专利名称：利用记录液的运动惯性的记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括打印机、绘图机之类的记录装置，其中，盛有记录液的记录液容器反复地向其形成排出口的方向移动和停止，作往复运动，在每次停止的时候，由于惯性的缘故而使记录液射出，是一种利用记录液的运动惯性的记录装置。
近来，通常广泛应用的喷墨打印法主要采用DOD(Dorp On Demand)方式，这种DOD方式由于它不要求墨滴带电或者偏转，也不需要高压，可以在大气压力下直接喷出墨滴，很容易进行记录，所以DOD方式的使用正在逐渐增加，其典型喷射原理有利用电阻的加热式喷射法，和使用压电型变换器的振动式喷射方法。
图1是说明加热式喷射方法的原理的，它的构造中具有里面藏着油墨的腔室(a1)，和从该腔室(a1)朝向 记录纸的喷射口(a2)，在该喷射口(a2)相反一侧的腔室(a1)底部，埋有使空气膨胀的电阻(a3)。
由于电阻的加热而膨胀的气泡(Bubble)将腔室(a1)内部的油墨从喷射口中挤出来，油墨便借助于这个力而喷向记录纸。
可是，由于这种加热式喷射方法要将油墨加热，会导致化学变化，存在着加热后的油墨附着在喷射口(a2)上把它堵住的现象。此外，还有发热的电阻寿命短的缺点，以及必须使用水溶性油墨而使文件的保存性能变劣的问题。
图2是说明借助于压电元件的振动式喷射方法的原理的，也有里面盛放着油墨的腔室(b1)，和从该腔室(b1)朝向被记录材料的喷射口(b2)，在对着喷射口的底部埋有压电元件(Piezo Transducer)(b3)，用以造成振动。
当腔室(b1)底部的压电元件(b3)造成振动时。油墨便借助于该振动力从喷射口(b2)中挤出来，因此，油墨是靠这种振动力喷射到被记录材料上去的。由于借助于压电元件的振动的喷射方法是不用加热的，所以具有可选择的油墨的范围广的优点，但，上述压电元件的加工很困难，特别是把压电元件埋在腔室(b1)的底部的作业非常困难，所以生产率很低。
此外，图3是说明利用磁场的磁场式喷射方法的原理的，在里面装有油墨的管子(c1)的上、下，设置了磁铁(c2)(c3)，在该管子(c1)的断面上形成喷射口(c4)，在这两个磁铁(c2(c3)之间的管子里的油墨可以通入电流。
上述管子(c1)内部的油墨由于磁铁(c2)(c3)而具有导电性，此时，如通以电流，油墨便会从喷射口(c4)向被记录的材料喷射出去。
可是，这种磁场式喷射方法存在着因为电极的腐蚀而堵住喷射口的现象，此外，还有电力消耗很大的缺点，以及选择磁性材料困难的问题。
除此之外，以上所述的现有的喷墨打印方法还有下述缺点。
即，使用上述现有方法制作成的打印机的分辨率(DPI)大约是600DPI，而不能进一步提高了。
探究其原因，是因为如图4所示，以前的那些方法中为供应油墨的腔室的直径(d1)大约是喷射口的直径(d2)的2倍以上，不可能使每一个腔室之间的间隔(d3)再小了，特别是加热式喷射方法，加热用的电阻板太靠近了会影响其他的腔室，可能导致误动作，所以间隔不能再窄了。
还有，如图4所示，现有的那些方法中有喷射口(d5)的板(d4)的厚度都做得比较厚，其理由是不使形成液滴(Droplit)的油墨喷射得太散，而且方向也不会偏斜，能够喷射到正确的目的上。
可是，由于这种喷射口的长度太长，当长时间使用时，它的内壁上会附着干了的油墨或者灰尘之类的异物，使喷射口(d5)堵住，而解决这个问题只有靠改进油墨本身的成分，不是很容易解决的问题。
因此，本发明就是为解决以往所存在的各种各样的问题而提出来的，其主要目的是提出一种全新的喷射记录液体(印刷液体)的方法，并据此提出一种新的装置，相对于记录液体喷射口的直径来说，各喷射口之间的间隔能缩小到最小，却能达到最高的分辨率(DPI)。另一方面的目的，是把上述记录液体喷射口的厚度做得很薄，不让它堵住，更进一步，提供一种更可靠的，商品的信誉更高的打印装置。
为达到上述目的，本发明的构成具有下列特征能连续地接受所供应的记录液体，并具有朝向被记录材料的喷射口的记录液容器；把这些记录液容器顺序排列起来的记录液体喷射部分；左右两侧各有一排上述记录液体喷射部分的液体室；分别使上述各记录液容器朝着被记录材料的方向作往复运动的驱动装置；在把移动的能量给了记录液容器之后，利用记录液容器停止时所产生的惯性力使记录液体的液滴喷射出去；特别是，在使记录液容器作往复运动的驱动装置中使用了电磁力。
下面，参照附图详细描述本发明的实施例。附图中图1是表示以往的加热式油墨喷射方法的例子的图；图2是表示以往的振动式油墨喷射方法的例子的图；图3是表示以往的磁场式油墨喷射方法的例子的图；图4是说明以往的方法存在的问题的断面图；图5是本发明的印刷头的构成图；图6是图5中印刷头的局部断面的放大图；图7是图5中印刷头放大的横断面图；图8是表示本发明的驱动装置的图7的局部放大断面图；图9是表示本发明的驱动装置动作状态的断面图，(A)是记录液容器后退，在记录液体中保存着位能的状态；(B)是记录液容器前进终了，记录液体借助于惯性喷射出来的状态；(C)是记录液容器再一次后退，保存着弹力的状态；图10是采用双金属的驱动装置的另一个实施例的断面图；图11是采用压电元件的驱动装置的另一个实施例的断面图；图12是采用电磁力的驱动装置的另一个实施例的断面图；图13是说明本发明的使用效果的局部的图；图14是本发明的喷射口的侧断面图；图15是本发明中的电极板的另一个实施例的断面图；图16是本发明中的电极板的另一个实施例的断面图。
本发明的实施方法为，使记录液容器朝着被记录材料方向作往复运动，在每次朝向被记录材料的运动停止的瞬间，在上述喷射口里面的记录液体由于惯性而喷出来，喷射在被记录材料上。
图5是为实施本发明的有代表性的结构的印刷头(100)的构成的示意图，图6是图5中印刷头的局部放大断面图，图7是图5中印刷头放大的横断面图。
首先，说明本发明的记录液体的容器部分。
在本发明的实施例中，是使记录液容器朝着被记录材料的方向作往复运动的，在达到正确的往复运动的前提下，把记录液容器做成杆状，借助于它的弹性使它产生摆动，从而导致往复运动，就很容易。
不过，当能正确地朝向被记录材料作往复运动时，记录液容器不一定做成杆状，也可以做成球形或者正方形。
如图5所示，上述印刷头(100)具有中央记录液体室(120)和排在上述液体室左右两侧的两排记录液体喷射部分(110)。
上述记录液体喷射部分(110)由许多记录液容器(111)组成，这些记录液容器呈长杆状，在其终端上有朝向被记录材料方向的记录液喷射口(112)。
此外，左侧的记录液体喷射部分(110)上的这些记录液容器(111)与右侧的记录液体喷射部分(110)上的这些记录液容器(111)是互相错开地排列的，以便左侧的记录液体喷射部分(110)上的这些喷射口(112)所喷射出来的记录液体与右侧的记录液体喷射部分(110)上的这些喷射口(112)所喷射出来的记录液体不致互相重叠，以提高效率。
此时，如图5和图6所示，上述记录液容器是中间空心的管体，其断面呈宽度比高度大得很多的方平板的形状，其内端最好与上述记录液体室连在一起，其带有喷射口(112)的终端做成能够挠曲摇动的。
此外，在上述记录液容器的其他实施例中，其断面形状就不是平板形的，而是圆筒形或者长径比短径大很多的椭圆形，或者多角形的。
另一方面，为了以更高的效率制造本发明所列举的记录液容器(111)，管体的内表面必须清理得非常干净，因此，要能把能清理内表面的腐蚀液装入容器内，以便容易地除去残存的异物。
为了装入这种腐蚀液，在记录液容器(111)的侧面的长度方向开了一个以上的腐蚀液孔(113)，以便从该腐蚀液孔注入腐蚀液。这种腐蚀液孔(113)的尺寸要比喷射记录液体的孔小很多，它不会影响油墨的喷射动作。
下面，说明使上述记录液容器(111)具有运动能量的驱动装置部分。
最好是利用静电力量的装置作为本发明的驱动装置，如图8所示，这种装置是在记录液容器(111)内埋设电极板，然后隔开任意的距离，在印刷头(100)中埋设另一块电极板(202)，用两者之间产生的静电力量使上述杆状的记录液容器(111)借助于本身的弹性而摆动。
为了有效地调节上述静电力量，向上述两块电极板(201)(202)中任何一块通电，即可产出静电力。
此外，对于利用静电力量来说，可以省掉两块电极板中的任何一块，并用能接受静电力量的影响的材料制作省掉电极板一侧的记录液容器。
例如，在印刷头(100)中埋设通电后能产生静电的用钨(W)制作的电极板，则可以省掉记录液容器(111)的电极板，而用镍(Ni)之类的金属材料制作记录液容器。
另一方面，在如图10所示的驱动装置的另一种实施例中，在杆状记录液容器上附着热膨胀系数不同的双金属器件(300)，当每次通入电流或加热时，就能使记录液容器(111)摆动。
即，由于双金属器件在受热时热膨胀系数大的一侧要向热膨胀系数小的一侧挠曲，此时，这种挠曲力便作用在杆状的记录液容器上。
图11所示为驱动装置的另一个实施例，在杆状记录液容器上附着一块双压电晶片形的压电元件，当通电时，就能使上述记录液容器的终端摆动。
当向压电元件(400)通电时，由于它具有体积增大的特性，在把它附着在杆状记录液容器(111)一侧的表面上，或者把它垂直地嵌在印刷头(100)与记录液容器的端头之间时，就能推拉杆状记录液容器的端头，使它摆动。
图12所示是利用电磁力的另一种驱动装置的实施例，该实施例与上述利用静电的实施例相似，但它不使用电极板，而用设置在记录液容器(111)周围的磁铁(501)(502)。当电流通入上述记录液容器(11)时，由于产生变形，就能使它作往复运动。
此时，也还是用电流来调节上述电磁力，从而调节喷射力。
下面，说明具有上述结构的本发明的记录装置的工作过程。
首先，如图8所示，通过与印刷头(100)连接的液体室(120)向记录液容器(111)供应记录液体(101)，此时，记录液体(101)借助于毛细管的抽吸作用从液体室(120)流到记录液容器(111)的终端喷射口(112)。
在此状态下，当向电极板(201)通入电流时，该电极板(201)便产生静电力，使记录液容器(111)后退，这就是图9(A)所示的状态。
这时的记录液容器(111)中储存着弹性力，而其内部的记录液体则储存着位能。
然后，切断通入电极板(201)的电流，由于电极板(201)所持有的静电力消失了，这时的记录液容器(111)便如图9(B)所示，借助于自身的弹力使终端向前摆动。在这种向前的摆动终了的时刻，其内部的记录液体(101)由于储存着惯性，便通过记录液容器(111)终端的喷射口(112)，以滴状喷射出来，附着在被记录材料上。
此后，当再度向电极板(201)通电时，再一次产生静电力，记录液容器(111)再一次后退，储存了弹力，如图9(C)所示。在这一过程中记录液体(101)还是借助于毛细管的抽吸作用连续地供入记录液容器内，以备下一次喷射。
如图15或图16所示，上述电极板(201)也可以做成台阶状的电极板(301)，或者斜线形的电极板(401)。
另一方面，在上述记录液体(101)的喷射过程中，调节记录液体(101)的喷射力的方法有如下几种预先调整记录液容器(111)的长度；加大电极板(201)与电极板(202)之间的距离，使记录液容器(111)弯曲的距离增大，以增大弹力；提高电压，以增大静电力。
如上所述，当反复地连续进行从图9(A)到9(B)，9(C)的过程时，记录液体(110)便连续地喷射出来，而且各记录液体喷射部分的每一个记录液容器(111)都可以独立地进行操纵。
如以上所详细说明的，本发明用喷射记录液体(101)的装置反复地使记录液容器作往复运动，使它内部的记录液体(101)具有了动能，当上述记录液容器(111)停止运动时，液滴便从其终端的喷射口(112)喷向被记录材料，所以即使上述喷射口(112)占据记录液容器(111)的全部宽度，也没有关系。
因此，假定图13中所示的喷射口(112)的直径(P1)和以往的其他装置中的直径一样大，那么本发明的记录液容器(111)的宽度(P2)肯定可以做得窄些，做得和喷射口(112)的直径差不多大。此外，这些记录液容器(111)可以和其他的记录液容器(111)很接近，也不会互相干涉，它们之间的间隙(P3)可以做得很小，结果是，由于各喷射口(112)之间的间隔可以很小，所以直径(P1)就能做得非常大。
另一方面，由于上述喷射口(112)用压力喷射的方法与以往的方法不同，是依靠自身所具有的动能所造成的惯性力而喷射出来的，所以，如图14所示，即使孔断面上的长度(T1)很短，也不会喷射得很散，具有能形成饱满的液滴，并且正确地喷射到被记录材料上的优点。
因此，由于本发明的喷射口(112)上不会发生被没有灰尘和水份的记录液体堵住，使喷射口变窄的情形，所以能始终保持良好的记录状态。
权利要求
1.一种利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，它由能连续接受所供应的记录液，并具有朝向被记录材料的喷射口的记录液容器；使上述记录液容器向着被记录材料方向作往复运动的驱动装置；在记录液容器获得了运动能量之后，利用在记录液容器停止运动的瞬间所产生的惯性力，把记录液的液滴喷射出去。
2.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述一个或多个记录液容器的喷射口，在记录液容器作往复运动的方向，即，朝着被记录材料的方向形成。
3.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述记录液容器呈杆状，其一端或两端固定。
4.如权利要求2所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述杆状记录液容器的喷射口在记录液容器的终端或中部形成。
5.如权利要求3所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述杆状记录液容器由中空的管子制成。
6.如权利要求3所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述记录液容器做成端面为四边形的平板状。
7.如权利要求3所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述杆状记录液容器由中空的管子形成，其内端与固定在记录装置主体上的液体室连成一体，并由其支承。
8.如权利要求7所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述记录液容器借助于毛细管抽吸作用把记录液从液体室供向喷射口方向。
9.如权利要求3所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述杆状记录液容器由一排以上横向排列的记录液体喷射部分所组成。
10.如权利要求9所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述记录液体喷射部分中所排列的记录液容器之间的间隙，能让各记录液容器都能运动。
11.如权利要求9所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述记录液体喷射部分由两排以上组成。
12.如权利要求11所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述两排以上的记录液体喷射部分中的各排的喷射口互相错开。
13.如权利要求12所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述记录液体喷射部分中的一排布置在液体室的一侧，另一排布置在液体室的相反的一侧。
14.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，使记录液容器作往复运动的上述驱动装置使得有喷射部分的杆状记录液容器的前端摇动，而记录液容器的内端是固定的，从而能作摇摆运动。
15.如权利要求14所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，利用上述作摇摆运动的记录液容器的不同长度决定它的喷射力。
16.如权利要求14所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述使记录液容器作往复运动的驱动装置的两端固定，由中部的挠曲运动使得有喷射部分的杆状记录液容器作摇摆运动。
17.如权利要求14所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述驱动装置由附着在记录液容器上的电极板，和与该电极板相对，固定在隔开某一距离处的另一电极板所构成，借助于这两块电极板的静电力使记录液容器变形，并借助于弹性而作往复运动。
18.如权利要求17所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，借助于改变电极板之间的距离，用上述静电力来调整记录液体的喷射力。
19.如权利要求17所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述静电力只在向电极板通电时才起作用。
20.如权利要求19所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，借助于改变电压的高低来改变上述静电力，以调整记录液体的喷射力。
21.如权利要求16所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，只有通电的电极板才感应出静电力，在其相反的一侧没有电极板，而用金属材料制造，以接受静电力的影响。
22.如权利要求21所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，通电的电极板装在记录液容器一侧，在它的相对的一侧用能接受静电力影响的金属材料制作。
23.如权利要求21所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，通电的电极板装在与记录液容器相对的一侧，而记录液容器一侧则用能接受静电力影响的金属材料制作。
24.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述驱动装置是附着在记录液容器上的具有不同热膨胀系数的双金属板材，当它受热时，能使有喷射口的终端摆动。
25.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述驱动装置是附着在有喷射口的杆状记录液容器的一个侧面上的双压电晶片式压电元件，利用压电元件因电压而引起的变形使记录液容器摆动。
26.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述驱动装置是设置在记录液容器周围的磁铁，当电流流过上述记录液容器中时，由于产生变形而使记录液容器作往复运动。
27.如权利要求17至23中任意一项所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述电极板呈台阶状。
28.如权利要求17至23中任意一项所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，上述电极板呈斜线状
29.如权利要求1所述的利用记录液的运动惯性的记录装置，其特征在于，在上述记录液容器的一个侧面上形成若干比记录液喷射口小的腐蚀液孔，以便由此注入处理上述记录液容器内部表面的腐蚀液。
全文摘要
本发明涉及打印机、绘图机等记录装置，目的是缩小记录液体喷射口之间的间隔，提高其分辨率，并减薄喷射口的厚度而不会使它堵塞。本发明的构成包括连续接受记录液体的供应，具有朝向被记录材料的喷射口的记录液容器；把这些记录液容器排列起来的记录液体喷射部分；左右两侧各有一排记录液体喷射部分的液体室；以及使各记录液容器作往复运动的驱动装置。当记录液容器停止运动时，记录液由于惯性而喷射出来。特别是，使用了静电力使记录液容器作往复运动。
文档编号B41J2/015GK1160640SQ9610938
公开日1997年10月1日 申请日期1996年8月7日 优先权日1996年8月7日
发明者崔海龙, 张光均 申请人:三星电机株式会社