CN114728522A

CN114728522A - 具有循环通道的打印头

Info

Publication number: CN114728522A
Application number: CN201980102221.0A
Authority: CN
Inventors: J·卢姆; J·A·菲恩; M·卢; G·E·克拉克
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: US11970010B2; CN114728522B; US20220379627A1; WO2021096504A1; EP4058296A1; EP4058296A4

Abstract

一种示例打印头，包括：循环通道，该循环通道具有用于接收流体的入口和用于排出流体的出口；第一喷嘴，与循环通道流体耦合，该第一喷嘴能够在第一绝对压力下操作；以及第二喷嘴，与循环通道流体耦合，该第二喷嘴能够在第二绝对压力下操作，第二绝对压力低于第一绝对压力。循环通道中的绝对压力随着流体从入口流向出口而降低，并且第一喷嘴比第二喷嘴更靠近循环通道的入口定位。

Description

具有循环通道的打印头

背景技术

打印机在家庭环境和办公室环境两者中都很常见。这种打印机可以包括激光打印机、喷墨打印机、或其他类型的打印机。通常，喷墨打印机包括打印头，该打印头将诸如墨水的标记液沉积在诸如纸的打印介质上。打印头可以在打印介质的整个宽度上移动，以选择性地沉积墨水以产生期望的图像。喷墨打印机通过将墨滴喷射到纸或其他材料上，从数字文件创建图像。在打印头在纸前进时穿过打印滑架时，液滴从打印头中的喷嘴被沉积。

附图说明

为了更全面地理解各种示例，现结合附图参考以下描述，在附图中：

图1示出了示例打印头的横截面侧视图；

图2示出了图1的示例打印头的俯视图；

图3A示出了另一示例打印头的横截面侧视图；

图3B是沿图3A的IIIB-IIIB截取的横截面视图；

图4示出了另一示例打印头的横截面侧视图；

图5示出了图4的示例打印头的俯视图；

图6示出了另一示例打印头的俯视图；

图7示出了另一示例打印头的俯视图；

图8示出了另一示例打印头的俯视图；

图9示出了另一示例打印头的俯视图；和

图10示出了具有示例打印头的示例装置。

具体实施方式

本文描述的各种示例涉及能够通过再循环或循环通道、通过燃烧室提供改进的打印质量和墨水通量的打印头。示例打印头设置有至少两种不同类型的喷嘴，即高滴重(HDW)喷嘴和低滴重(LDW)喷嘴。与出口面积更小的LDW喷嘴相比，HDW喷嘴具有更大的出口面积并以更高的绝对压力喷射流体(例如，墨水)。在不同的示例中，不同的喷嘴沿循环通道定位在不同位置处，以利用沿通道的不同的绝对压力。在一个示例中，HDW喷嘴阵列被放置在LDW喷嘴的上游，从而通过使沿通道的绝对压力与特定喷嘴相关的绝对压力一致来提高喷嘴通量。在其他示例中，喷嘴阵列设置有HDW喷嘴和LDW喷嘴的组合。

现在参考图1，示出了示例打印头的横截面侧视图。示例打印头100可以由多种材料中的任何一种形成。在一个示例中，打印头100被形成为具有诸如硅的材料层的射流管芯。图1的示例打印头100具有循环通道110，流体(例如，墨水)可以流过该通道。循环通道110可以耦合至流体储存器(图1中未示出)，流体从流体储存器被引导至循环通道110。在一些示例中，循环通道110是再循环通道，流体通过该通道可以被重定向至流体储存器。

流体通过入口112被接收进入循环通道110，并通过出口114被排出。入口112和出口114可以耦合至流体储存器。可以提供诸如泵和压力调节器的其他部件，以促进流体从流体储存器流过循环通道110。在图1所示的示例中，流体通过循环通道110从入口112流向出口114，如循环通道110内的箭头所示。

图1的示例打印头100包括第一喷嘴120和第二喷嘴130。第一喷嘴120和第二喷嘴130中的每一个都与循环通道110流体耦合。因此，当流体流过循环通道110时，流体可以经由喷嘴120、130被喷射到例如，打印介质上。

当流体流过循环通道110时，流体的绝对压力减小。绝对压力的减小可能是由多种原因造成的，包括由于摩擦、流体压缩、或通过喷嘴120、130释放流体造成的损失。在图1所示的示例中，第一喷嘴120相对于第二喷嘴130位于上游。就此而言，第一喷嘴120比第二喷嘴130更靠近入口112定位，并且相应地，第二喷嘴130比第一喷嘴120更靠近出口114定位。因此，第一喷嘴120处的绝对压力(P1)大于第二喷嘴130处的绝对压力(P2)。

根据不同的绝对压力，可以沿循环通道在不同位置处提供不同类型的喷嘴。在图1的示例中，第一喷嘴120可以是可以在较高绝对压力(例如，P1)下操作的喷嘴，而第二喷嘴130可以是可以在较低绝对压力(例如，P2)下操作的喷嘴。

在这方面，第一喷嘴120可以设置有比第二喷嘴130的出口面积更大的出口面积，如图2的俯视图所示。与第二喷嘴130的较小出口面积132相比，第一喷嘴的较大出口面积122还可以允许流体的更大打印通量流速。要注意的是，虽然图1和图2示出了具有两个喷嘴120、130的示例打印头，但其他示例可以包括耦合到循环通道110的更多数目的喷嘴。

现在参考图3A和3B，图3A提供了另一示例打印头的横截面侧视图，以说明不同类型的喷嘴。此外，图3B是沿图3A的IIIB-IIIB截取的横截面视图，用于说明示例流体耦合。图3A和3B的示例打印头300类似于上文参考图1描述的示例打印头100，并且包括循环通道310、第一喷嘴320、和第二喷嘴330。每个喷嘴320、330设置有流体耦合装置321、331，以将流体从循环通道310引导至相应的喷嘴。每个流体耦合装置321、331包括相应的致动器324、334，用于选择性地通过喷嘴320、330喷射流体。在各种示例中，致动器324、334可以是热喷墨(TIJ)电阻器、压电元件、或各种其他类型的致动器中的任何一种。下面参考图3B进一步描述示例流体耦合装置321。

图3A示出了喷嘴320、330的出口面积与绝对压力(流体在该绝对压力下通过喷嘴320、330喷射)之间的示例关联。每个喷嘴320、330被示出为具有相应的弯月面326、336。图3A示出了每个弯月面326、336具有相应的弯月面曲率半径328、338，其由大气压力和燃烧室中的压力之间的差值以及喷嘴形状横截面面积确定。所表达的关系表明，在打印质量下降或喷嘴去底层(de-prime)之前，产生较低曲率半径的喷嘴(LDW)设计可以比具有较大曲率半径的喷嘴(HDW)在更低的绝对压力下在燃烧室中操作：

P_大气–P_燃烧室＝2*(表面张力)/(弯月面曲率半径)

因此，具有更大出口面积的喷嘴(例如，第一喷嘴320)可以在更高绝对压力下操作，而具有更小出口面积的喷嘴(例如，第二喷嘴330)可以在更低绝对压力下操作。此外，通过更大的出口面积，第一喷嘴320喷射更大的液滴，并且因此被称为高滴重(HDW)喷嘴。类似地，第二喷嘴330喷射更小的液滴，并被称为低滴重(LDW)喷嘴。此外，通过不同的出口面积，流体被以比LDW喷嘴更大的流速从HDW喷嘴喷出。

现在参考图3B，示出了流体耦合装置示例。图3B中所示的示例流体耦合装置321将循环通道310耦合到图3A中的HDW喷嘴320。在图3B的示例中，循环通道310被示出为两个子通道310a、310b。在其他示例中，子通道310a、310b可以是形成在打印头中的一系列通道中的相邻循环通道。相邻通道或子通道310a、310b中的流动的方向相反。例如，在图3B的示例中，第一子通道310a中的流动进入纸张，而第二子通道310b中的流动离开纸。在其他示例中，子通道310a、310b中的流动的方向可以相同。

如图3B中的向上箭头所示，流体从第一子通道310a被引导通过第一馈送孔323a。第一馈送孔323a与流体限制器325流体连通，流体通过该流体限制器325流过致动器324。致动器324的选择性操作导致流体从喷嘴喷出。未喷射的流体通过流体限制器325引导至第二馈送孔323b并进入第二子通道310b。图3A示出了与HDW喷嘴320相关联的馈送孔323和与LDW喷嘴330相关联的类似馈送孔333。

现在参考图4，示出了另一示例打印头的横截面侧视图。图4的示例打印头400类似于上述示例打印头，并且包括循环通道410，流体(例如，墨水)可以通过循环通道410流过打印头。图4的示例打印头400设置有第一喷嘴阵列420和第二喷嘴阵列430。每个喷嘴阵列420、430包括相应的一组喷嘴422、432，流体可以通过这些喷嘴喷射到打印介质上。

图5示出了图4的示例打印头400的俯视图。如图5所示，循环通道410可以包括耦合到第一喷嘴阵列420和第二喷嘴阵列430的多个通道。在一些示例中，阵列420、430中的每个喷嘴422、432耦合到循环通道410中的一个。在其他示例中，每个阵列420、430可以包括每个阵列内的附加通道，用于将流体从循环通道410分配到阵列420、430中的每个喷嘴422、432。

在图4的示例打印头400中，每个喷嘴阵列420、430设置有相应类型的喷嘴。例如，第一喷嘴阵列420中的喷嘴422中的每个是具有较大出口面积的高滴重喷嘴，而第二喷嘴阵列430中的喷嘴432中的每个是低滴重喷嘴。

通过循环通道的流动的方向可以被设置为任意一个方向。在一个示例中，流体可以在图5中从左向右流动。在这方面，具有HDW喷嘴的第一喷嘴阵列420设置在与循环通道410中的更高绝对压力相对应的位置处，而具有LDW喷嘴的第二喷嘴阵列430设置在与循环通道中的更低绝对压力相对应的位置处。为了在HDW打印通量高于LDW打印通量需求(例如，更快、更高质量的打印)时、对于具有流体再循环的高通量打印的第一打印质量，可需要该方向的流体流动。

在另一示例中，流体可以在图5中从右向左流动。在这方面，具有HDW喷嘴的第一喷嘴阵列420设置在与循环通道410中的更低绝对压力相对应的位置处，而具有LDW喷嘴的第二喷嘴阵列430设置在与循环通道中的更高绝对压力相对应的位置处。在这些位置中，可以增大通过第二喷嘴阵列430(具有LDW喷嘴)的流动，同时减小或消除通过第一喷嘴阵列420(具有HDW喷嘴)的流动。当LDW打印通量高于HDW打印通量需求时，可以使用这个方向的流体流动以提供更高的打印质量。

如上所述，在一些示例中，每个喷嘴阵列420、430可以包括每个阵列中的附加通道，用于将流体从循环通道410分配到喷嘴阵列420、430中的每个喷嘴422、432。图6和图7示出了此类打印头的示例。

首先参考图6，提供了另一示例打印头的俯视图。示例打印头600类似于上文参考图4和图5描述的示例打印头400，并且包括循环通道610、具有喷嘴622的第一喷嘴阵列620、和具有喷嘴632的第二喷嘴阵列630。喷嘴阵列620、630中的每者设置有内部通道624、634，这些内部通道耦合到循环通道610。喷嘴阵列620、630中的喷嘴622、632中的每个耦合到内部通道624，从而将流体从循环通道610提供给每个喷嘴622、632。如图6所示，内部通道624、634形成在相对的对角线上，从而形成跨第一喷嘴阵列620和第二喷嘴阵列630的V形图案。在一些示例中，内部通道624、634可以类似于上面参考图3B描述的子通道310a、310b。在这方面，每个喷嘴622、632可以耦合到两个相邻的内部通道624、634。此外，在这种布置中，喷嘴622、632可以促进流体在内部通道之间的流动。

图7示出了与图6的示例打印头600类似的示例打印头700。就这点而言，图7的示例打印头700设置有循环通道710和具有相应的喷嘴722、732的喷嘴阵列720、730，其中，每个喷嘴阵列720、730分别具有内部通道724、734。在图7的示例中，内部通道724、734在每个喷嘴阵列720、730中形成V形图案。同样，如上文参考图6所述，内部通道724、734可以类似于上文参考图3B所述的子通道310a、310b。因此，每个喷嘴722、732可以耦合到两个相邻的内部通道724、734。

现在参考图8，示出了另一示例打印头800的俯视图。图8的示例打印头800设置有循环通道810(流体流过该循环通道)、第一喷嘴阵列820、以及第二喷嘴阵列830。在图8的示例打印头800中，每个喷嘴阵列820、830设置有HDW喷嘴822a、832a和LDW喷嘴822b、832b。具体而言，在图8的示例中，每个喷嘴阵列设置有基本相同数目的每种类型的喷嘴。例如，第一喷嘴阵列820包括与LDW喷嘴822b基本相同数目的HDW喷嘴822a，第二喷嘴阵列830包括与LDW喷嘴832b基本相同数目的HDW喷嘴832a。在这种布置中，流体可以沿任一方向流过循环通道并提供打印能力。

无论流动方向如何，每个喷嘴阵列820、830中的某些喷嘴都可以依赖于喷嘴阵列820、830处的绝对压力被激活，以提高流体通量和打印质量。例如，在流体从左向右流动且第一喷嘴阵列820处于更高绝对压力位置的情况下，第一喷嘴阵列中的所有喷嘴822a、822b都可以喷射流体。同时，在第二喷嘴阵列830处于更低绝对压力位置的情况下，只有LDW喷嘴832b可以喷射流体。在反向流动的情况下产生相同的结果，但在第二喷嘴阵列830处于更高绝对压力处且第一喷嘴阵列820处于更低绝对压力处的情况下。

虽然图8示出了每个喷嘴阵列中具有基本相同数目的HDW喷嘴和LDW喷嘴的示例打印头800，但是图9示出了一种示例打印头900，在该示例打印头中每个喷嘴阵列具有每种类型不同数目的喷嘴的。图9示出了具有循环通道910、第一喷嘴阵列920、以及第二喷嘴阵列930的示例打印头900。第一喷嘴阵列920设置有HDW喷嘴922a和LDW喷嘴922b二者。类似地，第二喷嘴阵列930也设置有HDW喷嘴932a和LDW喷嘴932b二者。在图9的示例打印头900中，第一喷嘴阵列920中的HDW喷嘴922a的数目大于第二喷嘴阵列930中的HDW喷嘴932a的数目。相反，第二喷嘴阵列930中的LDW喷嘴932b的数目大于第一喷嘴阵列920中的LDW喷嘴922b的数目。

此外，在每个喷嘴阵列920、930中，一个类型的喷嘴的数目大于另一个类型的喷嘴。例如，在第一喷嘴阵列920中，HDW喷嘴922a的数目大于LDW喷嘴922b的数目，并且在第二喷嘴阵列930内，LDW喷嘴932b的数目大于HDW喷嘴932a的数目。在不同的示例中，每个阵列中两种类型的喷嘴的分布可能不同。例如，一个喷嘴阵列可以包含50％到80％的一种类型的喷嘴以及具有50％到80％的第二种类型的喷嘴的其他喷嘴。

在图9所示的示例中，流体通过循环通道910的流动可以在任意方向。在一个示例中，流体可以在图9中从左向右流动。在这方面，在与循环通道910中的更高绝对压力相对应的位置处提供HDW喷嘴922a多于LDW喷嘴922b的第一喷嘴阵列920，而在与循环通道中的更低绝对压力相对应的位置处提供LDW喷嘴932b多于HDW喷嘴932a的第二喷嘴阵列930。流体在这个方向的流动可以被用来改善通过喷嘴的流体流动，这是HDW打印通量大于LDW打印通量需求(例如，更快、更高质量的打印)时的第一打印质量所需要的。

在另一示例中，流体可以在图9中从右向左流动。就此而言，在与循环通道910中的更低绝对压力相对应的位置处提供具有更多HDW喷嘴的第一喷嘴阵列920，而在与循环通道910中的更高绝对压力相对应的位置处提供具有更多LDW喷嘴的第二喷嘴阵列930。在这些位置中，可以增加通过第二喷嘴阵列930(具有更多LDW喷嘴)的流动，同时减少通过第一喷嘴阵列920(具有更多HDW喷嘴)的流动。当LDW打印通量大于HDW打印通量需求时，可以使用流体在这个方向的流动，以提供更高的打印质量。

现在参考图10，示出了具有示例打印头的示例装置。示例装置1000包括流体储存器1002和打印头1004。流体储存器1002可以是可更换或可重新填充的流体箱并耦合到打印头1004。打印头1004设置有循环通道1010，循环通道1010通过耦合通道1006耦合到流体储存器1002。打印头1004可以类似于上文参考图1至图9所述的打印头。就此而言，除了循环通道1010之外，打印头1004还包括第一喷嘴阵列1020和第二喷嘴阵列1030。每个喷嘴阵列1020、1030可以设置有不同类型的喷嘴，例如HDW喷嘴和LDW喷嘴。

因此，根据上述示例，各种打印头可以利用循环通道内不断变化的绝对压力，并通过喷嘴提供改进的流体流动。

需要注意的是，前面的描述使用了“和/或”、“至少”、“一个或多个”、以及其他类似于开放式术语的术语(这是非常谨慎的)。然而，这是没有限制的。除非另有明确说明，否则单数术语(例如，“一”、“某”、或“一个”成分)并非仅限于单数情况，而是也包括复数情况。同样，“或”是开放式的，除非另有说明，“A或B”可能仅指A、仅指B、以及A和B。

前面已经对各种示例进行的描述是为了说明和描述。前述描述并非旨在穷尽或限制所公开的示例，并且根据上述教导可以做出修改和变化，或者可以从各种示例的实践中获得修改和变化。选择和描述本文讨论的示例是为了解释本公开的各种示例的原理和性质及其实际应用，以使本领域技术人员能够在各种示例中使用本公开，并进行各种修改以适合预期的特定用途。本文描述的示例的特征可以在方法、装置、模块、***、和计算机程序产品的所有可能组合中进行组合。

本文还应注意，虽然以上描述了示例，但这些描述不应以限制性的意义来看待。相反，可以做出若干变化和修改，而不脱离所附权利要求书中定义的范围。

Claims

1.一种打印头，包括：

循环通道，所述循环通道具有用于接收流体的入口和用于排出所述流体的出口；以及

第一喷嘴，所述第一喷嘴与所述循环通道流体耦合且能够在第一绝对压力下操作；以及

第二喷嘴，所述第二喷嘴与所述循环通道流体耦合且能够在第二绝对压力下操作，所述第二绝对压力低于所述第一绝对压力，

其中，所述循环通道中的绝对压力随着所述流体从所述入口流向所述出口而降低，并且

其中，所述第一喷嘴比所述第二喷嘴更靠近所述循环通道的入口定位。

2.根据权利要求1所述的打印头，其中，所述第一喷嘴具有第一出口面积，并且所述第二喷嘴具有第二出口面积，其中，所述第一出口面积大于所述第二出口面积。

3.根据权利要求1所述的打印头，其中，所述流体以比所述第二喷嘴更大的流速从所述第一喷嘴喷出。

4.根据权利要求1所述的打印头，其中，所述第一喷嘴是耦合到所述循环通道的第一喷嘴阵列的部分，并且所述第二喷嘴是耦合到所述循环通道的第二喷嘴阵列的部分，

其中，所述第一喷嘴阵列中的每个喷嘴能够在所述第一绝对压力下操作，并且

其中，所述第二喷嘴阵列中的每个喷嘴能够在所述第二绝对压力下操作。

5.一种装置，包括：

流体储存器；以及

打印头，所述打印头包括：

循环通道，所述循环通道耦合到所述流体储存器且用于使流体流过所述循环通道；以及

第一喷嘴阵列，所述第一喷嘴阵列与所述循环通道流体耦合且具有第一组喷嘴；以及

第二喷嘴阵列，所述第二喷嘴阵列与所述循环通道流体耦合且具有第二组喷嘴，

其中，所述第一组喷嘴比所述第二组喷嘴包括更多的高滴重喷嘴，

其中，所述第二组喷嘴比所述第一组喷嘴包括更多的低滴重喷嘴，并且

其中，所述高滴重喷嘴的出口面积大于所述低滴重喷嘴的出口面积。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一组喷嘴沿形成在所述第一喷嘴阵列中的V形图案布置，并且所述第二组喷嘴沿形成在所述第二喷嘴阵列中的V形图案布置。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一组喷嘴和所述第二组喷嘴沿V形图案布置，每个V形图案跨所述第一喷嘴阵列和所述第二喷嘴阵列形成。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述高滴重喷嘴能够在第一绝对压力下操作，并且所述低滴重喷嘴能够在第二绝对压力下操作，所述第一绝对压力大于所述第二绝对压力。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体以比所述低滴重喷嘴更大的流速从所述高滴重喷嘴喷出。

10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一喷嘴阵列定位在所述第二喷嘴阵列的沿所述循环通道的上游。

11.根据权利要求5所述的装置，其中，为了第一打印质量，所述流体以第一方向流过所述循环通道，并且为了第二打印质量，所述流体以第二方向流过所述循环通道，所述第二方向与所述第一方向相反。

12.一种射流管芯，包括：

循环通道，用于使流体流过所述循环通道；以及

其中，所述第一组喷嘴和所述第二组喷嘴各自包括高滴重喷嘴和低滴重喷嘴，并且

13.根据权利要求12所述的射流管芯，其中，所述第一喷嘴阵列与所述第二喷嘴阵列包括基本相同数目的高滴重喷嘴，并且其中，所述第一喷嘴阵列与所述第二喷嘴阵列包括基本相同数目的低滴重喷嘴。

14.根据权利要求12所述的射流管芯，其中，所述第一喷嘴阵列比所述第二喷嘴阵列包括更多数目的高滴重喷嘴，并且其中，所述第二喷嘴阵列比所述第一喷嘴阵列包括更多数目的低滴重喷嘴。

15.根据权利要求12所述的射流管芯，其中，所述高滴重喷嘴能够在第一绝对压力下操作，并且所述低滴重喷嘴能够在第二绝对压力下操作，所述第一绝对压力大于所述第二绝对压力。