[發(fā)明專利]一種靜電切換的噴墨設備及其操作方法

無效

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• 申請日: 2001-09-24
• 公開（公告）號: CN1346740A
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 羅納德E·瑪魯撒克
• 申請（專利權）人: 伊利諾斯器械工程公司
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發(fā)明總體上涉及流體噴射設備，更具體地說，涉及一種噴墨設備和噴墨打印頭及其操作方法。

背景技術

噴墨打印機被稱為無沖擊型打印機，它與所打印的表面無實體接觸。如名稱“噴墨”所暗示的一樣，噴墨打印機將噴射到打印頭外面的墨水經(jīng)過大氣射到被打印的表面上。由于它能夠無接觸地在各種形狀和紋理的表面上進行打印，所以噴墨打印技術不斷用于新的應用領域，特別應用在依賴于產(chǎn)品標記、編碼、加注日期和標識的各種企業(yè)中。噴墨打印(文字和圖象)也取得了顯著的發(fā)展。

噴墨打印技術可分為兩種主要類別。一種是連續(xù)噴墨技術，根據(jù)該技術，墨流從打印機的本體通過打印頭返回到打印機本體連續(xù)地循環(huán)流動。在噴口處墨水分裂成墨滴，然后受電荷作用而偏移，以到達目標地或終止于返回部件中。另一種技術為“按需滴墨”，根據(jù)該技術，墨滴只在需要時在適當?shù)臅r候才被迫從噴口噴出。在某些情況中，通過加熱電阻器使氣泡膨脹來噴射墨水。當氣泡消失時，墨滴中斷并且該系統(tǒng)返回到其初始狀態(tài)。在其它情況中，墨水在通過在墨水中機械地誘導出體積變化而引起的壓力脈沖的作用下被噴射出。

在Howkins的美國專利No.4,459,601中披露了后一種情況中的典型的按需滴墨型噴墨打印系統(tǒng)。在Howkins中，通過與噴射腔的可動壁連通的壓電轉換器來改變噴射腔的體積。轉換器時而膨脹時而收縮以從孔中將墨水排出。在設在壓電轉換器兩端的電極上施加打印控制電壓，以誘導轉換器的膨脹和收縮運動。

一般來說，在上述Hawkins的結構中，轉換器通過粘接劑或類似物被粘附在噴射腔中的預定位置上。尤其在高質量打印機中，要求在噴墨打印頭中設計出更多的噴射墨滴的噴口。由于噴墨打印頭的尺寸是有限的，所以按密集陣列布置的轉換器必須盡可能地小。因此在具有大量噴口的高密度噴墨記錄設備的情況中，從精確度方面考慮，在轉換器的排列和將轉換器粘附在它們相應的可動壁上都有限制。介于可動壁和壓電轉換器之間的粘接劑層還會降低噴墨設備的運轉效率。

此外，傳統(tǒng)的噴墨設備對于每條通道都采用了單獨的轉換器。在每個轉換器中也必須單獨地形成一對電極。因此，為了制造這種打印頭，必須使用大量的個別零件，而且裝配該陣列也需要許多步驟。由于這些原因，迄今制造非常高密度的噴墨打印頭是不可行的。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種噴墨打印設備，該設備允許在轉換器和腔室之間可以有一定程度的非準直性而不會犧牲精確度。

本發(fā)明還有一個目的在于提供一種噴墨設備，該設備不需要在轉換器和腔室之間的物理粘接，因此提高了噴墨設備的運轉效率。

本發(fā)明還有一個目的在于提供一種噴墨設備，該設備采用普通的轉換器和腔室也能實現(xiàn)上述目的。

本發(fā)明還有一個目的在于提供一種噴墨打印頭，其中單個轉換器可以被多條通道共用，因此減少了所使用的零件數(shù)量，并簡化了噴墨打印頭制造中的組裝工藝。

本發(fā)明的這些和其它目的是通過利用靜電吸附以使噴射腔的可動壁與轉換器粘接來實現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，流體噴射設備包括流體腔和促動器。流體腔具有噴口和能夠振動以改變流體腔體積的撓性壁。促動器根據(jù)控制信號來產(chǎn)生出機械運動。撓性壁和促動器通過靜電耦合方式相連接，從而促動器的機械運動被轉換成撓性壁的振動。

本發(fā)明的上述目的也可以通過由墨水腔和促動器構成的噴墨設備來實現(xiàn)。墨水腔包括噴口、入口和撓性壁。靜電耦合方案被用來在撓性壁和促動器之間產(chǎn)生靜電粘合。因此，當促動器運動時，撓性壁變形以迫使墨水從噴口射出，并通過入口將墨水吸進。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，靜電耦合方案包括一對電極，該對電極直接或間接地安裝在促動器的邊緣以及撓性壁的外表面上。

本發(fā)明的上述目的還可以通過由多個噴射腔、至少一個運動驅動元件以及耦合控制電路構成的噴墨打印頭來實現(xiàn)。每個噴射腔具有噴口、入口和撓性壁。有多個第一靜電耦合部件，每一個都與一個撓性壁相關聯(lián)。還為至少一個運動驅動元件提供至少一個第二靜電耦合部件。耦合控制電路選擇地在所選擇的第一靜電耦合部件和至少一個第二靜電耦合部件之間產(chǎn)生靜電粘合。因此，當至少一個運動驅動元件運動時，只有那些與被選定的第一靜電耦合部件相關聯(lián)的撓性壁變形，從而迫使墨水通過它們的噴口射出并通過它們的入口吸入墨水。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，靜電耦合部件是直接或間接安裝在至少一個運動驅動元件的邊緣上以及撓性壁的外表面上的電極。