專利名稱：打印頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從液體中噴射質(zhì)料的裝置，更具體來講，本發(fā)明涉及這樣一種裝置其所采用的方法基本上屬于文獻WO-A-93-11866中所描述的類型，該文獻所公開的內(nèi)容結(jié)合到本文中作為參考資料。在上述的專利說明書中，例如是在打印過程中，在打印頭中實現(xiàn)顆粒的凝聚或富集，然后，凝聚的顆粒從噴射區(qū)噴射到打印基片上。
在點陣打印機的情況下，可在一行或多行中排列多個墨腔(cell)，每個墨腔中都包括一個噴射區(qū)。本發(fā)明致力于為這種裝置設計一種新型的結(jié)構(gòu)，以改善其工作并增強其可操作性，在這一點上，可參考由本申請人申請的在先專利公開文件WO-A-97-27058、WO-A-9727056、WO-A-9727057和WO-A-98-32609。
在這些在先專利說明書中，公開一種點陣打印機，在這種打印機中，在一組分隔脊板之間形成多個相鄰的墨腔。在每個墨腔中都設置有另外一個脊板，該脊板上形成有一個噴射突豎，該突豎構(gòu)成質(zhì)料的噴射區(qū)。例如在文獻WO-A-98-32609的圖2中，側(cè)蓋伸過各個墨腔的頂部，從而封閉這些墨腔的頂部。在側(cè)蓋的后方，要被輸送到打印頭中的流體被儲留在蓄液器或匯流總管中，并根據(jù)各個具體噴射區(qū)/墨腔噴射量的不同，而流入到靠近噴射區(qū)的各個單獨墨腔中。
這種打印機的噴射機理至少在部分上是屬于靜電型的，其部分地依賴于噴射區(qū)對顆粒的靜電排斥力來進行工作，從而就可能導致這樣的情況出現(xiàn)受電泳噴射機制的影響，色素顆粒(也叫著色油墨)會從某個正在執(zhí)行噴射的墨腔飛射向并不進行噴射的相鄰墨腔。另一個困難在于由于電泳作用的效果，電場中的帶電顆粒存在著撞擊到電極表面上的趨勢。雖然流體流經(jīng)這些溝槽時產(chǎn)生的剪切力會驅(qū)使顆粒遠離電極表面，但這需要剪切力能大于電泳力，且需要帶電顆粒能在其他顆粒堆積到它們上之前就已經(jīng)離開電場。為了提高打印性能和打印頭的長期可靠性，希望能減弱或消除在溝槽中流動的電泳顆粒的不利效果。為了減小電泳力的影響，在美國專利US 5754199中提出一種解決方案，在該方案中，首先將噴射執(zhí)行電極鄰近其它電極的電壓升高，從而驅(qū)使其它的油墨顆粒受電泳效應作用而移向該噴射電極。這樣作的目的對如下的事實作一些預補償即當向某噴射區(qū)施加驅(qū)動信號時，油墨顆粒會從加電的活化電極處移走。但這種解決方案會對打印速度造成限制。
根據(jù)本發(fā)明，本文設計一種用于在多個噴射區(qū)處從液體中噴射質(zhì)料的噴射裝置，該裝置包括一組溝槽，在工作中，液體經(jīng)各個溝槽流入到位于溝槽開口端的對應噴射區(qū)中、或從該噴射區(qū)中流走；布置在各個噴射區(qū)中的噴射電極，在工作中，由所述噴射電極來產(chǎn)生一個電場，從而使質(zhì)料從液體中噴射出；以及通向各噴射電極的導電路徑，用于在工作中向所述噴射電極輸送電壓，其特征在于各個溝槽之間是相互隔絕的；以及在各溝槽的基本全部長度范圍內(nèi)，所述導電路徑與所述溝槽是分隔開的。
在文獻WO97/27058所公開的打印頭設計中，在油墨溝槽的大部分長度范圍上，各溝槽之間都是相互連通的。同樣，根據(jù)該文獻中的設計，在溝槽中油墨流動路徑的全部長度上，電極都是與油墨相接觸的。這樣進行設計的后果是在油墨顆粒上作用一個電泳力，該電泳力將油墨顆粒推向噴射電極。如果所采用的流體流速足夠大，則剪切力的大小就足以防止顆粒逐漸堆積到電極結(jié)構(gòu)上。但是，采用這樣高的流速在實際應用中是不現(xiàn)實的。在本發(fā)明中，通過確保各溝槽之間相互隔絕而提供一種更好的解決方案；且在溝槽的基本全部長度區(qū)間內(nèi)，導電路徑都是與溝槽分隔開的，這樣就減小電泳力，從而只需較小的剪切力就可以避免顆粒堆積到電極上。小剪切力所需要的流動速度也相應降低。本發(fā)明同樣也實現(xiàn)US 5754199中的發(fā)明目的，但并不需要復雜的驅(qū)動信號，而該復雜驅(qū)動信號如上文所述那樣是會限制打印速度的。
借助于這樣的結(jié)構(gòu)，除了在緊鄰噴射區(qū)的位置處除外，導電路徑是與溝槽隔絕開的，該隔絕可用來減小或避免電泳效應的影響，而電泳效應會造成顆粒在溝槽壁上堆積，如果顆粒在溝槽壁上堆積，則反過來就會降低流到噴射區(qū)的質(zhì)料流量。
每個溝槽優(yōu)選是各對相協(xié)作的溝槽中的一個，成對溝槽中的一個用于向?qū)膰娚鋮^(qū)輸送液體，而另一個溝槽用于將用過的液體從該噴射區(qū)排走，因而成對溝槽具有共同的開口端。這對溝槽中的每一個都具有一個縱向軸線，這兩條軸線被設置成相互成一個角度，從而使得流體可從打印頭兩側(cè)相應地輸送到噴射區(qū)和從噴射區(qū)排走，導電路徑基本上是沿兩溝槽軸線的中央等分軸線設置的。溝槽也可以是沿一對棱柱體的邊緣形成的，其中的棱柱體與一個形成噴射區(qū)的部件是相分隔開的。
優(yōu)選的是，各個單獨溝槽之間是通過一組壁板而相互分隔開的，且優(yōu)選是用一對側(cè)蓋來封閉溝槽頂部的大部分長度而實現(xiàn)各單獨溝槽的隔絕，每個側(cè)蓋對相應一側(cè)的溝槽來說是共同的，且這對側(cè)蓋與所述壁板相接合。
在溝槽的開口端，脊板將各個噴射區(qū)相互隔開。優(yōu)選是用一些凸起來構(gòu)成噴射區(qū)，且這些凸起也是由某些脊板形成的，這些脊板位于那些將噴射區(qū)相互分隔開的脊板之間，形成噴射區(qū)的脊板上的凸起的寬度較小，且在其兩側(cè)形成位于兩分隔噴射區(qū)的脊板之間的液體流動通道。為了能使形成噴射區(qū)的脊板與分隔噴射區(qū)的脊板相互分隔開，在形成噴射區(qū)的脊板側(cè)面的至少大部分長度區(qū)間內(nèi)設置隔板，該分隔板件與形成凸起的脊板、分隔溝槽的脊板、或它們二者制成一體。脊板和分隔件優(yōu)選是由一個位于棱柱體之間的部件形成的，所述各個溝槽就形成在該棱柱體上。
借助于這樣的結(jié)構(gòu)，相比于上文中的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，各個溝槽的長度增大，且通過設置封閉各個溝槽的側(cè)蓋，實現(xiàn)各溝槽之間的流體隔絕。
優(yōu)選對分隔件進行金屬敷涂來形成引向噴射電極的導電路徑。
優(yōu)選是，每條導電路徑都這樣進行布置使得它們在工作時，在其基本全部長度范圍內(nèi)都不與流體相接觸。各條導電路徑可被設置成在工作中，僅在對應于噴射區(qū)的位置處是與流體接觸的。
下面將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個示例進行描述，在附圖中；

圖1是一個軸測視圖，其從前方的一個側(cè)面示出部分噴墨打印頭；圖2是一個也從前方觀察所得到特寫軸測圖；圖3是一個該打印頭的縱向剖視圖；圖4是一個打印頭的軸測圖，其示出連接到其兩側(cè)的支撐體；以及圖5是另一個軸測圖，其示出連接到支撐體上的側(cè)蓋。
圖1和圖2示出打印頭1上各個獨立墨腔2的結(jié)構(gòu)，各個獨立的墨腔2由分隔脊板3隔開，且每個墨腔都包括一個噴射區(qū)，其中的噴射區(qū)是由在對應脊板5的端部上形成的一個凸起4所限定，其中的脊板5基本上位于兩側(cè)形成墨腔的或分隔噴射區(qū)/墨腔的脊板3之間的中央位置處。
噴射電極7是通過在分隔墨腔的脊板3和形成凸起的脊板5的表面上選擇性地進行金屬敷涂而形成的。各個支承凸起的脊板5都與相鄰的分隔墨腔的脊板用隔板6分隔開(由于圖1和圖2是軸測透視圖，所以各個墨腔2中的隔板6在圖1和圖2中只能看到其中的一個)，各個隔板的表面也同樣進行金屬敷涂，從而形成從打印頭的后方通向?qū)獓娚潆姌O7的導電路徑或線路12(這方面內(nèi)容在圖3中表示得最為清楚)從圖1和圖2可清楚地看出，在各個墨腔的前方，脊板5是一個銳角楔形，并在其前緣上支承噴射區(qū)凸起4，如圖所示，分隔墨腔的脊板3也被制成楔形，但其錐角較大。
如圖4中所清楚表示的那樣在壁板8之間形成流體的輸送和排走溝槽11，該溝槽分別用來向墨腔2輸送流體和將流體從墨腔2中排走，并部分地形成墨腔2，各個壁板8是在一個支撐體9上整體形成的，其中的支撐體9當從打印頭的端部來觀察時基本上為三角形。壁板8被布置成與分隔墨腔的脊板5對齊，從而形成在壁板全部長度范圍內(nèi)延伸的溝槽11。圖5示出封閉壁板8之間形成的溝槽11的側(cè)蓋10。
形成噴射區(qū)的凸起4的確切形狀取決于應用條件、打印頭所要采用的流體、以及工作條件等指標。在圖示的實施例中，凸起4是簡單的三角形，或者是在脊板5前緣上形成的豎突件，但厚度是減薄的。在圖示的示例中，脊板3和5、豎突件4、隔板6、翅板8以及側(cè)蓋10都是用陶瓷質(zhì)料制成的。
應注意到通過沿打印頭(見圖3)的中央、遠離流動溝槽11地設置導電跡線或路徑，所述溝槽就與導電路徑12在其差不多整個長度上相分隔開，導電路徑與溝槽只是在噴射區(qū)相互接觸，也就是說只是在導電路徑形成電極7的位置處接觸。
對于一種溝槽寬度為100微米、且噴射電極區(qū)每側(cè)長度為10毫米的打印頭，溝槽中央處的流速一般為0.01米/秒。對于噴射電壓脈沖為1000伏量級的情況，平均起來計算，如果某個溝槽受到驅(qū)動的次數(shù)遠比其周圍溝槽多的話，則就會在噴射電極之間的油墨中產(chǎn)生強度一般為5×104V/m的電泳電場。作用在油墨顆粒上的電泳力一般將為10-13，由此引發(fā)的電泳速度將在10-5m/s左右。流經(jīng)溝槽的油墨將在顆粒上產(chǎn)生5×10-13牛頓的剪切力。由于該剪切力顯著大于電泳力，所以任何被推涌到溝槽壁面上的顆粒都會被沿溝槽流動的流體帶走。這就使得最靠近溝槽的顆粒能在約0.1秒內(nèi)通過各個電極的起始20微米長度。這一事實的意義在于由于靜電屏蔽，且因為顆粒是以約每兩秒一層的速度被推擠到電極上，顆粒否則就會在起始20微米內(nèi)沉積在電極上。在另一層顆粒敷積在電極上之前，最靠近溝槽壁面的顆粒已被卷送過電極的起始20微米長度，這樣就能消除顆粒的沉積。
權(quán)利要求
1.一種用于在多個噴射區(qū)處從液體中噴射質(zhì)料的噴射裝置，該裝置包括一組溝槽，在工作中，液體經(jīng)各個溝槽流入到位于所述溝槽開口端的對應噴射區(qū)中、或從所述噴射區(qū)流走；布置在各個噴射區(qū)中的噴射電極，在工作中，由所述噴射電極來產(chǎn)生一個電場，從而使質(zhì)料從液體中噴射出；以及通向各噴射電極的導電路徑，用于在工作中向所述噴射電極輸送電壓，其特征在于各個溝槽之間是相互隔絕的；以及在各溝槽的基本全部長度范圍內(nèi)，所述導電路徑與所述溝槽是分隔開的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射裝置，其特征在于每個溝槽都是各對相協(xié)作的溝槽中的一個，成對溝槽中的一個用于向?qū)膰娚鋮^(qū)輸送液體，而另一個溝槽用于將用過的液體從該噴射區(qū)排走，因而成對的溝槽具有共同的開口端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴射裝置，其特征在于所述成對溝槽中的每一個都具有一個縱向軸線，這兩條軸線被設置成相互成一個角度，從而使得流體從兩側(cè)相應地輸送到噴射區(qū)和從噴射區(qū)排走，所述導電路徑基本上是沿兩溝槽軸線的中央等分軸線設置的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的噴射裝置，其特征在于所述溝槽是沿一對棱柱體的邊緣形成的，所述棱柱體與一個形成噴射區(qū)的部件是相分隔開的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射裝置，其特征在于各個單獨溝槽之間是通過一組壁板而相互分隔開的，且通過封閉溝槽頂部的大部分長度而實現(xiàn)各單獨溝槽的隔絕。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴射裝置，其特征在于通過一對側(cè)蓋封閉溝槽頂部的大部分長度而實現(xiàn)各單獨溝槽的隔絕，每個側(cè)蓋對相應一側(cè)的溝槽來說是共同的，且這對側(cè)蓋與所述壁板相接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的噴射裝置，其特征在于在所述溝槽的開口端，所述脊板將各個噴射區(qū)相互隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴射裝置，其特征在于一些凸起由脊板形成，這些脊板位于那些將各個噴射區(qū)相互分隔開的脊板之間，形成噴射區(qū)的脊板上的凸起的寬度較小，且在其兩側(cè)形成位于兩分隔噴射區(qū)的脊板之間的液體流動通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴射裝置，其特征在于為了將形成噴射區(qū)的脊板與分隔噴射區(qū)的脊板相互分隔開，在形成噴射區(qū)的脊板側(cè)面的至少大部分長度區(qū)間內(nèi)設置隔板，該分隔件與形成凸起的脊板、分隔溝槽的脊板、或它們二者制成一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴射裝置，其特征在于所述脊板和分隔件是在一個位于棱柱體之間的部件上形成的，所述各個溝槽形成在所述棱柱體上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴射裝置，其特征在于對分隔件進行金屬敷涂而形成引向噴射電極的導電路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一所述的噴射裝置，其特征在于每條導電路徑都被布置成在工作時，在其大體全部長度范圍都不與流體相接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一所述的噴射裝置，其特征在于各條導電路徑被設置成在工作中，僅在對應于噴射區(qū)的位置處與流體接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于在多個噴射區(qū)(4)處從液體中噴射質(zhì)料的噴射裝置,其中的多個噴射區(qū)排列成行,噴射裝置具有一組溝槽(11),在工作中,液體經(jīng)這些溝槽流入到位于溝槽開口端的對應噴射區(qū)中、或從該噴射區(qū)流走。在各個噴射區(qū)中布置一個噴射電極(7),在工作中,由該噴射電極來產(chǎn)生一個電場,從而使質(zhì)料從所述液體中噴射出。設置通向各噴射電極的一條導電路徑(12),用于在工作中向噴射電極(7)輸送電壓。各個溝槽(11)之間是相互隔絕的;且導電路徑(12)在各溝槽的基本全部長度范圍內(nèi)都是與溝槽分隔開的。
文檔編號B41J2/06GK1382086SQ00814820
公開日2002年11月27日 申請日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月25日
發(fā)明者約翰·W·蒂佩, 蓋伊·C·F·紐科姆, 丹尼爾·R·梅斯, 菲利普·J·阿特金 申請人:唐杰Pty有限公司