專利名稱：在打印開始時自動清潔的噴墨打印頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過墨水之類的液體的噴射或滴落進行打印的領域。本發明涉及在形成所述液體噴射的階段期間使液 體噴射打印機的起動可靠。本發明更具體地涉及在打印開始之前清潔靠近供液體(例如墨)穿過噴射的孔口 的任何滯留液。有利應用領域是噴墨打印。
背景技術：
噴墨打印機的基本原理是迫使液體(通常為墨)通過校準的孔口。用于噴嘴的單獨或共有的致動器對噴嘴上游的墨增壓。所述墨根據打印技術以每 秒幾米至幾十米的速度噴射。取決于是涉及“按需滴落”還是“連續噴射”式打印技術，墨 到自由表面(通過噴嘴)的通道在緊靠墨滴落或墨噴射的附近區域中均形成真空區域。對 于基于按需滴落技術的打印機，通過噴嘴板射出的墨通常離開噴嘴板下游的任何壁，其中， 所述噴嘴板為簡單的平坦表面。因液滴噴射形成的氣流不產生或者產生較小的空氣渦流或 者真空，該較小的空氣渦流或者真空能夠攜帶微滴或者使液滴偏轉而弄臟或污染噴嘴板。 在連續噴射技術中，偏轉的連續噴射的系列不存在弄臟噴嘴板或該噴嘴板下游的元件的問 題，這是因為噴嘴板下游的元件通常距射流幾百微米的距離。在雙重連續噴射技術中，由于大量噴射(形成噴流幕)和盡可能靠近噴嘴板與噴 流幕的液滴分選電極的限制，因此，空氣動力效果特別明顯。在噴流幕起動的短暫階段期 間，在由噴嘴板的表面與支撐液滴偏轉電極塊的表面形成的平面的交叉處產生強真空。將 該區域中存在的任何液體(墨、溶劑、清潔液)被推向射流。當接觸時，射流偏轉，射流的偏 轉方向確定。射流確切地偏向電極塊，電極塊完全被打濕要解決的問題是在噴流幕的形成 階段期間不弄臟噴嘴板下游(下方)的功能性元件。傳統上，通過在噴射的起動階段期間從噴嘴板移除電極塊來避開該問題(例如參 見美國專利5’ 808’ 642’ )。在形成射流時，電極塊作為根據打印機是用于打印還是用于起 動階段/維護階段而接近或離開所述射流的移動部分。例如由Versamark公司實施的雙重連續噴射面臨同樣的問題。由于塊電極固定， 因此起動問題證實為尤為重要，并且通過維護裝置間接地處理，所述維護裝置基于其商業 名稱是“可調節噴口(eyelid)”的原理，并且由美國專利6，247，781，特別地保護。根據 該“可調節噴口 ”原理，清潔階段期間被完全密封的打印頭配備有復雜、成本高且功能苛刻 的維護回路。美國專利7，055，931，中公開了該維護回路。然而，靠近位于噴嘴板緊下游的射流的區域是打印頭的靈敏區域，在該區域中，會 堆積能夠使電極塊短路的雜質。因此在美國專利V 178’ 897’中提出一種用于清潔該區域 的改進方案。上述的現有技術的主要缺點很多，并且可通過種類分類并列舉如下1)對于在打印開始時使用電極的移動系統的裝置
-用于實現電極塊移位的致動器的沖程很大，并且其定位必須非常精確，-導向復雜，而且處于其中液體始終可能干燥由此阻擋移動電極所要求的移位的環境下，-制造所述移動系統的成本高，_所述移動系統的尺寸較大。2)對于使用固定電極的系統的裝置-不提供具體動作來解決起動時因滯留的液體而使射流偏轉的問題，-在每次起動時需要通過維護裝置清潔或維護靈敏區域的清潔度-該清潔措施成本高且需要的操作時間長。
發明內容
除了其它優點之外，本發明旨在克服現有打印頭的缺點，并且以常規方式避免在 打印開始時由于靠近墨噴射位置的滯留液而偏轉的噴墨引起的分選塊的任何污染。為了該目的，本發明涉及一種液體噴射打印頭，該打印頭包括-液滴發生器，該發生器的下部包括板，該板配備有用于噴射所述液體的至少一個 噴嘴，-分選塊，該分選塊布置在所述噴嘴板的下方，并相對于所述噴嘴的軸線偏移；其 中，所述分選塊和所述發生器通過限定第一空間并通過在豎直平面中形成角而相對于彼此 固定，-裝置，該裝置用于在打印開始時從所述噴嘴噴射液體之前抽吸所述第一空間中 和/或所述角中的任何滯留液，其中，所述抽吸裝置包括至少一個槽，該槽在所述塊的與所 述噴嘴板相對的所述表面上切出，同時朝所述板開口，其中，所述槽的一個區域置于大氣壓 力下，而另一個區域置于低壓力下，以由此在打印起動期間朝所述低壓力區域抽吸任何滯 留液。與現有技術相比，本發明解決了在打印開始時通過特別地處理非可靠性(或故 障)的一個原因而形成并保持射流(或噴流幕)的問題。而且，根據本發明還可以抽吸起 動之后靠近噴射位置可能滯留的任何液體，以防止對分選塊的任何污染。根據本發明的塊或分級系統是用于由噴嘴噴射的墨的可選偏轉裝置，以將打印液 滴和再循環墨(未經打印)置于分開的軌跡上。換言之，分選塊是對不同液滴或噴射部分引 導不同軌跡的裝置。因此，所述分選塊可包括具有至少一個電極的裝置，該至少一個電極在 所述液體射流的一個或幾個上施加靜電作用。舉例來說，所述分級系統可以是電極塊(雙 重噴墨技術等的情況)。所述分級系統還可以是配備有例如根據空氣流動技術在打印頭中 存在的那些鼓風裝置的塊。根據本發明的第一實施方式，所述槽的一端在所述塊的一端處在大氣壓力下開 口，所述抽吸裝置包括與所述槽的另一區域連接的抽吸泵，其中，使所述泵在打印開始時操 作來抽吸任何滯留液。根據另一個有利實施方式，所述電極塊包括液體回收隔槽，該液體回收隔槽至少 部分布置在所述電極下方，同時限定第二空間，所述抽吸裝置包括-至少一個導槽，該導槽形成管道，在所述塊中切出并且在所述第一空間與所述第二空間上的任意一側上開口，-所述槽，該槽在所述塊的所述表面上切出，該槽的一端在所述塊的一端處在大氣 壓力下開口，所述槽的一個區域與所述管道連通，其中，所述打印頭的起動在所述第二空間 中造成抽吸，使得所述第一空間中的任何滯留液通過強制真空被抽吸到所述槽中，然后推 到所述管道中，從而經由所述隔槽收集并排出。根據一有利可選方式，所述塊在所述第一空間與所述第二空間之間在豎直平面中 匹配有斜面，其中，所述管道盡可能靠近所述斜面切出，以減小所述管道與所述槽之間的連 通長度。根據另一個有利可選方式，所述槽距所述塊的邊緣以一定距離切出，使得所述槽 的所述筆直截面比由所述第一空間的所述高度和所述塊的所述邊緣與所述槽之間的所述 距離限定的筆直截面大。
在其中所述打印頭包括能夠形成噴流幕的多個對準噴嘴的實施方式中，其中，所 述電極對所有所述噴流幕完全相同，并且所述管道位于所述電極(Elec)的一端的上方。本發明還涉及要被植入在上述的打印頭中的電極塊，該電極塊包括至少一個槽， 該槽在適于被固定在所述頭的噴嘴板下方的表面上加工。本發明具有很多優點-所述電極塊(已知為分選塊)可與液滴發生器或射流發生器保持一體，因此其不 必使分選塊進行釋放運動(根據現有技術的電極移動系統)，特別是在形成噴流幕期間，-所述分選塊與所述液滴發生器可在無密封限制的情況下組裝，由于密封裝置必 須不降低噴嘴的噴射質量，換言之所述密封裝置必須不與噴嘴周圍的流動干涉，而始終難 以實現密封限制，-根據本發明的液體抽吸裝置特別干燥液體保持區域，這簡化了頭的維護，并且提 供優良的噴射起動可靠性，-通過開槽和真空管道的根據本實施方式的液體抽吸裝置優選一體形成在打印頭 中，而無須任何附加部件，并避免任何附加部件中本身的尺寸限制。_根據本發明的抽吸功能的成本低，而效率最大。
通過閱讀下文提供的說明并通過參照附圖將清楚本發明的其它特征和優點，這些 說明僅為了示意，而不是為了限制。在這些附圖中圖1是根據本發明的打印頭T的示意性總圖，圖2a和2b是示出根據現有技術的打印頭的起動階段的示意性側視圖，圖3是示出根據本發明的打印頭的起動階段的剖視示意圖，圖4是根據本發明的打印頭的實施方式的俯視圖，圖5也是根據本發明的打印頭的剖視示意圖，圖6是根據本發明的打印頭的剖視細節圖。
具體實施例方式根據本發明的打印頭T包括配備有噴嘴板2的液滴發生器1。在打印階段，在發生器1中被增壓的墨3通過噴嘴4流出，以形成噴流幕。在噴嘴板2的沿墨流動方向(沿 Z軸線)的下游定位有包括功能性電極部6的分選塊5。該電極部6的作用是用于放置在 不同的噴射軌跡部上，大部分射流被再循環隔槽7收集，而其它射流被引向待被打印的介 質8(圖1)。術語“下部”和“上部”應被理解為使打印頭向下(射流沿ζ的流向)取向，換言 之，根據本發明使上述發生器1部分地位于電極塊5的正上方。在噴嘴板2與分選塊5之間，構造有空間9，如果兩個元件2、5接觸，則該空間9的 厚度可被減小至僅一個界面。通常在連續的噴射打印頭中，該空間9大約為0. 1mm。 根據現有技術，在打印頭的維護階段期間或即使在操作期間，液體被限制在空間9 中。在該小尺寸的空隙中表面張力吸引并保持的液體越多，則截留也越有效。截留也可以 在形成于板2與塊5之間的角(在所示的實施方式中為直角)處發生。根據現有技術，噴射形成物10例如在起動階段中攜帶環境空氣，以形成由分選塊 5沿ζ軸線的豎直表面、噴嘴板2和噴流幕10限定的渦流11。運動的空氣形成由箭頭12 表示的真空，真空能夠吸引空氣空間9中的滯留液13 (圖2a)。該滯留液13與射流10形成 接觸14，射流不可避免地偏向分選塊5(圖2b)。由于作用在傳導液上的電極的外表面被弄 臟，因此產生的污染(以集束15表示)不利地影響分選塊5的正確操作。為了克服該缺點，首先，根據本發明所示的實施方式，在分選塊5(圖3)的上表面 5S (在XY平面中)上加工槽50。該槽50的長度(沿X軸線)優選至少與噴流幕10的長 度相等。槽50的一端500置于大氣壓力下。該增壓例如可通過將槽50延伸至分選塊5的 側邊緣來實現(圖4)。槽50的另一個區域501與例如通過使區域501與真空泵連通而形成的真空連接。 根據一有利的實施方式，可借助導槽51的中間作用通過使區域501與另一個限制空氣空間 連通而形成真空，該導槽51形成首先通向槽50上其次通向限定于射流回收槽與塊5的下 表面51之間的另一個空間70中的管道。該減壓可使得受益于從打印開始時在由所述隔槽 7限定的該另一個空氣空間70中形成的強制真空。由此形成的真空在槽50中產生沿X軸 線的縱向空氣流，該縱向流由來自空氣空間9的沿Y軸線的橫向流供給。限制在空氣空間9 中或者限制在形成于液滴發生器1與塊5之間的角α中的液滴由此在槽50中運送，并沿 由圖3的箭頭16指示的路徑被輸送至真空泵或隔槽7中。在所示的實施方式中，可以確定產生的真空水平的大小的要素是槽50的筆直截 面Sdr ；筆直截面Sde，該筆直截面Sde由寬度L限定，該寬度L與射流10相對地分離電極 塊的豎直壁5V的槽50 ；第一空氣空間9的高度H ；以及在由隔槽7與塊的下表面51限定的 空間70中已實現的真空水平(圖5)。槽50的筆直截面Sdr優選是最大的因此，當存在 橫向流分量時，縱向速度分量必須遠大于橫向分量，以產生足夠的液體夾帶效果。在所示的實施方式中，真空源大約為0. 6bar (相對壓力)，槽在XZ平面中的橫截面 大約為lmm2，空氣空間9在XZ平面中的橫截面大約為0. Imm2。根據優選的可選實施方式，當分選塊5構造成包括斜面52時，根據本發明的管道 51優選盡可能靠近該斜面52形成，換言之，通過最大程度地減小管道51與槽50的直線部 之間的連通長度Lc，而同時使管道51直接通向空間70(圖6)。根據另一個優選可選方式，管道51加工成與電極Elec的一端對準(圖4)。
以上所述的本發明涉及到在起動打印之前抽吸任何滯留液的裝置。毋庸置疑，提供的裝置使得可以在打印期間抽吸分選塊(在所示的實施方式中固定電極植入其中的一體部件)與用于噴墨的噴嘴板之間的空間中的任何滯留液。具體地， 該實施方式通過由管道和由回收槽限定的空間形成強制真空，使得可以在打印開始時和在 操作時以連續的方式抽吸任何不想要的滯留液，并且可以通過隔槽將滯留液再次注入墨再 循環回路中。
權利要求
一種液體射流(3)的打印頭(T)，該打印頭包括-液滴發生器(1)，在該液滴發生器中，下部包括板(2)，該板配備有用于噴射液體的至少一個噴嘴(4)，-分選塊(5)，該分選塊布置在所述噴嘴板(2)的下方，并相對于所述噴嘴的軸線(z)偏移；其中，所述塊和所述發生器通過限定第一空間(9)并通過在豎直平面(YZ)中形成角α而相對于彼此固定，-裝置(50，51)，該裝置用于在打印開始時從所述噴嘴噴射液體之前抽吸所述第一空間中和/或所述角中的任何滯留液(13)，其中，所述抽吸裝置包括至少一個槽(50)，該槽在所述塊的與所述噴嘴板(2)相對的表面(5S)上切出，同時朝所述板開口，其中，所述槽的區域(500)置于大氣壓力下，而另一個區域(501)置于低壓力下，以由此在起動打印期間朝所述低壓力區域抽吸任何滯留液。
2.根據權利要求1所述的打印頭(T)，其中，所述分選塊(5)包括具有至少一個電極 (6)的裝置，所述至少一個電極在所述液體射流的一個或幾個上施加靜電作用。
3.根據權利要求1或2之一所述的打印頭(T)，其中，所述槽的一端(500)在大氣壓下 在所述塊(5)的一端處開口，其中，所述抽吸裝置包括與所述槽的另一個區域連接的抽吸 泵，其中，在打印開始時所述泵的操作的起動抽吸任何滯留液。
4.根據權利要求2所述的打印頭(T)，其中，所述電極塊包括液體回收隔槽(7)，該液體 回收隔槽至少部分地設置在所述電極下方，同時限定第二空間(70)，并且其中所述抽吸裝 置包括-至少一個導槽(51)，該導槽形成管道，在所述塊中切出，并且在所述第一空間(9)與 所述第二空間(70)上的任意一側上開口，_所述槽(50)，該槽在所述塊的所述表面(5S)上切出，該槽的一端(500)在所述塊的 所述一端處在大氣壓力下開口，在所述槽中，區域(501)與所述管道(51)連通，其中，所述 打印頭的起動在所述第二空間中造成抽吸，使得所述第一空間中的任何滯留液通過強制真 空被抽吸到所述槽中，然后推到所述管道中，從而經由所述隔槽收集并排出。
5.根據權利要求4所述的打印頭(T)，其中，所述塊(5)在所述第一空間與所述第二空 間之間在所述豎直平面(YZ)中匹配有斜面(52)，其中，所述管道(51)盡可能靠近所述斜面 (52)切出，以減小所述管道與所述槽之間的連通長度。
6.根據權利要求4或5所述的打印頭，其中，所述槽(50)距所述塊的邊緣以一定距離 (L)切出，使得所述槽(50)的筆直截面(Sdr)比由所述第一空間的所述高度(H)和所述塊 的所述邊緣與所述槽之間的所述距離(L)限定的筆直截面(Sde)大。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的打印頭，該打印頭包括可以形成噴流幕(10) 的多個對準噴嘴(4)，其中，所述電極對所有所述噴流幕完全相同，并且所述管道(51)位于 所述電極(Elec)的一端的上方。
8.一種電極塊(5)，該電極塊要被植入在根據前述權利要求中的任一項所述的打印頭 (T)中，該電極塊包括在一個表面(5S)上加工的至少一個槽(50)，所述表面適于被固定在 所述頭的噴嘴板(2)的下方。
全文摘要
一種液體射流的打印頭(3)包括液滴發生器(1)，該液滴發生器的下部包括板(2)，該板配備有用于噴射液體的至少一個噴嘴(4)；分選塊(5)，該分選塊布置在所述噴嘴板(2)的下方，并相對于所述噴嘴的軸線(Z)偏移；其中，所述塊和所述發生器通過限定第一空間(9)并通過在豎直平面(YZ)中形成角α而相對于彼此固定；裝置(50，51)，該裝置用于在打印開始時通過所述噴嘴噴射液體之前抽吸所述第一空間中和/或所述角中的任何滯留液(13)。
文檔編號B41J2/17GK101868352SQ200880117359
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月28日 優先權日2007年11月29日
發明者埃爾韋·格萊戈瓦 申請人:馬肯-依瑪士