чернильно-струйное перо и устройство для использования в чернильно-струйных перьях (пишущих узлах)

Формула изобретения

1. Чернильно-струйное перо (пишущий узел) (200, 300, 400), содержащее барботер (202, 404) напорной трубы,

корпус (104), образующий, по меньшей мере, часть напорной трубы (110),

печатающую головку (114), соединенную по текучей среде с напорной трубой (110), причем печатающая головка (114) содержит расходомерную диафрагму (116, 500), определяющую множество чернильно-струйных сопел (120) и, по меньшей мере, часть барботера (404) напорной трубы, при этом барботер (404) напорной трубы содержит, по меньшей мере, одно отверстие (502), проходящее в расходомерную диафрагму (500) и выполненное с возможностью обеспечивать вход внешнего воздуха (204) в напорную трубу (110) через расходомерную диафрагму (500) и печатающую головку (114).

2. Чернильно-струйное перо (200, 300) по п.1, отличающееся тем, что корпус (104) образует, по меньшей мере, часть барботера (202) напорной трубы, при этом барботер (202) напорной трубы содержит, по меньшей мере, одно отверстие, проходящее через корпус (104), выполненное с возможностью обеспечивать вход внешнего воздуха (204) в напорную трубу (110).

3. Чернильно-струйное перо (200, 300) по п.2, отличающееся тем, что отверстие выполнено с возможностью обеспечивать вход внешнего воздуха (204) в напорную трубу (110), когда противодавление в напорной трубе (110) достигает порогового уровня.

4. Чернильно-струйное перо (200, 300) по п.2, отличающееся тем, что барботер (202) дополнительно содержит разрывное устройство (302), не позволяющее внешнему воздуху (204) входить в отверстие до тех пор, пока разрывное устройство (302) не разрушено.

5. Чернильно-струйное перо (200, 300) по п.2, отличающееся тем, что разрывное устройство (302) обеспечивает герметичную изоляцию отверстия до тех пор, пока оно не разрушено.

6. Чернильно-струйное перо (200, 300) по п.2, отличающееся тем, что разрывное устройство (302) остается разрушенным после разрыва.

7. Чернильно-струйное перо (200, 300) по п.2, отличающееся тем, что разрывное устройство (302) выполнено с возможностью избирательного разрушения.

8. Чернильно-струйное перо (400) по п.1, отличающееся тем, что отверстие (502) выполнено с возможностью обеспечивать вход внешнего воздуха (204) в напорную трубу (110), когда противодавление в напорной трубе (110) достигает порогового уровня.

9. Расходомерная диафрагма (500) для использования в чернильно-струйном пере (пишущем узле) (400) по п.1, указанная диафрагма (500) определяет множество чернильно-струйных сопел (120) и, по меньшей мере, одно отверстие (502) барботера напорной трубы, выполненное с возможностью обеспечивать вход воздуха через расходомерную диафрагму (500).

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для использования в струйных пишущих узлах (перьях).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Некоторые печатающие устройства используют чернильно-струйные перья, чтобы печатать изображения на печатной среде. Эти чернильно-струйные перья нуждаются в замене, когда заканчиваются чернила. К сожалению, в некоторых конструкциях чернильно-струйных перьев чернила для печати не подаются, хотя внутри все еще остается немного чернил. Эти чернила, по существу, удерживаются вследствие конструктивных особенностей, где гарантируется, что чернила не просачиваются из сопел печатающей головки чернильно-струйного пишущего узла.

Было бы полезно уменьшить количество чернил, которые находятся внутри чернильно-струйного пера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приводится подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:.

Фиг.1А - изображает схематично известное чернильно-струйное перо в начале срока службы пера;

Фиг 1В - известное чернильно-струйное перо в конце срока службы пера;

Фиг.2А - схематично чернильно-струйное перо (поперечный разрез), имеющее барботер напорной трубы, в начале срока службы пера, согласно изобретению;

Фиг.2В - схематично чернильно-струйное перо (поперечный разрез) во время срока службы пера, согласно изобретению;

Фиг.2С - схематично чернильно-струйное перо (поперечный разрез) в конце срока службы пера, согласно изобретению.

Фиг.3А - схематично другой вариант выполнения чернильно-струйного пера (поперечный разрез), имеющего барботер напорной трубы, на начальной стадии срока службы, согласно изобретению.

Фиг.3B-C - схематично чернильно-струйное перо (варианты выполнения) в конце срока службы пера и в течение продленного срока службы, согласно изобретению;

Фиг.3D - схематично чернильно-струйное перо в конце срока службы, согласно изобретению;

Фиг.4А - еще один вариант выполнения чернильно-струйного пера, имеющего барботер напорной трубы, на начальной стадии срока службы, согласно изобретению;

Фиг.4В - чернильно-струйное перо в течение продленного срока службы, согласно изобретению;

Фиг.4С - чернильно-струйное перо в конце срока службы, согласно изобретению;

Фиг.5 - расходомерную диафрагму чернильно-струйного пера, имеющую отверстие барботера напорной трубы, согласно изобретению;

Фиг.6 - диаграмму противодавления по отношению к доставленному объему чернил для чернильно-струйного пера, имеющего барботер напорной трубы, согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1А показано схематично известное чернильно-струйное перо 102 в поперечном разрезе в начале срока службы пера. Чернильно-струйное перо 102 функционально соединено с печатающим устройством 100 и выполнено с возможностью выборочно выбрасывать чернила на печатную среду (не показана), чтобы формировать на ней изображение. В этом примере чернильно-струйное перо 102 содержит корпус 104, который образует или иным образом удерживает чернильный резервуар 106. Чернильный резервуар 106 может включать в себя пенный или аналогичный капиллярный механизм, наклонный мешок или диафрагму, указанная конструкция предназначена для удерживания чернил и обеспечения противодавления, которое предотвращает просачивание чернил 108 (проиллюстрировано как область в чернильном резервуаре 106) наружу через печатающую головку 114. Чернила 108 подаются к печатающей головке 114 через напорную трубу 110. В этом примере напорная труба 110 отделена от картриджа 106 посредством фильтра 112. Фильтр 112 выполнен с возможностью удерживать нежелательные частицы вне печатающей головки. Фильтр 112 может также поддерживать противодавление в напорной трубе 110.

Напорная труба 110 выполнена с возможностью подавать чернила 108, которые прошли через фильтр 112, к печатающей головке 114. В этом примере напорная труба 110 подает чернила 108 ко множеству управляемых чернильно-струйных сопел, которые сформированы в расходомерной диафрагме 116. Чернила 108 из напорной трубы 110 входят в канал 118 чернил, который соединен по текучей среде с каждым из сопел 120. Напорная труба 110 также служит в этом традиционном чернильно-струйном пере в качестве хранилища для воздуха или других газов (здесь просто именуемых как внутренний воздух 124), который может образовываться во время работы чернильно-струйного пера и/или иным образом присутствовать в напорной трубе 110.

На фиг.1В показано схематично чернильно-струйное перо 102 в конце срока службы. Количество чернил 108 в чернильном резервуаре 106 значительно уменьшено. Теперь противодавление настолько сильно, что остаточные чернила 108 в чернильном резервуаре 106 не могут засасываться в напорную трубу 110 под действием печатающей головки 114. Кроме того, остаточные чернила 108 в напорной трубе 110 не могут быть засосаны далее вниз и использованы печатающей головкой 114 в результате противодавления. Следовательно, чернильно-струйное перо достигло конца своего срока службы, причем немного чернил остается в его напорной трубе.

На фиг.2А показан схематично вариант выполнения чернильно-струйного пера 200 (поперечный разрез), имеющего барботер 202 напорной трубы на начальной стадии срока службы, согласно изобретению.

В этом примере чернильно-струйное перо 200 выполнено с возможностью работать в течение более длительного времени, позволяя внешнему воздуху входить в напорную трубу 110 через барботер 202 напорной трубы, как только противодавление достигает порогового уровня. Поэтому в основном все чернила 108 в напорной трубе 110 могут быть использованы печатающей головкой 114, и очень мало, если вообще сколько-нибудь, чернил останется в напорной трубе 110 в конце удлиненного срока службы пера.

Как показано на фиг.2А, барботер 202 напорной трубы содержит, по меньшей мере, одно отверстие, которое по текучей среде соединяет напорную трубу 110 с внешним воздухом. Специалистам в данной области техники ясно, что положение, форма и/или размер такого отверстия могут изменяться в зависимости от конструкции чернильно-струйного пера.

Хотя чернильно-струйные перья в этом варианте выполнения представляют собой одноцветное перо, возможно, что способы и устройства будут использоваться и для многоцветных перьев, имеющих множество напорных труб и барботеров напорных труб.

На фиг.2В показано чернильно-струйное перо 200 во время срока службы. Количество чернил 108 в чернильном резервуаре 200 значительно уменьшено. Теперь противодавление настолько сильно, что остаточные чернила 108 в чернильном резервуаре 200 не могут быть засосаны в напорную трубу 110 под действием печатающей головки 114. Однако остаточные чернила 108 в напорной трубе 110 могут быть засосаны далее вниз и использованы печатающей головкой 114, потому что внешний воздух 204 всасывается в напорную трубу 110 через барботер 202 напорной трубы под действием печатающей головки 114. Внешний воздух 204, который «поднимается пузырьками» или иным образом, входит в напорную трубу 110, смешивается с внутренним воздухом 124. Следовательно, чернильно-струйное перо 200 имеет увеличенный срок службы по сравнению с известным чернильно-струйным пером 102.

В конце срока службы пера (фиг.2С) очень мало, если вообще сколько-нибудь, чернил 108 остается в напорной трубе 110. Специалистам в данной области техники ясно, что в некоторых случаях часть барботера 202 напорной трубы может также образовывать или приводить к лабиринтной схеме (не показана), чтобы уменьшать скорость теплопередачи водяного пара (WVTR) чернильно-струйного пера 200.

Кроме того, как известно в данной области техники, этикетка может быть использована, чтобы закрывать, по меньшей мере, часть лабиринтной схемы.

На фиг.3А представлен другой вариант выполнения чернильно-струйного пера 300 (поперечный разрез), имеющего барботер напорной трубы, на начальной стадии срока службы пера, согласно изобретению.

В этом примере чернильно-струйное перо 300 выполнено с возможностью работать в течение более длительного времени, позволяя внешнему воздуху входить в напорную трубу 110 через барботер 202 напорной трубы, как только разрывное устройство 302 было прорвано.

Разрывное устройство 302 герметично изолирует отверстие барботера 202 напорной трубы, которое соединено по текучей среде с напорной трубой 110. Эта изоляция препятствует вхождению внешнего воздуха в напорную трубу 110.

На фиг.3B показано чернильно-струйное перо 300 в конце начальной стадии срока службы. Количество чернил 108 в чернильном резервуаре 300 значительно уменьшено. Теперь противодавление настолько сильно, что остаточные чернила 108 в чернильном резервуаре 300 не могут быть засосаны в напорную трубу 110 под действием печатающей головки 114. Аналогично остаточные чернила 108 в напорной трубе 110 не могут быть засосаны далее вниз и использованы печатающей головкой 114.

Чтобы чернила из напорной трубы 110 были засосаны далее вниз и использованы печатающей головкой 114, применяется устройство 304 прорыва, чтобы прорвать или иным образом воздействовать на разрывное устройство 302. В этом примере устройство 304 прорыва выполнено с возможностью проколоть разрывное устройство 302. Прорывающее устройство 304 может приводиться в действие пользователем и/или приводиться в действие печатающим устройством 100.

В других вариантах осуществления разрывное устройство 302 может включать в себя этикетку или отрезок липкой ленты, что видоизменяется (например, прокалывается) пользователем или печатающим устройством, чтобы исключить изоляцию барботера напорной трубы. В некоторых случаях, что известно специалистам в данной области техники, чтобы дополнительно повысить эффективность разрывного устройства 302, материалы выбираются с возможностью разрушения управляемым образом, чтобы удалить изоляцию напорной трубы.

В некоторых случаях устройство 304 прорыва может только на время открывать разрывное устройство 302, чтобы обеспечить вход внешнего воздуха в напорную трубу 110.

На фиг.3С показано чернильно-струйное перо 300 во время срока службы пера, когда внешний воздух 204 засасывается в напорную трубу 110 под действием печатающей головки 114. Внешний воздух 204 входит в напорную трубу 110, поскольку разрывное устройство 302, которое было видоизменено, не действует как изоляция. Следовательно, срок службы чернильно-струйного пера 300 продлевается по сравнению с известным чернильно-струйным пером 102.

В конце срока службы (фиг.3D) очень мало, если вообще сколько-нибудь, чернил 108 остается в напорной трубе 110.

На фиг.4А представлен еще один вариант воплощения чернильно-струйного пера 400 (поперечный разрез), имеющего барботер 404 напорной трубы на начальной стадии срока службы, согласно изобретению.

Чернильно-струйное перо 400 содержит расходомерную диафрагму 402, имеющую барботер 404 напорной трубы. В этом примере барботер 404 напорной трубы имеет, по меньшей мере, одно отверстие, которое по текучей среде соединяет напорную трубу 110 с внешним воздухом 204.

Специалистам в данной области техники ясно, что положение, форма и/или размер такого отверстия напорной трубы и/или любые другие признаки, связанные с различными вариантами осуществления барботеров напорной трубы, будут изменяться в зависимости от конструкции чернильно-струйного пера, чернил и т.д.

Чернильно-струйное перо 400 выполнено с возможностью работать в течение более длительного времени, позволяя внешнему воздуху 204 входить в напорную трубу 110 через барботер 404 напорной трубы, как только противодавление достигнет порогового уровня. Таким образом, в основном все чернила 108 в напорной трубе 110 могут быть использованы печатающей головкой 114, и очень мало, если вообще сколько-нибудь, чернил остается в напорной трубе 110 в конце удлиненного срока службы пера.

На фиг.4В показано чернильно-струйное перо 400, имеющее увеличенный срок службы. Количество чернил 108 в чернильном резервуаре 400 значительно уменьшено. Теперь противодавление настолько сильно, что остаточные чернила 108 в чернильном резервуаре 200 не могут быть засосаны в напорную трубу 110 под действием печатающей головки 114. Однако остаточные чернила 108 в напорной трубе 110 могут быть засосаны далее вниз и использованы печатающей головкой 114, потому что внешний воздух 204 засасывается в напорную трубу 110 через барботер 404 напорной трубы под действием печатающей головки 114. Следовательно, чернильно-струйное перо 400 имеет удлиненный срок службы по сравнению с известным чернильно-струйным пером 102.

В конце срока службы пера (фиг.4С) очень мало, если вообще сколько-нибудь, чернил 108 остается в напорной трубе 110.

На фиг.5 показана расходомерная диафрагма 500 чернильно-струйного пера, имеющая отверстие 502 барботера напорной трубы, согласно изобретению.

Расходомерная диафрагма 500 образует множество сопел 120, расположенных в два ряда, как показано штриховыми линиями, в расходомерной диафрагме 502 каждое из сопел по текучей среде с каналом 118 чернил. Отверстие 502 барботера напорной трубы также соединено по текучей среде с каналом 118 чернил.

Специалистам в данной области техники ясно, что положение, форма и/или размер отверстий барботера напорной трубы будут зависеть от конструкции отдельного пера.

На фиг.6 представлена диаграмма 600 зависимости противодавления от доставленного объема чернил чернильно-струйного пера, имеющего барботер напорной трубы.

По оси абсцисс отложен объем чернил, доставленных печатающей головкой, по оси ординат отложено противодавление, обеспечиваемое чернильным резервуаром. Линия 602 иллюстрирует зависимость между двумя этими параметрами. Как показано, противодавление стремится к увеличению, когда объем доставляемых чернил увеличивается.

Известное чернильно-струйное перо 102 (фиг.1) обычно доставляет V1 объема чернил, в этой точке срок службы пера по существу заканчивается, потому что противодавление препятствует доставке чернил, оставляя чернила в напорной трубе 110. Небольшое количество дополнительных чернил может быть засосано из чернильного резервуара после точки V1, но этот дополнительный объем будет в основном слишком низким, чтобы поддерживать приемлемое качество печати. Чернильно-струйные перья (фиг.2-4), которые содержат барботер напорной трубы, будут работать в течение начальной стадии срока 604 службы пера плюс продленный срок 606 службы пера, что обеспечивает больший объем V2 доставляемых чернил. Когда противодавление достигает порогового уровня TL, барботер(ы) напорной трубы в чернильно-струйном пере позволяют внешнему воздуху 204 входить в напорную трубу 110. Если чернильно-струйное перо содержит разрывное устройство 302 или выборочно приводимое в действие отверстие, тогда разрывное устройство может быть прорвано или иным образом задействовано в или около точки, в которой противодавление достигает порогового уровня TL.

Хотя чернильно-струйные перья (фиг.2-4) имеют удлиненный срок 606 службы, большинство, если не все, чернила, используемые для печати, будут засосаны из напорной трубы. В некоторых случаях небольшое количество дополнительных чернил может быть засосано в напорную трубу из чернильного резервуара во время работы в течение удлиненного срока 606 службы пера.

Прилагаемые пункты формулы изобретения не ограничены признаками или действиями, которые раскрыты в описании. Вернее, характерные признаки и действия являются вариантами осуществления изобретения.