施用塗封材料至列印頭，而由印表機列 印頭去除氣體。 第2圖為根據本教示，第1圖印表機之示意圖。 第3圖為第1圖印表機之列印頭總成之剖面圖。 5 第4圖為第3圖列印頭總成之列印頭及載具，沿第3圖線 4_4所取之分段剖面圖。 第5圖為第4圖之列印頭及載具概略沿第4圖線5-5所取 之分段剖面圖。 第6圖為根據本教示，第5圖之列印頭於初步未經充填 10 墨水組配狀態之分段剖面圖。 第7圖為根據本教示，施用塗封材料至列印頭外表面期 間，第5圖之列印頭之分段剖面圖。 第8圖為根據本教示，於施用塗封材料至列印頭外表面 後，於墨水移動通過供應導管期間，第5圖之列印頭之分段 15 剖面圖。 第9圖為根據本教示，於施用塗封材料後，由於墨水移 動通過供應導管，内部氣體已經實質上被墨水所置換後， 第5圖列印頭於初步經墨水充填情況之分段剖面圖。 第10圖為根據本教示，第5圖之列印頭於内部氣體已經 20 被墨水置換後，由其孔口之一發射小滴之分段剖面圖。 【主要元件符號說明】 28.. .列印媒體 30.. .載架桿 32.. .墨水貯槽 34.. .供應通道 20.. .印表機 22.. .列印頭 24.. .著色劑施用總成 26.. .媒體移動機構 200524749 36…列印頭配置 38.. .墨水供應艙 40.. .輸出位置 42.. .列印區段 44…服務區段 46.. .服務站 60.. .處理器 62.. .列印頭總成 64…喷嘴供應導管 66…喷嘴(孔口） 68.. .接收器艙 69…箭頭 70···壓力或流量控制器 72，72a-b···幫浦 74，74a-b.··閥 76.. .列印頭 78.. .喷嘴塗封劑施用器 80.. .塗封劑 82.. .塗封劑貯槽 84.. .廢液貯槽 102.. .本體 104…載具 106.. .墨水 108.. .内壁 110，112…本體通道 114，116···開口 118.. .過濾網 120…攝入孔口 122.. .隔膜孔口 124.. .發泡器網 126.. .隔膜或可變形件 128.. .外部氣體艙 130，132…通道 152.. .基材 154…發射元件 156···孔口層 158.. .發射艙 170…流徑 172··.孔口 190.. .塗封材料 192··.外表面 194…列印頭 196.. .外部氣體 198.. .内部氣體 202.. .施用器 204…氣泡 206…置換 208.. .小滴 210，212…小滴

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Claims (1)

1. 200524749 十、申請專利範圍： 1. 一種由一列印頭移除氣體之方法，包含： 由列印頭外側施用一塗封材料至一列印頭孔口，來 限制流體通過孔口的通道；以及 5 移動墨水通過與孔口設置成流體連通之一列印頭 導管，來形成孔口附近之向内抽取，故氣體由孔口附近 被置換掉。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中施用一塗封材料包 括施用一呈液體形式之塗封材料至孔口，以及其中該塗 10 封材料比該墨水更黏稠。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該施用及移動係 進行用來於列印頭初次用於列印之前讓列印頭初次充 滿墨水。 4. 如申請專利範圍第1-3項中任一項之方法，其中該塗封 15 材料與該墨水可相溶混，該方法進一步包含由孔口發射 小滴，該小滴包括塗封材料與墨水之混合物。 5. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之方法，其中該施用 包括放置甘醇毗鄰於孔口。 6. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之方法，其中該列印 20 頭係含括於一列印頭總成，該列印頭總成包括一艙室及 一接收器艙設置成透過列印頭導管作流體連通，該艙室 係組配來供給墨水至孔口進行小滴發射；以及其中該移 動包括於艙室與接收器艙間形成壓力差來將墨水由艙 室經由列印頭導管抽取。 19 200524749 7·如申請專利範圍第1-6項中任一項之方法，其中該移動 - 包括於列印頭導管比側支通道以更高速度移動墨水，讓 ’ 列印頭導管之流體壓力係低於側支通道之流體壓力。 8·如申請專利範圍第丨_7項中任一項之方法，其中該施用 5 係設置塗封材料毗鄰於墨水之既存氣泡。 · 9· 一種列印裝置，包含： 一列印頭，其包括孔口，以及一導管設置成與孔口 作流體連通，列印頭係組配成有塗封材料施用於孔口， 讓流體通過孔口受限制；以及 · /;IL里控制為，其係組配成於塗封材料施用後控制 土水之移動通過導官，於孔口附近形成向内抽取，故氣 體由孔口附近被置換。 ” 10·如申請^利範圍第9項之列印裝置，進一步包含一處理 杰與飢里控制⑨作流體連通，其中該處理器係組配來操 15 作該流量控制器。 ’、 % 20