容积中基本上没有液体的打印系统的制作方法

背景技术：

一些打印机偶尔经过打印头喷嘴或者经过供墨进口而吸入空气。特别是在装运期间，当产生振动时或者在把打印机放置在一侧的情况下，可能难以防止空气吸入。另外，一旦空气被吸入则会难以使空气离开系统。可以采取某些措施来阻止空气的吸入，例如用装运流体填充打印头以便于运输。

附图说明

为了说明的目的，现在将参照附图对根据本公开所构成的某些实例进行描述。

图1示出了一个示例性打印系统的示意图。

图2示出了启动并使用打印系统的一个实例的流程图。

图3示出了另一个示例性启动程序的流程图。

图4示出了一个示例性打印系统的示意图。

图5示出了处于第一阶段的另一个示例性打印系统的示意图。

图6示出了处于第二阶段的图5的示例性打印系统的示意图。

图7示出了处于第三阶段的图5和图6的示例性打印系统的示意图。

图8示出了在启动程序期间在打印杆组件和真空贮存器中的示例性压力的图表。

图9出了一个示例性打印系统。

图10示出了一个示例性排出口。

具体实施方式

在以下的详细描述中参考了附图。在描述和附图中的实例应被看作是说明性的，而并非意图限制所描述的具体实例或要素。通过对不同要素的修改、组合或变更，可以基于以下的描述和附图而得到多个实例。

在本公开中，描述了示例性打印杆组件。打印杆，当被安装时可以是任何高精度液体分配系统(例如二维或三维打印系统)的一部分。打印杆可以适合于在整个打印介质宽度(例如整个页宽或3d粉末打印平台宽度)上打印液体。合适的打印液体包括例如墨及三维打印剂或抑制剂的液体。在不同的实例中，打印杆可以在至少在a4或美国信函页宽上的每英寸具有至少大约300、600、900或1200个喷嘴的喷嘴阵列。在本描述中，“下游”和“上游”与液体流动的路径有关，除非另有说明。

某些页宽打印杆组件是用运输液体填充以便于装运。虽然该运输液体防止空气进入打印杆组件，但会存在运输液体从打印杆组件中泄漏出的危险性。

通常，在连接墨供给装置并将打印机开启之后，自动地开始启动程序。在启动程序中，运输流体被冲洗出并且用来自液体供给装置的液体替代。一些打印杆具有每种墨颜色大于20或大于40立方厘米的内部液体容积(volume)，因此冲洗可以用数分钟的时间而完成。通常，被冲洗出的液体被废液吸收介质所吸收。冲洗大量的液体会导致吸收介质的早期饱和并且/或者会增加吸收介质的尺寸和成本。

图1示出了打印系统1。打印系统1可以是任何高精度数字分配装置，例如2d或3d打印机。打印系统1包括打印杆组件3。在某些实例中，在装配到打印系统1之前，打印杆组件3是以单独子组件的形式而制造和组装。在此实例中，打印系统是不用的。在使用之前，打印杆组件3中基本上无打印液体。代替液体，气体(例如空气)占据了打印杆组件的大部分或全部的内部容积。

打印系统1包括用于向打印杆组件3施加负压的泵组件5。该泵组件5在下文中将被称为负压泵组件5，尽管在某些实例中它也可适合于施加正压。打印系统1还包括用于控制打印系统1的功能的控制器7。控制器7是用于命令负压泵组件5。打印系统1是用于接纳液体供给装置9以便与打印杆组件3流体互连。液体供给装置9可以是一次性的和/或可更换的打印液体盒、或者连续液体供给系统。

打印杆组件3包括用于分配液体的至少一个喷嘴阵列11，在附图中是用图解绘出的喷嘴板所代表。打印杆组件3还包括在液体供给装置9与喷嘴11之间的至少一个容积13。容积13保持液体并将液体从供给装置9引导至喷嘴11。容积13可至少包括一个室或一系列的室、及位于这种室的上游和下游位置的液体通道。

将空气排出口(vent)15设置在容积13的壁中。该排出口是至少在负压泵组件5的操作压力范围内阻挡液体并允许空气通过的膜或网格类型结构。排出口15被装配到容积13的壁，以便与可存在于容积13中的空气和液体接触。在一个实例中，容积13被定位在紧邻排出口15。排出口15连接到泵组件5。排出口15阻挡液体。打印杆组件3还可包括中间流体通道部件，例如在通道和容积内部的歧管和过滤器。在一个实例中，将过滤器设置在容积13与喷嘴阵列11之间，用以从打印液体中过滤碎屑。

在此实例中，打印杆组件3是不用的。例如，打印杆组件3打印任何最终用户打印作业并且有待开始启动程序。打印杆组件3的容积13中基本上无打印液体和运输流体。也就是说，打印杆组件3的某些部件(例如排出口15、过滤器和/或喷嘴11)可被润湿用于在本公开中的下面所解释的目的，而不是该气体占据打印杆组件3的内部容积13。在一个实例中，“基本上无液体”或“气体填充的”可以被理解成具有小于15％、小于10％、或小于7％的液体(例如，打印液体或运输流体)。相应地，至少85％、至少90％或至少93％的打印杆组件3的内部通道被空气或另一种气体所填充。在一个实例中，打印杆组件3的内部容积13为至少大约20立方厘米、或者至少大约40立方厘米。在一个实例中，打印杆组件3具备多个容积13、和用于打印多种不同液体的喷嘴阵列11。各容积13可由一直通到喷嘴阵列11的多个相互连通的通道和室所组成。

在连接打印液体供给装置9之后，打印系统1可开始启动程序。该启动程序可通过开启打印系统1而自动地启动，或者需要将另外的手动选择来启动，例如通过操作者面板。

一旦打印系统1被启动，控制器7命令泵组件5施加负压，并且在相对长的累计时间跨度中将压力维持在适当的水平。将空气从容积13中抽空需要相对长的累计时间跨度。就“相对”长的累计时间跨度而言，这意味着在启动期间主动地施加负压的累计时间跨度长于在启动后在正常使用期间的给定时间段(例如，1分钟)中平均测量的累计时间跨度。通过以相对高的频率更新负压和/或通过在相对长的时间段中主动地施加负压，可以实现该相对长的累计时间跨度。在启动期间，泵组件5可相对连续地将空气吸出打印杆3，或者以高频率开启或关闭负压泵(或阀)使得在启动期间的累计时间跨度相对长。在启动期间，可在小于2分钟的时间内，将至少大约20立方厘米的空气经过排出口15从打印杆组件3中排出。例如，打印杆组件的内部液体容积13(即，将一种类型的液体保持在供给装置9与喷嘴11之间的容积)为至少大约20cc或至少大约40cc。

由负压泵组件5在容积13中所形成的真空可将液体吸出液体供给装置9。因此，在启动期间在容积13中的所有空气可以被液体替代。在启动程序结束时，打印杆组件3的容积13被打印液体填充。打印液体覆盖排出口15的一侧，同时排出口15的另一侧是干的。

在启动程序完成之后，控制器7命令泵组件5在相对较短的累计时间跨度中(即比启动期间(在某个预定的时间段中)的较短累计时间跨度)更新负压。在程序使用期间，短的累计时间跨度足以抽空可进入容积13中的偶尔的空气泡。泵组件5可与在启动期间相比频率较低地开启负压，并且/或者施加短时间段的负压。因为打印杆组件3已被打印液体填充，所以需要排出较少的空气。例如，在启动程序之后，在打印系统的程序使用期间，基于在大约20和150立方厘米每月之间的使用率，在1个月中将小于大约4立方厘米的空气或者小于大约2立方厘米的累计空气泡经过排出口15从打印杆组件3中排出。

因此，所公开的示例性打印杆3可在干燥状态下装运，从而降低泄漏流体的危险性。相应地，在启动时需要冲洗较少的打印或装运流体，因此可以避免饱和的墨吸收构件。在其中将整个容积13加以填充的打印系统1的启动程序可用小于2分钟、小于110秒、小于90秒、或例如小于1分钟的时间而完成。

图2示出了启动打印系统的方法的一个实例。该方法包括开始打印系统的启动程序(方框100)。该方法包括经过在基本上为干的打印杆中的排出口向气体填充容积施加负压(方框110)。该方法包括：在容积中的压力下降(即，负压形成)时，将气体经过排出口吸出第一容积并将液体从供给装置中吸入(方框120)。该方法包括用打印液体填充与排出口相邻的容积(方框130)。该方法包括填充容积以使得打印液体基本上完全地覆盖排出口的湿侧(方框140)，从而导致容积中的压力在启动程序结束时增加(即，减小负压)(方框150)。在该方法的一个实例中，在使用期间，在启动程序完成之后，将容积中的压力维持为相对稳定(方框160)。

图3示出了启动打印系统1的另一个实例。所述方法包括开始启动程序(方框200)。所述方法包括在相对长的累计时间跨度中主动地更新负压(方框210)。相对长的累计时间跨度可以被理解成施加相对长的负压循环并且/或者相对频繁地施加负压循环。例如，可以在小于2分钟内，将至少大约20立方厘米的空气经过排出口从打印杆组件中排出。所述方法包括：例如当打印杆内部通道和容积基本上被填充时，结束启动程序(方框220)。所述方法包括在相对短的累计时间跨度中主动地更新负压(方框230)。相对短的累计时间跨度可以被理解成施加较短的和/或频率较低的负压循环，即，与在启动期间相比(在某个预定的时间段中)的较短累计时间跨度。这是因为在启动后需要将较少的气体抽空。例如，在启动程序之后，在打印系统的程序使用期间，基于在大约20和150立方厘米每月之间的使用率，每月将小于大约4立方厘米的空气、或者小于大约2立方厘米的累计空气泡经过排出口从打印杆组件中排出。

图4示出了包括打印杆组件203和负压泵组件205的打印系统201的一个实例。打印杆组件203包括一系列的容积(例如通道和室)，用以容纳液体并将液体引导至喷嘴。在启动之前，这些通道和容积填充有空气。在图示的实例中，打印杆203包括用于容纳液体的液体容积213。在此实例中，容积213是调节室。压力调节组件239被设置在液体容积213的内部。压力调节组件239包括柔性膜材料的空气袋233，其中空气袋233的内部流体连接到空气界面235。该空气界面235可与周围空气或者与泵(例如经过迷宫结构)接合。空气袋233是用于收拢和膨胀以维持在液体室205中的期望压力。压力调节组件239包括弹簧237，该弹簧237向空气袋233施加足够的压力以提供在液体容积213中的背压并由此阻止液体从喷嘴211(在附图中由图解地绘出的喷嘴板所代表)中流出。

液体容积213包括液体进口245和阀246。阀246将进口245封闭或者打开。液体进口245连接到液体供给通道241，该供给通道241在使用期间连接到液体供给装置。空气袋233的弯曲驱动阀246打开或闭合。在一个实例中，空气袋233的膨胀驱动阀246以打开进口245，从而允许液体流入，空气袋233的收拢驱动阀246以使进口245闭合。可采用不同的示例性机械连接(例如杠杆和支轴)以在袋膨胀时实现阀的打开和在袋收拢时实现阀的闭合。

液体容积213包括液体出口249，用以将液体提供至打印杆组件203的喷嘴211。打印杆组件203包括位于出口249上游位置的液体过滤器251，用以对可存在于液体中的不希望有的颗粒进行过滤。在一个实例中，出口249将液体提供至歧管，该歧管将液体引导至各自的喷嘴211。

打印杆203包括位于液体过滤器251上游位置的第一排出口215，用以将位于液体过滤器251上游位置的空气排出液体容积213。打印杆组件203包括位于液体过滤器251下游位置的第二排出口223，用以将位于液体过滤器251下游位置的空气例如从歧管中排放出。排出口215、223各自包括在负压泵组件205的操作压力范围内、在离开液体容积213的方向上是空气可透过且液体不可透过的至少一个空气过滤膜。

排出口215、223例如经过共同的排出口界面和空气引导件255连接到负压泵组件205。负压泵组件205包括负压源，例如泵247。泵247可以是正压泵和负压泵，但为了启动程序的目的而向排出口215、223施加负压，因此组件205在本文中被称为负压泵组件205。泵247经过空气引导件255连接到排出口215、223。在此实例中，电磁阀252和真空贮存器253连接到在泵249与排出口215、223之间的空气引导件255。泵247建立并更新在真空贮存器253中的负压。例如，在正常使用期间，以预定的频率启动泵247从而更新真空贮存器253中的负压。例如，在启动期间，以高频率并且/或者在与启动后正常使用相比更长的至少一个时间跨度中启动泵247。

可以对电磁阀252进行控制(由控制器207)从而允许在泵247与真空贮存器253之间的空气流动，由此控制真空贮存器253的更新循环。在图示的实例中，通过控制电磁阀252和泵247两者、或者通过仅控制电磁阀252同时泵循环频率保持恒定，可以调节在真空贮存器253中的负压。真空贮存器253向排出口215、223施加吸力，该吸力具有足够的动力以使空气经过排出口215、223而排出打印杆组件203。

打印系统201包括打印系统控制器207，该控制器207是用于命令负压泵组件205向排出口215、223施加负压。控制器207包括存储指令的数字存储器261。控制器207包括处理器263，该处理器263是用于基于指令向负压泵组件205发出信号。数字存储器261可以是非易失性、非瞬态存储器。控制器207可以包括专用集成电路(asic)。控制器207可以包括数字和模拟asic。控制器207可调节在真空贮存器253中的负压，以便将压力维持在期望的压力范围内。控制器207可命令泵247、电磁阀252或两者。

在启动时，控制器207可命令负压泵组件205相对连续地更新在真空贮存器253中的负压，以便在相对短的时间内将相对大量的空气抽空。通过以高频率并且/或者在相对长的时间段中打开电磁阀252，可以实现长累计时间跨度。在启动程序的结束时，在打印杆组件3中的通道和容积中的大体上所有空气已被打印液体所替代。

在启动程序之后，在较短的累计时间跨度期间在给定的时间段中，控制器207命令泵组件205更新负压。控制器207可以比起启动期间以较低的频率并且/或者在更短的时间段中打开电磁阀252，这足以吸出可经过喷嘴211进入打印杆组件3中的空气泡。

图5-图7示出了在启动程序期间的不同阶段中的负压泵组件305、和打印杆组件303。图5示出了在任何液体进入打印杆组件303之前、在空的空气填充阶段中的打印杆组件303。在图5的阶段，墨供给装置309已连接到打印杆组件303。打印杆组件303包括：连接到第一排出口315的调节器容积313、连接到第二排出口323的歧管容积369、在调节器容积313与歧管容积369之间的过滤器351、和在液体流末端的喷嘴阵列311。

泵组件305包括泵347、电磁阀352和真空贮存器353。例如，在图5中所示的阶段中，负压泵组件305刚刚开始施加负压并且仍然在真空贮存器353形成压力，例如从而达到大约-20″h2o(英寸水柱)。空气袋333尚未被充气并且在供给装置309中的液体尚未进入调节器容积313。在一个实例中，排出口315、323、过滤器351和喷嘴311已被预润湿，其中至少在低于负压泵组件305的负工作压力的压力范围内该湿膜可起屏障的作用。在图5的实例中，压力梯度仍然尚未达到允许空气通过湿排出口315朝向泵347流动所需的水平。在不同的实例中，使空气通过湿润排出口315、323所需的最小压力梯度(即，排出口的“气泡压力”)是在大约5和大约15″h2o之间，例如在8和大约12″h2o之间。

图6示出了其中在负压泵组件305与调节器容积313之间的压力差高于润湿的第一排出口315的气泡压力的打印杆组件303的阶段。因此，空气经过排出口315、323被吸入负压泵组件305中。响应于空气从第一排出口315中流出，空气袋333对抗弹簧337的力而膨胀以便支轴338将液体进口345打开，从而允许液体流入调节器容积313中。在此实例中，所形成的负压将液体吸入。在另一个实例中，液体泵可以将液体泵送入调节器容积313中。在又一个实例中，可采用负压与液体泵送的组合以使液体运动。当液体填充调节器容积313时，液体覆盖位于调节器容积313下游位置的过滤器351。当空气经过第二排出口323被吸入时，在歧管容积369中也形成负压，这导致在调节器容积313中的部分的液体经过过滤器351流入歧管容积369中。

图7示出了其中用液体填充调节器容积313的打印杆组件303的阶段。所有空气已经过第一排出口315被吸出调节器容积313。打印液体已填充调节器容积313并且覆盖第一排出口315。在此时，没有更多的空气通过第一排出口315。空气仍然填充一部分的歧管容积369。剩余的空气经过第二排出口323被吸出，直到歧管容积369也被液体填充。

在一个实例中，喷嘴被预湿润，并且负压泵组件施加负压，该负压一方面足以克服排出口的湿润气泡压力，另一方面不超过喷嘴的湿润气泡压力从而避免空气经过喷嘴被吸入。例如，在启动程序期间，负压泵组件的负压是在大约-6和大约-40″h2o之间、或者在大约12和40″h2o之间。

在一个实例中，在打印杆组件中相互连通的流体通道与用于一种液体类型(例如墨颜色)的容积的总容器为至少大约15立方厘米、至少大约20立方厘米、至少大约30立方厘米、或者至少大约40立方厘米。因此，在启动程序期间，至少15、20、30或40立方厘米的空气从打印杆组件中被排出，至少15、20、30或40立方厘米的液体被排入打印杆组件中。启动程序是用小于大约2分钟，例如小于大约110秒、小于90秒、或小于1分钟的时间而完成。在启动程序之后，在程序打印系统使用期间，基于每月在大约20和150立方厘米之间的使用率，每个月需要将例如小于大约4或小于大约2立方厘米的空气泡排出。

图8示出了显示在调节器容积中的第一压力p1、在歧管容积中的第二压力p2、和在负压泵组件的真空贮存器中的第三压力p3的示例性图表。将压力设定在单位为″h2o的垂直轴上。将时间设定在单位为秒的水平轴上。图5-图7的实例可用于更好地理解该图表。下面将按照时间顺序对时间点a、b、c、d和e进行描述。

在第一时间点a，由负压泵组件的真空贮存器向排出口施加负压p3。可以以高频率更新真空贮存器的负压p3，从而维持相对恒定的压力水平，在图示的实例中维持在大约-20″h2o。因此，第一和第二压力p1、p2下降。

下降的第一压力p1导致调节器袋膨胀，这相应地减缓在调节器容积中的第一压力p1的下降。正如可以在第二时间点b处所看见的，第一压力p1比第二压力p2更缓慢地下降。在时间点b处，在调节器容积与歧管容积之间的湿润的过滤器可阻止第一压力p1和第二压力p2的均衡化，这导致压力差的增大，直到液体突破过滤器的液封，其后第二压力p2再次增加。在调节器容积被液体填充并且在调节器容积中的袋停止膨胀时，在第三时间点c附近，在调节器容积和歧管容积中的压力p1、p2会倾向于更均等的压力水平。在第四时间点d处，调节器容积已完全被液体填充并且调节器已变平坦。液体将第一排出口的一侧封闭，使得第一排出口停止抽吸空气而仅第二排出口抽吸空气。这导致调节器和歧管容积的压力p1、p2增加。在第五时间点e处，歧管容积也被液体填充因此液体也覆盖第二排出口，从而再次导致两个容积的压力p1、p2增加。在图示的实例中，在点e之后，由于静压头效应因而第二压力p2高于第一压力。

在第五时间点e处，启动程序已完成并且容积已被液体填充。从第五时间点e往后，可以开始打印系统的程序使用，由此可维持在打印杆的内部容积中的压力p1、p2相对地恒定。启动程序已在第一时间点a开始并且在第五时间点e终止，在图示的实例中在时间点a和时间点e之间已经过了大约100秒。在其它实例中，启动程序可占用大约120或更少、大约110秒或更少、大约95秒或更少、或者大约60秒或更少的时间。

图9示出了在打印系统中的打印杆组件403和泵组件405的另一个实例的示意图。打印杆组件403包括：至少一个液体容积413、在液体容积413内部的过滤器451、和位于过滤器451下游位置的喷嘴阵列411。打印杆组件403还包括在位于过滤器451上游位置的液体容积413中的排出口415。至少在负压泵组件405的操作压力范围内，在离开容积413的方向上，排出口415是空气可透过且液体不可透过的。在连接液体供给装置409和开始启动程序之前，打印杆组件403填充有空气。在一个实例中，使排出口415和过滤器451预湿润。除此以外，打印杆组件403的容积基本上完全地填充有空气。排出口415连接到负压泵组件405，以便在启动期间将空气吸出液体容积。

在此实例中，在连接到负压泵组件的过滤器的下游位置没有第二排出口。因此，在启动期间，在过滤器下游位置的空气需经过第一排出口415经过过滤器451而被吸出。负压泵组件405可以适合于施加在大约-60和-120″h2o之间的负压，以克服润湿过滤器的气泡压力。打印杆组件403可包括盖组件471，用以至少在启动期间覆盖喷嘴411从而阻止空气由于相对高的负压而被吸入喷嘴。正压泵(positivepump)473可连接到打印杆组件403，以便将液体泵送入容积413中并且泵送至喷嘴411。

图10示出了至少(i)当被润湿时、(ii)在操作压力范围内、和(iii)在离开流体容积或通道的方向上的空气可透过且液体不可透过的排出口515的一个实例。操作压力范围是指由负压泵组件所施加的负压。负压泵组件可以适合于施加在-6至-120″h2o、-6和-40″h2o、-12″h2o和-40″h2o、或者-60和-120”h2o之间的负压。例如，在启动程序期间，空气在大约-6″h2o或-12″h2o压力下将开始被抽吸经过润湿的排出口，同时当负压超过-120″h2o时液体将经过排出口被吸入。在如图4-图7中所示的两个排出口的实例中，在-6″h2o和-40″h2o之间或者在大约-12″h2o和-40″h2o之间的操作压力范围会是足够的。在位于过滤器上游位置的一个排出口的实例中，可采用较高的压力范围(例如-60至-120″h2o)从而在喷嘴的被覆盖状态中经过过滤器吸入气泡。

在一个实例中，排出口515包括在湿侧上(即，在液体容积513的一侧上)的第一疏液体部575、和在干侧上(即，在负压泵组件的一侧上)的第二疏液体部577。在图示的实例中，疏液体部575、577是单独的膜。疏液体部575与疏液体部577可紧密接触。在某些实例中，疏液体部575、577可各自包括多层，或者可将这两者合并入单层中，例如在亲液体侧与疏液体侧之间具有梯度。

在本公开的某些实例中，负压泵组件的泵可以是正压泵和负压泵。利用合适的开关和阀的布置，基于泵所需要泵送的用于给定过程的液体流或空气流，可将这种泵使用于正压状态或者负压状态。例如，这种正压可以用于使袋膨胀或者将液体泵送入打印杆中。