專利名稱：有入口限制功能的移動(dòng)噴嘴噴墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明課題涉及噴墨打印頭。尤其涉及有入口限制功能的移動(dòng)噴嘴噴墨。
本發(fā)明是以攪料槳的配置，以及通過(guò)減小噴嘴腔的大小而在噴嘴處強(qiáng)制形成墨滴的有利條件的實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ)而形成的。通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)向下移動(dòng)噴嘴腔內(nèi)的噴嘴自身從而利用攪料槳對(duì)墨滴進(jìn)行分配，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)并且減少了墨水從噴嘴腔的泄露。
每個(gè)噴嘴帶有配套噴嘴腔用來(lái)通過(guò)底板上的至少一個(gè)導(dǎo)墨管供應(yīng)墨水，噴嘴腔通過(guò)帶有周圍側(cè)壁的底部確定，同時(shí)頂部帶有垂直懸掛的周圍側(cè)壁，底部側(cè)壁和頂部側(cè)壁以可伸縮的方式重疊；擋板結(jié)構(gòu)是底部?jī)?nèi)的開(kāi)口，通過(guò)該開(kāi)口底板內(nèi)的導(dǎo)管與噴嘴腔相通，所指定的開(kāi)口必須足夠小以保證當(dāng)頂部向下向底部移動(dòng)時(shí)對(duì)噴嘴腔內(nèi)的墨水產(chǎn)生背壓。
噴墨打印頭內(nèi)相鄰開(kāi)口的基板用來(lái)與輔助元件相通。
輔助部件包括電氣走線。
噴墨打印頭內(nèi)輔助部件包括信號(hào)走線。
圖3類似

圖1，顯示的是已經(jīng)返回原來(lái)位置的噴嘴以及墨滴從噴嘴的噴射。
圖4顯示的是圖2所顯示儀器的中線橫截面圖。
圖5類似圖1，顯示的是備選噴嘴攪拌桿的使用。
圖6類似圖5，顯示的是彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的彎曲以及墨滴從噴嘴擠出。
圖7類似圖5，顯示的是彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)伸直以及墨滴從噴嘴的噴射。
圖8類似圖1，沒(méi)有進(jìn)行部分剖面。
圖9類似圖8，去除了噴嘴和彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且顯示了噴嘴腔內(nèi)的任意收縮。
圖10類似圖9，去除了上層結(jié)構(gòu)，并且圖11類似圖1，顯示了彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)剖面圖，并且拆除了執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定裝置供更詳細(xì)的觀察。
為了便于詳細(xì)的說(shuō)明，下面對(duì)單個(gè)噴墨噴嘴的構(gòu)造進(jìn)行單獨(dú)的說(shuō)明。
在前面所提到的普通型號(hào)的噴墨結(jié)構(gòu)當(dāng)中，墨水是通過(guò)攪料槳在噴嘴腔內(nèi)的移動(dòng)而從噴嘴腔噴射出來(lái)的，根據(jù)本發(fā)明，配置攪料槳的同時(shí)墨水是通過(guò)噴嘴腔上表面的開(kāi)口(噴嘴)噴射出來(lái)的，而噴嘴腔在彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下向下移動(dòng)，減小了噴嘴腔的容積同時(shí)使墨水從噴嘴噴出。
貫穿本技術(shù)說(shuō)明的術(shù)語(yǔ)“噴嘴”可以理解為確定開(kāi)口的元件而非開(kāi)口本身。另外，相對(duì)術(shù)語(yǔ)“上面”和“下面”以及類似術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)在使用時(shí)與所附圖紙相對(duì)照并且在理解時(shí)不應(yīng)當(dāng)局限于使用時(shí)噴墨噴嘴的方向。
現(xiàn)在參照所附圖1到圖3，噴嘴是通過(guò)微型機(jī)電系統(tǒng)系數(shù)配置在基板1上，該技術(shù)確定了墨水從供墨孔2開(kāi)口通過(guò)六邊形開(kāi)口3(該處可以采取任何其它適當(dāng)?shù)呐渲?進(jìn)入噴嘴腔4，噴嘴腔4是由噴嘴腔底部5，頂部6和四周側(cè)壁7以及8確定的，這些構(gòu)成噴嘴腔的部件采取可伸縮套管的方式配置。側(cè)壁7垂直向下懸掛在頂部6上，其大小規(guī)格應(yīng)當(dāng)能夠在垂直向上懸掛在底部5上的側(cè)壁8內(nèi)上下移動(dòng)。噴射噴嘴是利用位于頂部6上的邊緣9成形的以確定用于從噴嘴腔噴射墨水的開(kāi)口，具體參照下面的具體說(shuō)明。
頂部6和垂直向下懸掛的側(cè)壁7利用彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10進(jìn)行支撐，通常情況下彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10是由受到非加熱懸臂所限制的焦?fàn)柤訜釕冶坌纬蓪訕?gòu)成的，目的是在加熱焦?fàn)柤訜釕冶蹠r(shí)由于在焦?fàn)柤訜釕冶酆头羌訜釕冶壑g不同的熱膨脹而使彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10進(jìn)行彎曲。彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的近側(cè)端11固定在基板1上，并且通過(guò)固定部件12防止彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)向后移動(dòng)，在下面將對(duì)固定部件12進(jìn)行具體的說(shuō)明，同時(shí)將遠(yuǎn)側(cè)端13固定并支撐在噴墨噴嘴的頂部6和側(cè)壁7上。
在使用當(dāng)中墨水是通過(guò)通道2和開(kāi)口3提供進(jìn)入噴嘴腔的，但是在通常情況下如同前面我們的待審批專利申請(qǐng)當(dāng)中所說(shuō)明的那樣。當(dāng)準(zhǔn)備從噴嘴腔噴射出墨滴時(shí)，將向彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10提供電流使執(zhí)行機(jī)構(gòu)向圖2所指示的位置進(jìn)行彎曲同時(shí)使頂部6向下移向底部5。這種相對(duì)移動(dòng)減小了噴嘴腔的體積，使墨水按照?qǐng)D2當(dāng)中14所顯示向上涌出通過(guò)噴嘴邊緣9，在圖2當(dāng)中14所指示的位置處墨水在表面張力的作用下形成墨滴。
當(dāng)斷開(kāi)彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10的電流時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠按照?qǐng)D3所示恢復(fù)到伸直狀態(tài)，向上移動(dòng)噴嘴腔頂部6到原來(lái)的位置。形成墨滴14的部分動(dòng)量使墨滴繼續(xù)向上移動(dòng)形成圖3所示的墨滴15，該墨滴被噴射到相鄰的紙張表面或者其它帶打印的物體上。
發(fā)明的范例之一是底部5上的開(kāi)口3相對(duì)噴嘴腔的橫截面積較大，被噴出噴嘴邊緣9的墨滴由于開(kāi)口2側(cè)壁的粘性阻力而從頂部向下移動(dòng)，在供墨管當(dāng)中墨水從墨槽(未顯示)向開(kāi)口2移動(dòng)。這是與以前的噴墨噴嘴不同的地方，在噴嘴腔內(nèi)的背壓使噴嘴腔受到激勵(lì)時(shí)使墨水從噴嘴邊緣噴出，這是由于在噴嘴腔的最接近位置存在一個(gè)或者多個(gè)擋板所造成的。這種結(jié)構(gòu)類型能夠用于以上說(shuō)明的移動(dòng)噴嘴噴墨，并且將參照?qǐng)D9和圖10做進(jìn)一步的說(shuō)明，但是在圖1到圖3所顯示的發(fā)明范例當(dāng)中，背壓主要是由于粘性阻力和供墨管內(nèi)墨水的慣性所造成的。
為了防止墨水在激勵(lì)時(shí)從噴嘴腔泄露。在彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10彎曲的過(guò)程當(dāng)中，在側(cè)壁7和8之間將形成射流密封，有關(guān)于此將參照?qǐng)D3和圖4進(jìn)行進(jìn)一步的討論。
側(cè)壁7和8的幾何特點(diǎn)可以保證墨水通過(guò)表面張力保持在噴嘴腔內(nèi)，因此在頂部6和底部5做相對(duì)移動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中墨水被保持在噴嘴腔內(nèi)。在相對(duì)移動(dòng)結(jié)束時(shí)，在向下懸掛的側(cè)壁7和向上懸掛的側(cè)壁8互相面對(duì)的表面16之間具有非常微小的間隙。在圖4能能夠清晰的看到墨水(顯示為陰影區(qū)域)保持在向下懸掛側(cè)壁7和最靠近兩個(gè)側(cè)壁的向上伸出側(cè)壁的內(nèi)表面16之間的小孔，由于非常靠近側(cè)壁，所以可以通過(guò)表面張力保證通過(guò)自由開(kāi)口17的墨水“自身密封”。
為了使由于雜質(zhì)或其它因素破壞表面張力能夠使墨水逃脫表面張力束縛，向上懸掛的側(cè)壁8在制作時(shí)使面向上的凹槽不僅僅具備內(nèi)表面16，而且在并行的外表面18上形成了U形的凹槽19。任何在表面7和16之間逃脫的墨滴，溢出進(jìn)入U(xiǎn)形凹槽，在此墨滴被限制而非通過(guò)“毛細(xì)作用”滲透通過(guò)噴嘴層表面。為此，制作了雙壁射流密封裝置以便有效的在噴嘴移動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)保持墨水。
正如我們?cè)谝郧八懻摰?，在某些情況下可以根據(jù)具體要求提供噴嘴攪拌桿以清除任何可能堵塞噴嘴開(kāi)口的雜質(zhì)并且保證從噴嘴所噴射的墨滴的清潔和清晰。當(dāng)前范例當(dāng)中為移動(dòng)噴嘴噴墨配置攪拌桿的結(jié)構(gòu)顯示在附圖5，6和7當(dāng)中。
圖5類似于圖1，在噴嘴腔底部開(kāi)口3上跨接連接梁20，在該連接梁上安裝向上伸出的攪拌桿21，其尺寸在激勵(lì)時(shí)能夠保證攪拌桿伸入和/或通過(guò)噴嘴面。
如圖6所示，當(dāng)頂部6在彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10的彎曲作用下向下移動(dòng)時(shí)，攪拌桿21將向上伸入噴嘴室9的開(kāi)口并且分離突出的墨滴14。
當(dāng)頂部6返回到原來(lái)的位置而彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10如圖7所示伸直時(shí)，將如同前面所敘述的形成墨滴并噴射，同時(shí)攪拌桿21將有效的推動(dòng)或破壞任何可能在噴嘴邊緣形成的并且可能堵塞噴嘴的干燥墨水。
設(shè)計(jì)期望彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10彎曲時(shí)能夠使頂部向下移動(dòng)到圖2所示的位置，頂部相對(duì)于底部5傾斜導(dǎo)致噴嘴不沿著與被打印表面形成墨滴點(diǎn)平行的方向移動(dòng)。該方向如果不校正將導(dǎo)致墨滴15從噴嘴沿著不與噴嘴底部5平面特別垂直的方向噴出。這會(huì)導(dǎo)致打印的不精確，尤其是當(dāng)某些噴嘴處于某一方向而其它噴嘴處于不同方向，通常為相反方向時(shí)。
非垂直移動(dòng)的校正能夠按照?qǐng)D8所示提供非對(duì)稱形狀的噴嘴邊緣9來(lái)達(dá)到。通常情況下，通過(guò)更靠近彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)10的末端22的噴嘴更寬并且更平坦，而遠(yuǎn)離彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的末端23的噴嘴更窄并且更尖銳。在末端23噴嘴邊緣的變窄增加了噴嘴狹窄部分的表面張力，當(dāng)墨滴從噴嘴噴出時(shí)導(dǎo)致箭頭24A所指示的指向彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的凈滴落向量力。這種力沿著與頂部6不垂直的方向推動(dòng)墨滴并且用來(lái)補(bǔ)償在墨滴噴射頂部?jī)A斜方向所產(chǎn)生的影響。
一定要注意噴嘴邊緣9加工的形狀和特點(diǎn)，因?yàn)榱己玫募庸た赡芡耆a(bǔ)償激勵(lì)過(guò)程當(dāng)中頂部6傾斜所造成的影響并沿著垂直于底部5的方向從噴嘴推動(dòng)墨滴。
如上所述，盡管噴嘴腔內(nèi)保持對(duì)墨水的背壓可以通過(guò)供墨管的粘性阻力來(lái)提供，但是也可以通過(guò)靠近噴嘴時(shí)的顯著壓縮而對(duì)移動(dòng)噴嘴噴墨提供背壓。通常情況下，如圖9和圖10所示，該結(jié)構(gòu)在基板層被提供。圖9顯示了向內(nèi)部懸掛一個(gè)或者多個(gè)擋板部件24的側(cè)壁，這些擋板部件導(dǎo)致緊靠噴嘴腔下面的開(kāi)口25的橫截面被限制。該開(kāi)口結(jié)構(gòu)可以在圖10當(dāng)中看到，在該圖當(dāng)中上部已經(jīng)拆除以便于清晰觀察(圖9所示)。本發(fā)明范例可以在開(kāi)口附近的相鄰位置允許布置移動(dòng)噴嘴噴墨所需要的輔助部件例如電源線和信號(hào)線。盡管使用有限的擋板具備這些優(yōu)點(diǎn)，但是也造成噴嘴腔添注的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)并在某些使用場(chǎng)合不適當(dāng)?shù)南拗屏舜蛴C(jī)操作的速度。
通過(guò)位于與遠(yuǎn)側(cè)端13連接的非加熱懸臂29之上的焦?fàn)柤訜釕冶?8所形成的彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要安全的固定以防止在近側(cè)端11位置焦?fàn)柤訜釕冶?8和非加熱懸臂29之間出現(xiàn)相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)向焦?fàn)柤訜釕冶?8供電。圖11顯示了帶有底部30和側(cè)部31的U形固定裝置12，每個(gè)固定裝置都帶有更低的端部，或者嵌入在基板26內(nèi)。U形彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)使端壁30具有更大的剛度以防止當(dāng)彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)端壁30相對(duì)于基板26出現(xiàn)任何彎曲或者變形。
非加熱懸臂29帶有向外伸出的前端部件32，該部件位于側(cè)壁31的凹槽33內(nèi)，可以進(jìn)一步的增強(qiáng)剛度，并且防止固定裝置27附近的非加熱懸臂29和焦?fàn)柤訜釕冶?8之間的相對(duì)移動(dòng)。
由此，彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的近側(cè)端必須安全而牢固的固定并且在固定裝置附近防止焦?fàn)柤訜釕冶酆头羌訜釕冶鄢霈F(xiàn)任何相對(duì)移動(dòng)。這樣有效增強(qiáng)了移動(dòng)噴嘴噴墨頂部移動(dòng)的效率。
權(quán)利要求
1. 噴墨打印頭包括每個(gè)噴墨打印頭都配置多個(gè)噴嘴，向待印刷的表面噴射墨滴；每個(gè)噴嘴都帶有外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶孔的頂部和墨水擋板結(jié)構(gòu)；頂部所限定的內(nèi)表面用來(lái)接觸墨水和與內(nèi)表面相對(duì)的外表面，外表面被有效連接到外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，這樣一來(lái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將頂部從待打印的表面移開(kāi)以便通過(guò)背壓來(lái)噴射墨水，該背壓至少有一部分由擋板結(jié)構(gòu)提供。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭內(nèi)每個(gè)噴嘴帶有配套噴嘴腔用來(lái)通過(guò)底板上的至少一個(gè)導(dǎo)墨管供應(yīng)墨水，噴嘴腔通過(guò)帶有周圍側(cè)壁的底部確定，同時(shí)頂部帶有垂直懸掛的周圍側(cè)壁，底部側(cè)壁和頂部側(cè)壁以可伸縮的方式重疊，其中擋板結(jié)構(gòu)是底部?jī)?nèi)的開(kāi)口，通過(guò)該開(kāi)口底板內(nèi)的導(dǎo)管與噴嘴腔相通，所指定的開(kāi)口必須足夠小以保證當(dāng)頂部向下向底部移動(dòng)時(shí)對(duì)噴嘴腔內(nèi)的墨水產(chǎn)生背壓。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭內(nèi)與上述開(kāi)口相鄰的基板用來(lái)容納輔助元件。
4.如權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭內(nèi)輔助部件包括電源線。
5.如權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭內(nèi)輔助部件包括信號(hào)線。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的噴墨打印頭包括每個(gè)噴墨打印頭都配置多個(gè)噴嘴，向待印刷的表面噴射墨滴；每個(gè)噴嘴都帶有外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)10，帶孔的頂部6和墨水擋板結(jié)構(gòu)24；頂部6所限定的內(nèi)表面用來(lái)接觸墨水和與內(nèi)表面相對(duì)的外表面，外表面被連接到外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)10上，這樣一來(lái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將頂部6從待打印的表面移開(kāi)以便通過(guò)擋板結(jié)構(gòu)24提供的至少部分背壓來(lái)噴射墨水。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1471469SQ01817758
公開(kāi)日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克, 喬治·約翰·麥克沃依, 卡 西爾弗布魯克, 約翰 麥克沃依 申請(qǐng)人:西爾弗布魯克研究有限公司