CN101327681A - 电磁式喷墨头 - Google Patents

Abstract

一种电磁式喷墨打印头，在喷嘴孔两侧相对设置有两信号电极，在喷嘴的另外两侧相对设置有磁体，信号电极加正向电时，喷嘴内具有较大电导率的墨水有电流通过，受到磁场对其力的作用而喷射出去；信号电极加反向电流或电流为零时，停止喷墨，从而可控在介质上形成字符或图象。本产品制造成本低、结构简单，对墨滴或墨流控制性强，耗材要求低，可高速喷射出墨滴或墨流。

Description

电磁式喷墨头

技术领域

本发明涉及一种喷出墨滴及墨流的喷墨头。通常此喷墨头用于安装在喷墨打印机中来使用。

背景技术

所谓喷墨打印机，就是通过将墨滴喷射到打印介质上来形成文字或图像。早期的喷墨打印机以及当前大幅面的喷墨打印机都是采用连续式喷墨技术，而当前市面流行的喷墨打印机都普遍采用随机喷墨技术。这两种喷墨技术在原理上是有很大差别的。

连续喷墨技术以电荷调制型为代表。这种喷墨打印原理是利用压电驱动装置对喷头中墨水加以固定压力，使其连续喷射。为进行记录，利用振荡器的振动信号激励射流生成墨水滴，并对其墨水滴大小和间距进行控制。由字符发生器、模拟调制器而来的打印信息对控制电报上电荷进行控制，形成带电荷和不带电荷的墨水滴，再由偏转电极来改变墨水滴的飞行方向，使需要打印的墨水滴飞行到纸面上，生成字符/图形纪录。不参与纪录的墨水滴由导管回收。对偏转电极而言，有的系统采用两对互相垂直的偏转电极，对墨水滴打印位置进行二维偏转型；有的系统对偏转电极采用多维控制，即多维偏转型。

这种连续循环的喷墨系统.能生成高速墨水滴，所以打印速度高，可以使用普通纸。不同的打印介质皆可获得高质量的打印结果，还易于实现彩色打印。但是，这种喷墨打印机的结构与随机式相比，比较复杂：对墨水需要加压装置，终端要有回收装置回收不参与纪录的。并且工作方式的效率不够高，而且不精确。现在采用这种技术的喷墨打印机已经极少见到。

随机式喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射，所以又称为按需式。它与连续式相比，结构简单，成本低，可靠性也高，但是，因受射流惯性的影响墨滴喷射速度低。在这种随机喷墨系统中，为了弥补这个缺点，不少随机式喷墨打印机采用了多喷嘴的方法来提高打印速度。目前，随机式喷墨技术主要有微压电式和热气泡式两大类

喷墨打印机一般多采用热气泡喷墨技术，通过墨水在短时间内的加热、膨胀、压缩，将墨水喷射到打印纸上形成墨点，增加墨滴色彩的稳定性，实现高速度、高质量打印。由于除了墨滴的大小以外，墨滴的形状、浓度的一致性都会对图像质量产生重大影响，而墨水在高温下产生的墨点方向和形状均不容易控制，所以高精度的墨滴控制十分重要。热泡式喷墨打印的原理是将墨水装入到一个非常微小的毛细管中，通过一个微型的加热垫迅速将墨水加热到沸点。这样就生成了一个非常微小的蒸汽泡，蒸汽泡扩张就将一滴墨水喷射到毛细管的顶端。停止加热，墨水冷却，导致蒸汽凝结收缩，从而停止墨水流动，直到下一次再产生蒸汽并生成一个墨滴。

微压电技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段：在喷墨操作前，压电元件首先在信号的控制下微微收缩；然后，元件产生一次较大的延伸，把墨滴推出喷嘴；在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间，元件又会进行收缩，干净利索地把墨水液面从喷嘴收缩。这样，墨滴液面得到了精确控制，每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。

微压电式喷墨系统在装有墨水的喷头上设置换能器，换能器受打印信号的控制，从而控制墨水的喷射。根据微压电式喷墨系统换能器的工作原理及排列结构可分为：压电管型、压电薄膜型、压电薄片型等几种类型。

采用微电压的变化来控制墨点的喷射，不仅避免了热气泡喷墨技术的缺点，而且能够精确控制墨点的喷射方向和形状。压电式喷墨打印头在微型墨水贮存器的后部采用了一块压电晶体。对晶体施加电流，就会使它向内弹压。当电流中断时，晶体反弹回原来的位置，同时将一滴微量的墨水通过喷嘴射出去。当电流恢复时，晶体又向后外延拉，进入喷射下一滴墨水的准备状态。

这两种方法相比，热泡式打印头制造容易，成本低，更换方便，但由于墨水在高温下易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响；另一方面由于墨水是通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，在一定程度上影响了打印质量，这都是它的不足之处。微压电打印头技术是利用晶体加压时放电的特性，在常温状态下稳定的将墨水喷出。对墨滴控制能力较强，还将色点缩小许多，产生的墨点也没有慧尾，从而使打印的图像更清晰。容易实现高精度打印质量，且微压电喷墨时无需加热，墨水就不会因受热而发生化学变化，故大大降低了对墨水的要求。另外，压电式打印头被固定在打印机中，因此只需要更换墨盒就可以了。热泡式喷墨打印机需要在每个墨盒中安装喷墨嘴：这样会增加墨盒的成本。但压电式喷墨打印机的缺点也不少，例如喷墨头制造成本高，结构复杂，而且由于压电挤压有机械因素存在，同时存在墨滴重新充进喷头的过程，所以喷嘴的喷速较慢；由于喷嘴结构的特殊性，喷嘴与介质之间的距离不能过大(一般小于0.5cm)，从而限制了介质的种类和品质；如果压电打印头被损坏或者阻塞了，整台打印机都需要维修。

发明内容

本发明目的在于提出一种制造成本低、结构简单，对墨滴或墨流控制性强，可高速喷射出墨滴或墨流的新型喷墨头。

本发明的目的是通过如下措施来达到：根据电磁泵原理，在磁场中的导电液体，通过电流，则导体将受到磁场的推力，三者方面相互垂直，推力的大小为F＝I*B。在每个喷嘴的左右两侧，设置两个信号电极，电极的设置应保证两信号电极上能通过墨水而形成导通电流；在喷嘴的另外两侧，设置有磁体，墨室中充满具有较大电导率的墨水。当信号电极输入正向的电流时，磁场对墨水起推力作用而从喷嘴中喷射而出；当信号电极输入反向的电流或电流为零时，墨水将不能从喷嘴中喷射出，如此就可以根据字符发生器，模拟及数字调制器等送过来的电流信号通过喷墨头在介质上形成字符或图形记录。

本发明使用电磁控制方式进行按需或连续式喷射墨滴或墨流，不对墨水进行加热，只有墨水本身被移动，无机械因素存在，结构简单，可利用类似于集成电路的制造技术，喷射速度快，可喷射墨滴或墨流，对墨滴及墨流的控制力强，成本低廉。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下面列举三个实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面及优点将通过结合附图详细介绍实施例而变得明显且易于接受，附图中：

图1是本发明的喷嘴部分的外部结构图

图2是本发明的喷嘴部分内部结构示意图

图3是本发明的第一实施例的A----A剖视图

图4是本发明的第二实施例的A----A剖视图

图5是本发明的第三实施例的A----A剖视图

图6是本发明改变了信号电极的位置后喷嘴部分的内部结构示意图

具体实施方式

图1为根据本发明的喷嘴部分的内部结构图，在喷嘴孔的两侧设置有磁体(2)，磁体(2)可使用永磁体或者电磁体等磁性材料，磁力线方向垂直通过喷嘴孔。

图2为根据本发明的喷嘴部分内部结构示意图，从上往下依次为喷嘴板(4)，信号电极(3)、衬底(5)。喷嘴板(4)上分布着多个喷嘴孔(1)，喷嘴孔(1)旁边设置有信号电极(3)；信号电极(3)通过导线(9)外接来自字符发生器、模拟或数字调制器传来的模拟或者数字调制信号，对喷墨头的墨滴喷射与否或墨流喷射的多寡进行控制；衬底(5)可避免各信号电极(3)之间的信号电流干扰，对信号电极(3)也起到支撑和保护作用。

图3是本发明的第一实施例的A----A剖面图，喷嘴板(4)下是信号电极(3)及起绝缘作用的绝缘层(6)，信号电极(3)下是衬底(5)，将墨室(7)靠近喷嘴孔(1)的部分分隔成对应于每个喷嘴孔(1)的小墨室(8)。由字符发生器、数字及模拟调制器而来的打印信息对信号电极(3)的电流进行调制，小墨室(8)中通电的电导率较大的墨水将受外部磁场的影响而产生推力，随着信号电流的变化，推力的大小及方向也发生变化，这样就实现了墨水的喷射及阻断。

图4是本发明的第二实施例的A----A剖面图，喷嘴板(4)下是信号电极(3)及起绝缘作用的绝缘层(6)，信号电极(3)下是衬底(5)，小墨室(8)已整合到喷嘴孔(1)。

图5是本发明的第三实施例的A----A剖面图，信号电极(3)及绝缘层(6)可通过沉积等方法附着于喷嘴板(4)上。

图6为根据本发明改变了信号电极位置的喷嘴部分的内部结构示意图，信号电极(3)位置改变后，磁体(2)的放置位置也相应的移到了喷嘴的另两侧。

本发明的喷墨头不限于打印机，也可适用于其他需要使用墨滴或墨流喷射的装置上。

尽管根据上述实施方式对本发明进行了说明，但是，显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种替换、修改和变换。上述优选实施方式仅为了说明本发明，而不是用于限定本发明的。在不违背本发明权利要求所限定的范围的情况下，对本发明可进行多种改变。

Claims (3)

1.一种电磁式喷墨头，包括喷嘴和墨室，其特征在于，喷嘴孔的两侧设置有信号电极，在喷嘴的另外两侧设置有磁体。

2.根据权利要求1所述的电磁式喷墨头，其特征在于，两信号电极相对放置。

3.根据权利要求1所述的电磁式喷墨头，其特征在于，两磁体位置相对放置。

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