带有用于产生预热和点火脉冲的驱动器电路的喷墨打印机制造技术

提供有一种喷墨打印装置，包括一个打印盒，该打印盒包括至少一个电阻加热元件，该元件在至少一个带有一个喷嘴的一个墨水容纳腔室中。该装置至少进一步包括一个与上述打印盒电气耦合的驱动器电路，用于将被一个延迟时间分隔的一个预热脉冲和一个点火脉冲施加到电阻加热元件上。该预热脉冲导致该电阻加热元件加热与该加热元件邻近的部分墨水，而该点火脉冲导致该电阻加热元件在该腔室中产生一个蒸汽泡，导致一个墨滴被从该腔室的喷嘴中喷出。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
这一专利技术涉及带有一个驱动器电路的喷墨打印机，该电路用于将预热和点火脉冲施加给喷墨打印机加热元件。按需喷墨式喷墨打印机利用热能在一个充满墨水的腔室内产生一个蒸汽泡以挤出一个液滴。一个热能发生器或加热元件，通常是一个电阻器，被设置在喷嘴附近的腔室内。多个腔室，每个都设置有一个单个的加热元件，被设置在打印机的打印头中。该电阻器被分别加上一种能量脉冲，以便将墨水暂时蒸发，并形成一个气泡，挤出一个墨滴。当每滴墨水从喷嘴向记录媒体，如纸张，运动时，它最好沿着一个大体为直线的路径运动。该直线路径通常与打印头垂直。不时地会有少量的墨水聚集在一个或多个喷嘴周围的打印头的外表面上。当液滴移出喷嘴时，它们可能与这些过量的墨水接触，使它们从预定的直线运动路径转向。最好能提供一种喷墨打印机，即便墨水在打印头喷嘴周围聚集并与喷出的液滴接触，仍可以产生沿着大体为直线的路径运动的液滴。这一迫切的专利技术是针对一种喷墨打印装置，该装置将彼此间被一段延迟时间分隔的一个预热脉冲和一个点火脉冲施加到每个加热元件上。预热脉冲施加的结果是，第一数量值的热能被加到一个刚好位于加热元件表面上的薄墨水层上。这一能量在延迟时间内允许扩散或“渗”入墨水。当一个点火脉冲在延迟时间终了被加到加热元件上时，第二数量值的热能被传递给刚好在加热元件上的墨水。假定延迟时间不太长，也不太短，则第一和第二数量值的热能将导致形成一个带有增加的冲量的喷射泡。这样一个气泡导致所形成的喷射墨滴同样带有增加的冲量。然而，这一增加的冲量在很大程度上归因于速度的增加而不是液滴的质量。本专利技术的打印装置所喷射出的液滴，由于其提高了的速度，而不大可能被聚集在打印头外表面上的墨水从它们预定的直线路径转向。附图说明图1是一个根据本专利技术而制造的打印装置的部分去掉的透视图2是一个预热和点火脉冲的示意图，该脉冲被本专利技术的驱动器电路施加到一个加热元件上；图3是一个第一打印头的一部分的平面图，表示出第一平板的一部分的外表面，有一部分被部分移走的第一平板的另一部分，以及第一加热芯片一部的表面，而位于在该芯片部分上面的第一平板的一部分被完全移走；图4是沿图3中的视图线4-4截取的一个视图；图5是第二打印头的一部分在两个不同深度上的部分去掉的平面图；图6和6A-6C是模拟数据的曲线图；图7-14是数据点的图；以及图15是表示本专利技术的驱动器电路的线路示意图。参照图1，表示出一种根据本专利技术制造的喷墨打印装置10。它包括一个用于喷射第一液滴的第一打印盒20，和一个用于喷射第二液滴的第二打印盒30。打印盒20和30被支承在一个支架40上，该支架随后被滑动支承在一个导轨42上。设置有一个驱动装置44用于实现支架40沿导轨42的来回往复运动。该驱动装置44包括一个带有一个主动皮带轮44b的电机44a，和一个延伸绕过主动皮带轮44b和一个惰轮的传动皮带44c。该支架40被与传动皮带44c固定连接，以便随传动皮带44c运动。电机44a的操作实现了传动皮带44c的来回运动，并由此实现支架40和打印盒20与30的来回运动。当打印盒20与30来回运动时，它们将墨滴喷射到置于位于它们下面的纸张12上。第一打印盒20包括一个注满墨水的第一容器22和一个第一打印头24，见图3和图4，该打印头通过粘接或其它方式与容器22连接。第二打印盒30包括一个注满墨水的第二容器32和一个第二打印头34，见图5。第一和第二容器22和32最好为聚合物容器。容器22和32可以重复注入墨水。第一打印头24包括一个带有多个第一电阻加热元件52的第一加热芯片50。第一打印头24进一步包括一个第一平板54，有多个第一孔56延伸穿过该平板，形成多个第一喷嘴56a，第一尺寸的第一液滴被从该喷嘴喷射出。在所示实施例中，第一液滴是黑色的。可以通过任何已认可的技术，包括一种热压焊工艺，将第一平板54与第一芯片50相连。当第一平板54与加热芯片50被连在一起时，第一平板54的部分54a和第一加热芯片50的部分50a形成多个第一气泡室55。由容器22提供的墨水通过供墨通路58流入气泡室55。第一电阻加热元件52被设置在加热芯片50上，使得每个气泡室55仅有一个第一加热元件52。每个气泡室55都与一个第一喷嘴56a相连，见图4。第二打印头34包括一个带有多个第二电阻加热元件62的第二加热芯片56。第二打印头34进一步包括一个第二平板64，有多个第二孔66延伸穿过该平板，形成多个第二喷嘴66a。在所示的实施例中，或者是青色、洋红色，或者是黄色墨水的第二颜色的液滴通过第二喷嘴66a被喷射出去。第二液滴具有通常小于第一液滴的第二尺寸。也可以设想第一和第二液滴可能具有相同尺寸。可以将第二平板64以与将第一平板54和第一芯片50相连的相同的方式，与第二芯片60相连。当第二平板64与加热芯片60被连在一起时，第二平板64的部分64a和第二加热芯片60的部分60a形成多个第二气泡室65，见图5。由带有独立的注满墨水的腔室(未表示出)的容器22提供的青色、洋红色，及黄色的墨水，通过供墨通路68流入气泡室65。每个气泡室65仅有一个加热元件62，并且与一个第二喷嘴56a相连。根据本专利技术，第一和第二电阻加热元件52和62被分别施加被延迟时间t2分隔的预热和点火电压脉冲P1和P2，见图2。预热脉冲P1的脉冲宽度为t1，电压幅度为A，而点火脉冲P2的脉冲宽度为t3，并且在优选实施例中，电压幅度与预热脉冲P1相同。正如将在下面更为明显地讨论的一样，那些脉冲由驱动器电路70提供，见图15。在将点火脉冲施加到加热元件52和62中的一个期间，墨水加热元件的交界面温度以超过每秒100兆℃的速度升高。当墨水达到过热限度时(大约330℃)，它形核或爆炸成为蒸汽。见Robert Cornell，“热喷墨形核准则的理论和实验验证”，IS&T′s NIP12数字打印技术国际会议(1996)，这一公开包含在这里作为参考。气泡中的水蒸气具有低的扩散率，所以一旦开始形核或开始气泡生长，墨水就被基本上从加热元件上热分离。因此，一旦形核开始，就由存储在墨水中的热能供给气泡的生长，该热能即为，在蒸汽相将液体墨水从加热元件表面分离之前，由加热元件传递给墨水液态相的热能。气泡的功能是在气泡室内替代墨水，使一滴墨水被从气泡室喷嘴挤出。预热脉冲导致了一个第一数量的热能被加热元件传递给液体墨水，而点火脉冲则会引起一个第二数量的热能被加热元件传递给液体墨水。加热元件不会导致墨水被加热至其过热限度。该第一数量的能量在延迟时间内允许扩散或“渗”入液体墨水。加热元件周围的墨水层(热能已通过加热元件传入其中)在这里被定义为“热边界层”。它从0.1微米延伸至1.5微米，包括该处所包括的所有范围，并且在预热脉冲P1之后最好从刚好位于加热元件上的墨水层内大约0.7微米延伸至大约1.2微米，该边界层还从大约2.5微米延伸至大约4.0微米，包括该处所包括的所有范围，并且在预热脉冲P2之后最好为大约2.7微米至3.2微米。形成热边界层的墨水的温度高出气泡室中剩余墨水的温度超过0℃，并且最好超过大约1.0℃或更多。就在预热脉冲刚刚产生之后，加热元件上的墨水温度大于60℃，并且最好大于100℃，最佳的是大于150℃而小于250℃。在延迟时间刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨打印装置包括： 一个打印盒，包括至少一个电阻加热元件，该元件在至少一个带有一个喷嘴的一个墨水容纳腔室中；以及 一个驱动器电路，与上述打印盒电气耦合，用于将互相之间被一个延迟时间分隔的一个预热脉冲和一个点火脉冲施加到上述电阻加热元件上，上述预热脉冲导致上述电阻加热元件加热与上述加热元件邻近的墨水的一部分，而上述点火脉冲导致上述电阻加热元件在上述腔室中产生一个蒸汽泡，导致一个墨滴被从上述腔室的喷嘴喷出，与当上述电阻加热元件接收到一个单个点火脉冲时导致的液滴相比，上述墨滴的速度从大约１５％增至４０％，而质量从大约２０％增至２５％，该单个点火脉冲施加的能量，大体上等于上述预热脉冲与上述点火脉冲相加的总能量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特W康奈尔，布鲁斯D吉布森，
申请(专利权)人：莱克斯马克国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]