喷墨记录头及使用这种喷墨记录头的喷墨记录设备制造技术

提供了一种喷墨记录头和使用该喷墨记录头的喷墨记录设备，其中：喷射器排列成二维矩阵的方式，降低了每个公共墨水分支通道的所需宽度，提高了喷射器的排列密度。通过层叠并粘合喷嘴板、公共墨水通道板、墨水供应板、连接通道板、压力室板、振动板和压电致动器而形成喷墨记录头。墨水供应板由低硬度的树脂薄膜制成。因为墨水供应板还起到用于多个公共墨水分支通道的空气阻尼器的作用，因此即使在每个公共墨水分支通道被造的很窄的情况下，也可以获得必要的和足够的声容以防止相邻的两个喷射器之间产生串扰。利用这种结构，喷射器的排列密度就能够很高。另外，由于不需要专用于空气阻尼器的板，因此，可以降低板的数量，进而降低制造成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种喷墨记录头及使用这种喷墨记录头的喷墨记录设备，通过使墨滴从喷嘴中喷射出来而把字符和图象记录在记录媒体上。日本专利公开说明书SHO 53-12138和日本专利申请未决公开说明书HEI 10-193587公开了一种按需滴墨型的喷墨记录头。通过在装墨水的压力室中产生压力波(声波)，喷墨记录头就可以把墨水从与压力室相连的喷嘴中喷射出来，使用机电换能器如压电致动器作为压力产生装置。附图说明图1为显示常规喷墨记录头结构的截面图。在图1中，喷嘴52用于喷射墨滴57，墨水供应通道54与压力室51相连，用于通过与墨盒(未显示)相连的公共墨水通道53把墨水提供给压力室51。压力室51的底面上覆盖着振动板55，空气阻尼器58位于公共墨水通道53之上。为了使墨滴57从与压力室51相连的喷嘴52中喷射出来，要用位于振动板55外部的压电致动器56使振动板55产生机械位移。通过振动板55的这种机械位移来改变压力室51的容积，从而在压力室51中产生压力波(声波)。利用这些压力波，压力室51中的部分墨水便通过喷嘴52喷射出来而变成墨滴57。墨滴57打在记录介质如一张纸上，由此在纸上便形成了由墨滴57形成的记录点。根据所输入的图象数据重复这种过程来形成记录点，字符和图象便被记录在了记录媒体上。在上述常规的喷墨记录头中，决定其记录速度的参数是喷嘴的数量。喷嘴的数量越多，单位时间内所能形成的点的数量也就越多，记录速度也便增加。为了达到这种要求，在普通型的喷墨记录设备中，使用了一种多喷嘴型记录头，其中多个喷墨机构(喷射器)相连接。这里，喷射器由喷嘴52、压力室51、振动板55、压电致动器56和墨水供应通道54组成。图2为显示常规多喷嘴型喷墨记录头基本结构的透视图。在图2中，墨盒67通过过滤器66与公共墨水通道63相连，多个压力室61通过墨水供应通道(未显示)与该公共墨水通道63相连，每个压力室61都提供一个喷嘴62。但是，在这种结构中，喷射器68是以一维方式排列，它的最大数目局限于100个左右，这个数量不能再增加很多了。在日本专利2806386和日本专利申请未决公开说明书HEI 10-508808中，公开了一种为了增加喷嘴的数量、而在其中将喷射器以二维矩阵方式排列的喷墨记录头。在下文中，将这种喷墨记录头称为矩阵头。图3为显示用于喷墨记录头的常规矩阵头的基本结构的透视图。在图3中，公共墨水通道由公共墨水主通道73和多个公共墨水分支通道78组成，每个公共墨水分支通道78都有6个喷射器与其相连。墨水通过过滤器76从墨盒77提供给公共墨水主通道73。这种矩阵头结构在增加喷射器的数量方面具有很大的优势，这里，每个喷射器都提供压力室71、喷嘴72、部分公共墨水分支通道78，振动板(未显示)和压电致动器(未显示)。在图3中，有6个公共墨水分支通道78，每个公共墨水分支通道78有6个压力室71，因此喷射器的总数为36。例如，当公共墨水分支通道78的数量为26，每个公共墨水分支通道78中设置10个压力室71，在该矩阵头中就能排列260个喷射器。在图3中，Pn显示了相邻的两个喷射器之间的距离，Pc显示了相邻的两个公共墨水分支通道78之间的距离。图4显示了用于喷墨记录头的常规矩阵头。在图4(a)中，显示了常规矩阵头的截面图，在图4(b)中显示了常规矩阵头的平面图。日本专利申请未决公开说明书HEI 10-508808显示了这种结构。在图4中，墨水通道A81显示了公共墨水分支通道，墨水通道B88显示了公共墨水主通道，墨水通道板89实际上由一个多层板结构形成。在图4中，喷射器由喷嘴82、压力室83、振动板87、压电致动器84和墨水供应通道85组成。图5为显示用于喷墨记录头的另一种常规矩阵头的截面图。在图5中，除了在图4中所示的结构之外，还提供了空气阻尼板99和空气阻尼器98。在图5中，还进一步显示了公共墨水分支通道91、喷嘴92、压力室93、压电致动器94、墨水供应通道95、喷嘴板96和振动板97。在上述的矩阵头中，喷射器是以二维矩阵的方式排列，由此具有增加喷嘴(喷射器)数量的优势。但是，为了实现墨水从实际矩阵头的喷嘴中的稳定喷射，必须适当地设计公共墨水通道。图6为用于喷墨记录头的常规矩阵头的等效电路。如图6所示，每个喷射器101都与一个公共墨水分支通道102相连，每个公共墨水分支通道102都与一个公共墨水主通道103相连。因此，为了防止喷射器101之间产生压力波干扰(串扰)，并且也防止增加再充填时间，在很多喷射器101同时喷墨时，有必要在每个公共墨水分支通道102上得到大的声容。这里，再充填时间是在墨滴从喷嘴中喷射出来之后在喷嘴中重新充填墨水的时间。在图6中，“m”为声质量(inertance)Kg/m4，“r”为声阻Ns/m5，“c”为声容m5/N，φ为压力Pa。另外，各个下标的意思如下“d”为驱动部分，“c”为压力室，“i”为墨水供应通道，“n”为喷嘴，“p”为公共墨水分支通道， “p’”为公共墨水主通道。根据研究，当设置公共墨水分支通道的声容使其满足条件cp＞10cn时，就有可能防止串扰的产生和再充填时间的增加。这里，cp为每个喷射器的公共墨水分支通道的声容，cn为一个喷嘴的声容。如果喷嘴的直径被定义为dnm，墨水的表面张力被定义为σN/m，那么cn可以通过等式(1)来近似。这里，在下面的公式(1)中，cn表示为Cn=πdn448σ……(1)]]>对于普通的喷墨记录头，喷嘴的直径dn为大约30μm，墨水的表面张力σ为大约35mN/m，因此cn的值为大约1.5×10-18m5/N。因此，有必要把公共墨水分支通道处的声容设置为1.5×10-17m5/N或更高。但是，很难在公共墨水分支通道处获得这样的声容值。如果公共墨水分支通道壁的硬度很高，那么公共墨水分支通道处的声容cp如下面的公式(2)所示。公式中，公共墨水分支通道的容积被定义为Wpm3，墨水的弹性模量为κPa，K为依赖于公共墨水分支通道壁的硬度的校正因数，它的值通常为大约0.3到0.7。Cp=Wpκ×K……(2)]]>如果墨水的弹性模量κ为2.2×109Pa，K为0.5，为了使cp的值为1.5×10-17m5/N或更高，公共墨水分支通道的容量Wp必须为9.9×10-9m3或更高。如果假定相邻的两个喷射器之间的距离为400μm(图3中的Pn)，公共墨水分支通道的高度为150μm，那么所需要的公共墨水分支通道的宽度为260mm或更高。也就是说，如果公共墨水分支通道壁的硬度很高，那么公共墨水分支通道的宽度就会变得很大。因此就不可能以很高的密度来排列喷射器。为了增加声容，有必要在公共墨水通道壁的一部分上提供一个空气阻尼器(参照图1中的空气阻尼器58)。但是，没有已公开的把空气阻尼器连接在矩阵头的公共墨水通道上的例子。但是，日本专利申请未决公开说明书SHO 52-49034和HEI 10-24568公开了一种类似于图2所示的多喷嘴型喷墨记录头。如果把它应用于如图4所示的常规矩阵头上，喷嘴板86就由低硬度材料制成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨记录头，具有多个压力室，这些压力室排列成二维矩阵的方式，并且连接到多个墨水供应路线上，这多个墨水供应路线又依次连接到与公共墨水主通道相连的多个公共墨水分支通道上，喷墨记录头从与所述的多个压力室相连的喷嘴中喷射墨滴，利用一种压力产生装置通过在所述的多个压力室中产生压力变化而把墨水通过多个墨水供应路线依次充填入各个压力室中，该喷墨记录头包括：多层板，其中：所述多层板至少包括：用于形成所述喷嘴的喷嘴板，用于形成所述公共墨水主通道、所述的多个公共墨水分支通道、和把所述 喷嘴与所述多个压力室依次相连的一部分连接通道的公共墨水通道板，用于形成所述墨水供应路线和一部分所述连接通道的墨水供应板，和用于形成所述的多个压力室的压力室板，其中：所述的墨水供应板还起到用于所述的多个公共墨水分支通道的空气阻尼器的作用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥田真一，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]