利用記錄液的運動慣性的記錄裝置的製作方法

2023-05-14 19:29:51

專利名稱：利用記錄液的運動慣性的記錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括印表機、繪圖機之類的記錄裝置，其中，盛有記錄液的記錄液容器反覆地向其形成排出口的方向移動和停止，作往復運動，在每次停止的時候，由於慣性的緣故而使記錄液射出，是一種利用記錄液的運動慣性的記錄裝置。
近來，通常廣泛應用的噴墨列印法主要採用DOD(Dorp On Demand)方式，這種DOD方式由於它不要求墨滴帶電或者偏轉，也不需要高壓，可以在大氣壓力下直接噴出墨滴，很容易進行記錄，所以DOD方式的使用正在逐漸增加，其典型噴射原理有利用電阻的加熱式噴射法，和使用壓電型變換器的振動式噴射方法。


圖1是說明加熱式噴射方法的原理的，它的構造中具有裡面藏著油墨的腔室(a1)，和從該腔室(a1)朝向 記錄紙的噴射口(a2)，在該噴射口(a2)相反一側的腔室(a1)底部，埋有使空氣膨脹的電阻(a3)。
由於電阻的加熱而膨脹的氣泡(Bubble)將腔室(a1)內部的油墨從噴射口中擠出來，油墨便藉助於這個力而噴向記錄紙。
可是，由於這種加熱式噴射方法要將油墨加熱，會導致化學變化，存在著加熱後的油墨附著在噴射口(a2)上把它堵住的現象。此外，還有發熱的電阻壽命短的缺點，以及必須使用水溶性油墨而使文件的保存性能變劣的問題。
圖2是說明藉助於壓電元件的振動式噴射方法的原理的，也有裡面盛放著油墨的腔室(b1)，和從該腔室(b1)朝向被記錄材料的噴射口(b2)，在對著噴射口的底部埋有壓電元件(Piezo Transducer)(b3)，用以造成振動。
當腔室(b1)底部的壓電元件(b3)造成振動時。油墨便藉助於該振動力從噴射口(b2)中擠出來，因此，油墨是靠這種振動力噴射到被記錄材料上去的。由於藉助於壓電元件的振動的噴射方法是不用加熱的，所以具有可選擇的油墨的範圍廣的優點，但，上述壓電元件的加工很困難，特別是把壓電元件埋在腔室(b1)的底部的作業非常困難，所以生產率很低。
此外，圖3是說明利用磁場的磁場式噴射方法的原理的，在裡面裝有油墨的管子(c1)的上、下，設置了磁鐵(c2)(c3)，在該管子(c1)的斷面上形成噴射口(c4)，在這兩個磁鐵(c2(c3)之間的管子裡的油墨可以通入電流。
上述管子(c1)內部的油墨由於磁鐵(c2)(c3)而具有導電性，此時，如通以電流，油墨便會從噴射口(c4)向被記錄的材料噴射出去。
可是，這種磁場式噴射方法存在著因為電極的腐蝕而堵住噴射口的現象，此外，還有電力消耗很大的缺點，以及選擇磁性材料困難的問題。
除此之外，以上所述的現有的噴墨列印方法還有下述缺點。
即，使用上述現有方法製作成的印表機的解析度(DPI)大約是600DPI，而不能進一步提高了。
探究其原因，是因為如圖4所示，以前的那些方法中為供應油墨的腔室的直徑(d1)大約是噴射口的直徑(d2)的2倍以上，不可能使每一個腔室之間的間隔(d3)再小了，特別是加熱式噴射方法，加熱用的電阻板太靠近了會影響其他的腔室，可能導致誤動作，所以間隔不能再窄了。
還有，如圖4所示，現有的那些方法中有噴射口(d5)的板(d4)的厚度都做得比較厚，其理由是不使形成液滴(Droplit)的油墨噴射得太散，而且方向也不會偏斜，能夠噴射到正確的目的上。
可是，由於這種噴射口的長度太長，當長時間使用時，它的內壁上會附著幹了的油墨或者灰塵之類的異物，使噴射口(d5)堵住，而解決這個問題只有靠改進油墨本身的成分，不是很容易解決的問題。
因此，本發明就是為解決以往所存在的各種各樣的問題而提出來的，其主要目的是提出一種全新的噴射記錄液體(印刷液體)的方法，並據此提出一種新的裝置，相對於記錄液體噴射口的直徑來說，各噴射口之間的間隔能縮小到最小，卻能達到最高的解析度(DPI)。另一方面的目的，是把上述記錄液體噴射口的厚度做得很薄，不讓它堵住，更進一步，提供一種更可靠的，商品的信譽更高的列印裝置。
為達到上述目的，本發明的構成具有下列特徵能連續地接受所供應的記錄液體，並具有朝向被記錄材料的噴射口的記錄液容器；把這些記錄液容器順序排列起來的記錄液體噴射部分；左右兩側各有一排上述記錄液體噴射部分的液體室；分別使上述各記錄液容器朝著被記錄材料的方向作往復運動的驅動裝置；在把移動的能量給了記錄液容器之後，利用記錄液容器停止時所產生的慣性力使記錄液體的液滴噴射出去；特別是，在使記錄液容器作往復運動的驅動裝置中使用了電磁力。
下面，參照附圖詳細描述本發明的實施例。附圖中圖1是表示以往的加熱式油墨噴射方法的例子的圖；圖2是表示以往的振動式油墨噴射方法的例子的圖；圖3是表示以往的磁場式油墨噴射方法的例子的圖；圖4是說明以往的方法存在的問題的斷面圖；圖5是本發明的印刷頭的構成圖；圖6是圖5中印刷頭的局部斷面的放大圖；圖7是圖5中印刷頭放大的橫斷面圖；圖8是表示本發明的驅動裝置的圖7的局部放大斷面圖；圖9是表示本發明的驅動裝置動作狀態的斷面圖，(A)是記錄液容器後退，在記錄液體中保存著位能的狀態；(B)是記錄液容器前進終了，記錄液體藉助於慣性噴射出來的狀態；(C)是記錄液容器再一次後退，保存著彈力的狀態；圖10是採用雙金屬的驅動裝置的另一個實施例的斷面圖；圖11是採用壓電元件的驅動裝置的另一個實施例的斷面圖；圖12是採用電磁力的驅動裝置的另一個實施例的斷面圖；圖13是說明本發明的使用效果的局部的圖；圖14是本發明的噴射口的側斷面圖；圖15是本發明中的電極板的另一個實施例的斷面圖；圖16是本發明中的電極板的另一個實施例的斷面圖。
本發明的實施方法為，使記錄液容器朝著被記錄材料方向作往復運動，在每次朝向被記錄材料的運動停止的瞬間，在上述噴射口裡面的記錄液體由於慣性而噴出來，噴射在被記錄材料上。
圖5是為實施本發明的有代表性的結構的印刷頭(100)的構成的示意圖，圖6是圖5中印刷頭的局部放大斷面圖，圖7是圖5中印刷頭放大的橫斷面圖。
首先，說明本發明的記錄液體的容器部分。
在本發明的實施例中，是使記錄液容器朝著被記錄材料的方向作往復運動的，在達到正確的往復運動的前提下，把記錄液容器做成杆狀，藉助於它的彈性使它產生擺動，從而導致往復運動，就很容易。
不過，當能正確地朝向被記錄材料作往復運動時，記錄液容器不一定做成杆狀，也可以做成球形或者正方形。
如圖5所示，上述印刷頭(100)具有中央記錄液體室(120)和排在上述液體室左右兩側的兩排記錄液體噴射部分(110)。
上述記錄液體噴射部分(110)由許多記錄液容器(111)組成，這些記錄液容器呈長杆狀，在其終端上有朝向被記錄材料方向的記錄液噴射口(112)。
此外，左側的記錄液體噴射部分(110)上的這些記錄液容器(111)與右側的記錄液體噴射部分(110)上的這些記錄液容器(111)是互相錯開地排列的，以便左側的記錄液體噴射部分(110)上的這些噴射口(112)所噴射出來的記錄液體與右側的記錄液體噴射部分(110)上的這些噴射口(112)所噴射出來的記錄液體不致互相重疊，以提高效率。
此時，如圖5和圖6所示，上述記錄液容器是中間空心的管體，其斷面呈寬度比高度大得很多的方平板的形狀，其內端最好與上述記錄液體室連在一起，其帶有噴射口(112)的終端做成能夠撓曲搖動的。
此外，在上述記錄液容器的其他實施例中，其斷面形狀就不是平板形的，而是圓筒形或者長徑比短徑大很多的橢圓形，或者多角形的。
另一方面，為了以更高的效率製造本發明所列舉的記錄液容器(111)，管體的內表面必須清理得非常乾淨，因此，要能把能清理內表面的腐蝕液裝入容器內，以便容易地除去殘存的異物。
為了裝入這種腐蝕液，在記錄液容器(111)的側面的長度方向開了一個以上的腐蝕液孔(113)，以便從該腐蝕液孔注入腐蝕液。這種腐蝕液孔(113)的尺寸要比噴射記錄液體的孔小很多，它不會影響油墨的噴射動作。
下面，說明使上述記錄液容器(111)具有運動能量的驅動裝置部分。
最好是利用靜電力量的裝置作為本發明的驅動裝置，如圖8所示，這種裝置是在記錄液容器(111)內埋設電極板，然後隔開任意的距離，在印刷頭(100)中埋設另一塊電極板(202)，用兩者之間產生的靜電力量使上述杆狀的記錄液容器(111)藉助於本身的彈性而擺動。
為了有效地調節上述靜電力量，向上述兩塊電極板(201)(202)中任何一塊通電，即可產出靜電力。
此外，對於利用靜電力量來說，可以省掉兩塊電極板中的任何一塊，並用能接受靜電力量的影響的材料製作省掉電極板一側的記錄液容器。
例如，在印刷頭(100)中埋設通電後能產生靜電的用鎢(W)製作的電極板，則可以省掉記錄液容器(111)的電極板，而用鎳(Ni)之類的金屬材料製作記錄液容器。
另一方面，在如圖10所示的驅動裝置的另一種實施例中，在杆狀記錄液容器上附著熱膨脹係數不同的雙金屬器件(300)，當每次通入電流或加熱時，就能使記錄液容器(111)擺動。
即，由於雙金屬器件在受熱時熱膨脹係數大的一側要向熱膨脹係數小的一側撓曲，此時，這種撓曲力便作用在杆狀的記錄液容器上。
圖11所示為驅動裝置的另一個實施例，在杆狀記錄液容器上附著一塊雙壓電晶片形的壓電元件，當通電時，就能使上述記錄液容器的終端擺動。
當向壓電元件(400)通電時，由於它具有體積增大的特性，在把它附著在杆狀記錄液容器(111)一側的表面上，或者把它垂直地嵌在印刷頭(100)與記錄液容器的端頭之間時，就能推拉杆狀記錄液容器的端頭，使它擺動。
圖12所示是利用電磁力的另一種驅動裝置的實施例，該實施例與上述利用靜電的實施例相似，但它不使用電極板，而用設置在記錄液容器(111)周圍的磁鐵(501)(502)。當電流通入上述記錄液容器(11)時，由於產生變形，就能使它作往復運動。
此時，也還是用電流來調節上述電磁力，從而調節噴射力。
下面，說明具有上述結構的本發明的記錄裝置的工作過程。
首先，如圖8所示，通過與印刷頭(100)連接的液體室(120)向記錄液容器(111)供應記錄液體(101)，此時，記錄液體(101)藉助於毛細管的抽吸作用從液體室(120)流到記錄液容器(111)的終端噴射口(112)。
在此狀態下，當向電極板(201)通入電流時，該電極板(201)便產生靜電力，使記錄液容器(111)後退，這就是圖9(A)所示的狀態。
這時的記錄液容器(111)中儲存著彈性力，而其內部的記錄液體則儲存著位能。
然後，切斷通入電極板(201)的電流，由於電極板(201)所持有的靜電力消失了，這時的記錄液容器(111)便如圖9(B)所示，藉助於自身的彈力使終端向前擺動。在這種向前的擺動終了的時刻，其內部的記錄液體(101)由於儲存著慣性，便通過記錄液容器(111)終端的噴射口(112)，以滴狀噴射出來，附著在被記錄材料上。
此後，當再度向電極板(201)通電時，再一次產生靜電力，記錄液容器(111)再一次後退，儲存了彈力，如圖9(C)所示。在這一過程中記錄液體(101)還是藉助於毛細管的抽吸作用連續地供入記錄液容器內，以備下一次噴射。
如圖15或圖16所示，上述電極板(201)也可以做成臺階狀的電極板(301)，或者斜線形的電極板(401)。
另一方面，在上述記錄液體(101)的噴射過程中，調節記錄液體(101)的噴射力的方法有如下幾種預先調整記錄液容器(111)的長度；加大電極板(201)與電極板(202)之間的距離，使記錄液容器(111)彎曲的距離增大，以增大彈力；提高電壓，以增大靜電力。
如上所述，當反覆地連續進行從圖9(A)到9(B)，9(C)的過程時，記錄液體(110)便連續地噴射出來，而且各記錄液體噴射部分的每一個記錄液容器(111)都可以獨立地進行操縱。
如以上所詳細說明的，本發明用噴射記錄液體(101)的裝置反覆地使記錄液容器作往復運動，使它內部的記錄液體(101)具有了動能，當上述記錄液容器(111)停止運動時，液滴便從其終端的噴射口(112)噴向被記錄材料，所以即使上述噴射口(112)佔據記錄液容器(111)的全部寬度，也沒有關係。
因此，假定圖13中所示的噴射口(112)的直徑(P1)和以往的其他裝置中的直徑一樣大，那麼本發明的記錄液容器(111)的寬度(P2)肯定可以做得窄些，做得和噴射口(112)的直徑差不多大。此外，這些記錄液容器(111)可以和其他的記錄液容器(111)很接近，也不會互相干涉，它們之間的間隙(P3)可以做得很小，結果是，由於各噴射口(112)之間的間隔可以很小，所以直徑(P1)就能做得非常大。
另一方面，由於上述噴射口(112)用壓力噴射的方法與以往的方法不同，是依靠自身所具有的動能所造成的慣性力而噴射出來的，所以，如圖14所示，即使孔斷面上的長度(T1)很短，也不會噴射得很散，具有能形成飽滿的液滴，並且正確地噴射到被記錄材料上的優點。
因此，由於本發明的噴射口(112)上不會發生被沒有灰塵和水份的記錄液體堵住，使噴射口變窄的情形，所以能始終保持良好的記錄狀態。
權利要求
1.一種利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，它由能連續接受所供應的記錄液，並具有朝向被記錄材料的噴射口的記錄液容器；使上述記錄液容器向著被記錄材料方向作往復運動的驅動裝置；在記錄液容器獲得了運動能量之後，利用在記錄液容器停止運動的瞬間所產生的慣性力，把記錄液的液滴噴射出去。
2.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述一個或多個記錄液容器的噴射口，在記錄液容器作往復運動的方向，即，朝著被記錄材料的方向形成。
3.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述記錄液容器呈杆狀，其一端或兩端固定。
4.如權利要求2所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述杆狀記錄液容器的噴射口在記錄液容器的終端或中部形成。
5.如權利要求3所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述杆狀記錄液容器由中空的管子製成。
6.如權利要求3所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述記錄液容器做成端面為四邊形的平板狀。
7.如權利要求3所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述杆狀記錄液容器由中空的管子形成，其內端與固定在記錄裝置主體上的液體室連成一體，並由其支承。
8.如權利要求7所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述記錄液容器藉助於毛細管抽吸作用把記錄液從液體室供向噴射口方向。
9.如權利要求3所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述杆狀記錄液容器由一排以上橫向排列的記錄液體噴射部分所組成。
10.如權利要求9所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述記錄液體噴射部分中所排列的記錄液容器之間的間隙，能讓各記錄液容器都能運動。
11.如權利要求9所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述記錄液體噴射部分由兩排以上組成。
12.如權利要求11所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述兩排以上的記錄液體噴射部分中的各排的噴射口互相錯開。
13.如權利要求12所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述記錄液體噴射部分中的一排布置在液體室的一側，另一排布置在液體室的相反的一側。
14.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，使記錄液容器作往復運動的上述驅動裝置使得有噴射部分的杆狀記錄液容器的前端搖動，而記錄液容器的內端是固定的，從而能作搖擺運動。
15.如權利要求14所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，利用上述作搖擺運動的記錄液容器的不同長度決定它的噴射力。
16.如權利要求14所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述使記錄液容器作往復運動的驅動裝置的兩端固定，由中部的撓曲運動使得有噴射部分的杆狀記錄液容器作搖擺運動。
17.如權利要求14所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述驅動裝置由附著在記錄液容器上的電極板，和與該電極板相對，固定在隔開某一距離處的另一電極板所構成，藉助於這兩塊電極板的靜電力使記錄液容器變形，並藉助於彈性而作往復運動。
18.如權利要求17所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，藉助於改變電極板之間的距離，用上述靜電力來調整記錄液體的噴射力。
19.如權利要求17所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述靜電力只在向電極板通電時才起作用。
20.如權利要求19所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，藉助於改變電壓的高低來改變上述靜電力，以調整記錄液體的噴射力。
21.如權利要求16所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，只有通電的電極板才感應出靜電力，在其相反的一側沒有電極板，而用金屬材料製造，以接受靜電力的影響。
22.如權利要求21所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，通電的電極板裝在記錄液容器一側，在它的相對的一側用能接受靜電力影響的金屬材料製作。
23.如權利要求21所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，通電的電極板裝在與記錄液容器相對的一側，而記錄液容器一側則用能接受靜電力影響的金屬材料製作。
24.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述驅動裝置是附著在記錄液容器上的具有不同熱膨脹係數的雙金屬板材，當它受熱時，能使有噴射口的終端擺動。
25.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述驅動裝置是附著在有噴射口的杆狀記錄液容器的一個側面上的雙壓電晶片式壓電元件，利用壓電元件因電壓而引起的變形使記錄液容器擺動。
26.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述驅動裝置是設置在記錄液容器周圍的磁鐵，當電流流過上述記錄液容器中時，由於產生變形而使記錄液容器作往復運動。
27.如權利要求17至23中任意一項所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述電極板呈臺階狀。
28.如權利要求17至23中任意一項所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，上述電極板呈斜線狀
29.如權利要求1所述的利用記錄液的運動慣性的記錄裝置，其特徵在於，在上述記錄液容器的一個側面上形成若干比記錄液噴射口小的腐蝕液孔，以便由此注入處理上述記錄液容器內部表面的腐蝕液。
全文摘要
本發明涉及印表機、繪圖機等記錄裝置，目的是縮小記錄液體噴射口之間的間隔，提高其解析度，並減薄噴射口的厚度而不會使它堵塞。本發明的構成包括連續接受記錄液體的供應，具有朝向被記錄材料的噴射口的記錄液容器；把這些記錄液容器排列起來的記錄液體噴射部分；左右兩側各有一排記錄液體噴射部分的液體室；以及使各記錄液容器作往復運動的驅動裝置。當記錄液容器停止運動時，記錄液由於慣性而噴射出來。特別是，使用了靜電力使記錄液容器作往復運動。
文檔編號B41J2/015GK1160640SQ9610938
公開日1997年10月1日 申請日期1996年8月7日 優先權日1996年8月7日
發明者崔海龍, 張光均 申請人:三星電機株式會社