具有自动消除过滤器中所捕获 气泡的连接部件的喷墨打印机 本发明涉及一种喷墨打印机，所述喷墨打印机具有一个用于清除油墨中杂质的过滤器，在这里过滤器位于给喷墨头供应油墨的一个油墨通道中。更具体地，本发明涉及一种喷墨打印机，该打印机能够避免由油墨过滤器所捕捉气泡引起的打印缺陷和其他问题。
当杂质存在于从油墨容器供应给喷墨打印机的喷墨头的油墨中时，喷墨头的喷墨嘴将被堵塞，导致油墨排放问题和打印缺陷。因此，用于消除这种杂质的过滤器一般放置在喷墨头附近的供墨通道中，以防止杂质与油墨一起侵入喷墨头。
现在经常将可拆卸墨盒作为油墨容器。拆卸掉一个空的墨盒来更换，使得供墨通道暴露于空气中，所说空气随后可能进入供墨通道，并在那里被捕捉而形成气泡。在更换墨盒后，进行油墨充填操作，使油墨从墨盒供应到喷墨头中，供墨通道内的气泡也被推向喷墨头。
如果气泡随后通过喷墨嘴排出到喷墨头的外边，就不会发生问题。然而，有时气泡被过滤器捕捉，从而保留在供墨通道内。当被过滤器捕捉时，它将变成一个核心，其他气泡围绕着它聚集，气泡逐渐生长。这将导致如下问题。
一个问题是，所捕捉的气泡使得油墨供应不稳定。结果，当所需体积的油墨没有供应给喷墨嘴时，就会产生墨滴排放缺陷。而且，当所捕捉的气泡生长到一个足够大的尺寸时，它可能完全堵塞墨滴排放。
本发明是鉴于上述问题而创造的。因此，本发明地一个目的是提供一种喷墨打印机，它可以自动消除过滤器所捕捉的气泡。
为实现此目的和其他目的，根据本发明的喷墨打印机包括：一个喷墨头；一个形成在喷墨头上的油墨入口孔；一个用于消除供应给油墨入口孔的油墨中杂质的过滤器，过滤器位于油墨通道中油墨入口孔的上游侧；以及一个连接部件，所说连接部件位于过滤器的上边，并具有一个通向过滤器的油墨通道。连接部件有一个供墨管部分，在这里油墨通道部分其横截面形状基本不变，一油墨通道连接部分形成了另一个油墨通道部分，该油墨通道部分从所说供墨管部件底部延伸到过滤器。油墨通道连接部件的内体积等于或小于内切于供墨管部分的球体体积。
当油墨通道连接部分中的被捕捉的气泡从过滤器顶部分离并成为一个球形气泡时，所说气泡将不大于能够通过供墨管部件的气泡。因此，作用在所捕捉气泡上的油墨浮力导致气泡自动上升并从供墨管部分中出去。
在本发明的一个实施例中，连接部件的油墨通道连接部分基本上为圆锥形。此锥形形状允许过滤器顶部的气泡沿着锥形表面稳定上升，并从油墨通道中出去。
在本发明的另一个实施例中，形成于油墨通道连接部分的内壁表面是一个向内凸出的弯曲表面。
在本发明的另一个实施例中，连接部件的供墨管部分和油墨通道连接部分是基本上垂直放置的。这样的布置保证了在供墨管部分和油墨连接部分的内表面没有任何东西阻塞气泡的上升。因而气泡能可靠地排出。
在本发明的另一个实施例中，油墨通道连接部分的横截面形状基本上是圆柱形的。结果，由于浮力而上升的球形气泡的形状将不会被干扰，因而气泡能够平稳上升并从供墨管部分出去。
在本发明的另一个实施例中，过滤器位于油墨入口孔、接近喷墨头的位置。将过滤器放置在喷墨头附近保证了能够可靠地防止气泡进入喷墨头。
在本发明的另一个实施例中，气泡捕捉器——用于保持气泡通过供墨管部分上升的——位于油墨通道上游侧的连接部件的上边。过滤器中被捕捉并随后由浮力上升通过连接部件的气泡能够被俘获并保持在气泡捕捉器中。结果，一旦气泡离开过滤器的表面，就能防止气泡通过供墨管部分回流到过滤器中，在过滤器中气泡将又被捕捉在过滤器表面上。
结合附图并参照下面的说明和权利要求，对本发明的上述和其他目的以及优点将明白和理解，在这里：
图1是一个根据本发明的喷墨打印机的示意图；
图2表示图1中所示的供墨机构；
图3表示图2中所示供墨机构的剖面图；
图4是一个表示供墨通道的说明图，在这里过滤器位于图2所示的供墨机构中；
图5是一个类似于图4的说明图，但表示的是一个气泡从过滤器的顶部表面分离并上升的情形；
图6是一个说明图，表示根据本发明的第二优选实施例的连接部件中的油墨通道；
图7是一个说明图，表示根据本发明的第三优选实施例的连接部件中的油墨通道；
图8是一个说明图，表示根据本发明的第四优选实施例的连接部件中的油墨通道。
下面将参照图1-5描述根据本发明喷墨打印的第一优选实施例。
图1是一个根据本发明喷墨打印机的示意图。如图1所示，喷墨打印机1有一个喷墨打印头2、支撑喷墨头2的滑架3、一个皮带传动机构4，该机构用于在用箭头A表示的主扫描方向上双向移动滑架3、和一个用于引导滑架3运动的导向轴5。
在此典型实施例中喷墨头2的喷墨嘴表面向下。一个压纸滚筒6位于与喷墨嘴表面相对的位置并在喷墨嘴表面的下面。打印纸7由压纸滚筒6在副扫描方向(用箭头B表示)送进，这样所需要的文本或图像信息就能够打印在打印纸2的表面上。
同样，如图2所示，安装在滑架3上的是一个油墨压力衰减机构8。从一墨盒10中供应的油墨，经过油墨管11和油墨压力衰减机构8到达喷墨头2，所述墨盒10在墨盒固定器9上可拆卸。
废墨回收机构13位于喷墨头2主扫描方向上打印区域之外。此废墨回收机构13有一个盖14用于罩住喷墨头2的喷墨嘴表面，和一个吸气泵17。沉淀到盖14中的废墨被吸气泵17通过废墨管15传输给一废墨容器16。
图2表示图1中所示的供墨机构，图3是图2中所示供墨机构的横剖面图。如这些图中所示以及下面所进一步描述的，供墨机构20一般包括墨盒10、墨管11和油墨压力衰减机构8。
墨盒10有一个扁平的矩形硬盒101和一个放置在硬盒101中的柔性墨袋102。油墨密封在墨袋102中。墨袋还有一个突出在硬盒101外边的油墨出口103。
一固定在墨管11一端的供墨针112插入墨盒10的油墨出口103。供墨针112是这样固定到喷墨打印机1上的，即墨盒10的安装和拆卸将导致供墨针112插入油墨出口103和从油墨出口103拆卸掉。墨管11的另一端与油墨压力衰减机构8连接。
如图3所示，油墨压力衰减机构8有一个扁平的矩形硬盒81，一个位于硬盒81上的软膜82覆盖硬盒的一个出口，一个片簧83固定在软膜82内部。一压力衰减室80形成在硬盒81和软膜82之间。
硬盒81也有一个油墨进口84和一个油墨出口85。墨管11与油墨进口84连接，而油墨出口85与形成在硬盒81上的出墨通道86顶端相连通。此出墨通道86的底端形成一个大直径的头连接器87。
一油墨40的特定体积保持在油墨压力衰减机构8的压力衰减室80中。当压力衰减室80的内部压力增加和减小时，压力改变导致软膜82和片簧83向外或向内柔性变形，从而调节压力衰减室80的内体积。因而，软膜82的变形将保持压力衰减室80的内部压力不变。这就意味着即使油墨进口84的油墨压力改变了，从油墨出口85到喷墨头2的供墨压力也保持不变。
下面参照图3和图4，喷墨头2有一个盛墨的墨室201，和一个将油墨装进墨室201的油墨入口孔202。这样油墨就从墨室201供应给喷墨嘴203。如上所述，喷墨头2是这样固定在滑架3上的，即喷墨嘴表面204向下。油墨入口孔202开在喷墨头2的单元盒(unit case)顶210上。
一个连接部件21在一个与油墨入口孔202相适配的位置连接到单元盒顶210上。连接部件21有一个用于与油墨压力衰减机构8连接的供墨管部分23，和一个具有一油墨通道连接部分222且一般为锥形的连接器22。一油墨通道贯穿整个连接部件1。
供墨管部分23是这样形成的，即其内径d基本上不变，并形成一个穿过连接部件21的一第一油墨通道部分。供墨管部分23的顶端部分是这样从下面插入头连接器87的，即密封件88变形以防止油墨泄漏。
一过滤器24，用于消除从连接部件21供应给喷墨头2油墨中的杂质，直接放置在油墨入口孔202的上面，并夹在连接部件21与单元盒顶210之间。
下面将详细描述油墨通道连接部分222的结构，在这里安装了过滤器24，并形成穿过连接部件21的一第二油墨通道部分。油墨通道连接部分222包括形成在连接器22内部——锥形连接器的内部——的油墨通道，大直径底端221与油墨入口孔202连接，小直径顶端223与供墨管23连接，以及一个形成在底端221的过滤器固定器224。从而，油墨通道连接部分222就是一个从过滤器固定器224延伸到顶端223的锥形部分。
油墨通道连接部分222的内体积，也就是过滤器顶24a与顶端223之间的体积，等于或小于供墨管部分23内切球体积的1.1倍，也就是，一个具有直径d的球体积的1.1倍。例如，油墨通道连接部分222的内体积等于供墨管部分23内切球的体积。
如上所述，当更换喷墨打印机1的墨盒10时，气泡能够进入供墨通道。此外，当喷墨头2的喷墨嘴表面204用盖14盖住，和油墨通过吸气泵17的吸墨操作传输时，供墨通道中的一气泡30能推进到过滤器24中。一旦到达过滤器24，气泡30将被过滤器顶部24a捕捉住，形成一个扁平的半球，该半球基本上能覆盖过滤器顶部24a。
当吸墨停止时，表面张力使得气泡离开过滤器顶部24a而成为一个球形气泡30A。因为圆锥形油墨通道连接部分222的内体积如上所述，所以所捕捉的球形气泡30A的直径D不能变得比向上延伸的供墨管部分23的内部直径d大。油墨40的浮力使得气泡30A沿着锥形油墨通道连接部分222的内表面上升，移动到并穿过供墨管部分23，该部分从油墨通道连接部分222的顶部向上延伸。从而，球形气泡30A从连接部件21中逸出到与过滤器24连接的部分。
使用比重为1.06的油墨40和一个具有1.6mm内径的供墨管部分23进行测试，表明如果油墨通道连接部分222的内体积至多是与顶端223连接的供墨管部分23的内切球体积的1.1倍的话，气泡将可靠地向上移动并逸出。此外，测试表明，如果油墨通道连接部分的内体积是球体体积的1.2倍，气泡将可能或可能不向上移动并逸出。此外，测试还表明，如果油墨通道连接部分的内体积是球体体积的1.3倍，气泡将基本上不移动。
因而，在本发明的一个典型实施例中，明显的是，捕捉在过滤器顶部24a的气泡30将漂移离开过滤器底部24a，并向上漂移并从供墨管部分23出去，在这里油墨通道连接部分222的内体积小于或等于内切于供墨管部分23的球的体积。因而，由存在于过滤器24顶部表面24a的气泡30所产生的问题将能可靠地避免。
此外，因为油墨通道连接部分222是锥形的，捕捉在过滤器顶部24a的气泡30能够快速地从过滤器顶部24a向上漂移，并能沿着油墨通道连接部分222内部锥形表面漂移。因而，当气泡升起时，有可能避免由捕捉在一角部区域的气泡所引起的问题，所说角部区域也就是形成在油墨通道连接部分内部的水平向下表面。
最好也构造一个气泡捕捉器89，所说气泡捕捉器89用于保持从供墨管部分23顶部垂直上升的任何气泡30A。这样的气泡捕捉器89将避免气泡返回到过滤器24中。
气泡捕捉器89形成在衰减室80的顶部、在油墨入口84的上边。结果，从喷墨嘴203泵入喷墨头2中的油墨将不会推动任何气泡离开气泡捕捉器89——并向下进入过滤器24中——因为压力衰减室80中的油墨从油墨入口84向下流到喷墨头2中。
下面参照图6描述根据本发明第二实施例的一个连接部件21a。
图6类似于表示第一实施例的连接部件21的图4。此外，除了连接部件21a的部分的结构和功能与上述第一实施例所描述的一样。也就是，在此实施例和第一实施例中相同的部分用同样的参考数字表示，因此也省略了对它们的描述。
从图6中明显看出，此实施例的连接部件21a与第一实施例的连接部件21的不同在于，它包括一个连接器25，连接器25的内壁是弯曲的。
下面将详细描述安装有过滤器24的油墨通道连接部分222的结构。油墨通道连接部分222包括形成在连接器25内部的油墨通道，连接器25的内壁是弯曲的，大直径底端221与油墨入口孔202相连通，小直径顶部223与供墨管部分23连通在大直径底端221形成过滤器固定器224。因而，油墨通道连接部分222的内壁是这样弯曲的，即它向内凸出并从过滤器固定器224到顶部223的直径变窄。
过滤器顶部24a和顶部223之间的油墨通道连接部分222的内体积等于或小于供墨管23内切球体积的1.1倍。例如，使油墨通道连接部分222的内体积等于供墨管部分23内切球体积，所说内切球也就是与供墨管部分23的内径相同的球。
除了本发明第一实施例的上述益处之外，第二实施例结构还使得气泡较易于从过滤器顶部表面分离。
下面将参照图7描述根据本发明第三实施例的一个连接部件21b。
图7类似于表示第一实施例的连接部件21的图4。此外，除了连接部件21b的部分的结构和功能与上述第一实施例所描述的一样。也就是，在此实施例和第一实施例中相同的部分用同样的参考数字表示，因此也省略了对它们的描述。
从图7中明显看出，此实施例的连接部件21b与第一实施例的连接部件21的不同在于，它包括一个连接器26。连接器26的内壁是圆柱性的，并相对于供墨管部分23有一个台阶。此台阶结构使得连接部件21b比第一实施例的连接部件21更易于制造。
下面将详细描述安装有过滤器24的油墨通道连接部分222的结构。油墨通道连接部分222包括形成在圆柱形连接器26内部的油墨通道，大直径底端221与油墨入口孔202相连通，小直径顶部223与供墨管部分23连通，一个过滤器固定器224形成在底部221上。因而，油墨通道连接部分222是圆柱性的，并从过滤器固定器224延伸到顶部223。
过滤器顶部24a和顶部223之间的油墨通道连接部分222的内体积等于或小于供墨管23内切球体积的1.1倍，所说内切球也就是与供墨管部分23的内径相同的球。例如，使油墨通道连接部分222的内体积等于供墨管部分23内切球体积。
本发明的此实施例基本上与上述第一实施例的益处相同。
下面将参照图8描述根据本发明第四实施例的一个连接部件21c。
图8类似于表示第一实施例的连接部件21的图4。此外，除了连接部件21c的部分的结构和功能与上述第一实施例所描述的一样。也就是，在此实施例和第一实施例中相同的部分用同样的参考数字表示，因此也省略了对它们的描述。
从图8中明显看出，此实施例的连接部件21c与第一实施例的连接部件21的不同在于，它包括一个连接器27，在这里与上述第一和第三实施例的内壁结构相比，连接器27的内壁是一个内壁组合体。
下面将详细描述安装有过滤器24的油墨通道连接部分222的结构。油墨通道连接部分222包括形成在连接器27内部的油墨通道，连接器27的内壁是圆柱形和锥形的，大直径底端221与油墨入口孔202相连通，小直径顶部223与供墨管部分23连通，一个过滤器固定器224形成在底部221上。因而，油墨通道连接部分222是圆柱形和锥形的，并从过滤器固定器224延伸到顶部223。
过滤器顶部24a和顶部223之间的油墨通道连接部分222的内体积等于或小于供墨管23内切球体积的1.1倍，所说内切球也就是与供墨管部分23的内径相同的球。例如，使油墨通道连接部分222的内体积等于供墨管部分23内切球体积。
本发明的此实施例基本上与上述第一实施例的益处相同。
同样，对本领域普通技术人员来说是明显的，在不脱离附加的权利要求书的范围的情况下，可以对本发明可以作出各种改变。例如，当喷墨头2的喷墨嘴表面204如上述实施例中所述向下时，喷墨嘴表面也能对着其他方向，包括油墨排向侧边的方向。
此外，所述的连接部件21、21a、21b、21c是这样布置的，即供墨管部分23基本上是直立的。然而，连接部件的方向可以这样改变，即供墨管部分23与水平方向成大约45度的角度。然而，供墨管部分23最好垂直或接近垂直，因为此角度使得气泡最容易从过滤器表面分离开，因此是最有效的。
此外，所述过滤器24位于油墨入口孔202至墨室201之间，但是本发明并不局限于此。例如，过滤器24可以放置在与喷墨头分开的油墨通道其它地方。但是接近喷墨头2布置过滤器24更容易防止气泡进入喷墨头。
更进一步来说，供墨管部分23和连接部件21、21a、21b、21c的底部221其横截面是环形的，但是它们也可以是其它截面形状，如正方形。重要的是，油墨通道连接部分222的内体积等于或小于供墨管部分23内切球体积的1.1倍。用这样的油墨通道连接部分体积，可以实现如上所述的本发明益处。
如上所述，根据本发明，捕捉在过滤器中的气泡可以通过油墨浮力自动地从过滤器的顶部表面脱离并逸出到安装有过滤器的供墨管道的外部，所说过滤器位于一供墨通道中，用于清除供应给喷墨打印机喷墨头的油墨中的杂质。
因此，可能避免由捕捉在过滤器中的气泡所引起的问题，在这里这样的问题包括导致打印缺陷和不能打印的不稳定供墨体积。因此有可能实现一个高打印可靠性的喷墨打印机。
虽然在这里参照附图根据实施例描述了本发明，但是应该注意到，对于本技术领域的技术人员来说，各种改变和修改是明显的。应该清楚的是，这些改变和修改包括在由附加的权利要求所限定的本发明范围内。