CN1106338A - 喷墨记录头和采用该记录头的记录设备 - Google Patents

Abstract

一种能够可拆下地安装在记录设备的主组件上 的喷墨记录头，包括：用于产生喷墨能量的喷射能量 产生元件；用于向该喷射能量产生元件提供电信号的 导线；与该导线相连并用于接收该电信号的电触头； 以及一条放电通路，它设置在电触头的至少一部分周 边上，并用于释放静电。

Description

本发明涉及喷墨记录头和采用该记录头的记录设备，其中记录是通过喷墨实现的。这里，“记录”的意思是在记录材料上形成诸如有具体含意的文字的任何图象或具有或不具有具体含意的任何图案；且“记录材料”不仅指纸，而且还包括OHP片、彩色滤波基底、电路基底、织物、线等等。

在一种喷墨记录方法中，被称为“墨”的记录材料的小滴通过各种方法被喷射到诸如纸的记录材料上。至于喷墨的方法，有很多种，且其中特别要注意的，是一种将热施加到液体上以产生喷射墨的力的方法。

更具体地，热的施加使液体经历了状态的改变，且液体的体积突然增大。通过如此产生力，液体通过位于记录头端部的喷射口被喷射出去。喷射的液体被淀积在记录材料上。

该喷墨记录头系统被非常有效地用在所谓“需要滴上（drop on demond）记录方法”中。另外，可以方便地制作出高密度的多喷嘴记录头，因而能高速打印出高分辨率和高质量的图象。

这种方法中所用的记录头带有用于喷射液体的喷射口、具有一个墨通道的液体喷射部分－该墨通道带有其中将用于喷射液体的小滴的热能施加到该液体上的热施加部分、和用于产生热能的能量发生元件。

该能量发生元件包括一对电极和连接在它们之间并能够产生热能的发热电阻。

在硅制成的加热器板（元件基底）1上，设置有多个发热电阻。该加热器板至少包括内装的发热电阻2。然而，也可以同时内装上用于该发热电阻的驱动元件、温度检测元件或辅加热器。

参见图2，它是带有能量发生元件等等的加热器板1的俯视图；该加热器板还包括一个用于检测记录头（墨）的温度的温度传感器6、一个用于对记录头（墨）进行加热以控制温度的辅加热器7、和引线接合片10等等。由于基底1直接与墨接触中，在基底的顶部形成有一个钽（Ta）膜20，作为抵抗墨和气蚀的保护层。钽（Ta）层20在图2中覆盖了线20b以上的整个基底区域，即除了将与外界进行电连接的接合片区域以外的所有区域。由于墨存在于墨通道和由板1和顶板构成的公共墨腔中，因而墨在线21B所限定的区域中与板1相接触。在图2中，在液体腔线21B以外设置有一个温度传感器6。

在图3中，图2的板1被设置在一个铝基板（支撑）30上，且在铝基板30上设置有一个PCB31。在该PCB31上，设置有用于外部电连接的片和用于将基底20与台33相连的连线。板1和PCB31通过引线接合（未显示）而电连接。

图4显示了包含图3所示的组件的记录头。在此例中，记录头带有一个开口34，其中设置有如图3所示的带有PCB31的铝基板。当记录头被装在打印机主组件的支架上时，PCB31上的片33与记录头之外的触头相连接。

如前所述，该喷墨记录头包括一个加热器，后一个半导体元件。与普通的IC类似，该加热器板并不是是高度耐静电的。当在喷墨记录头中出现放电时，由于瞬时施加的高电压造成的电介质断裂或由于瞬时大电流造成的导线熔化，该加热器板可能会断裂，从而使喷墨记录头不能工作。如果放电不仅限于喷墨记录头，而是还发生在记录设备的主组件中，则瞬时电流就非常大。如果该电流流过加热器板，断裂的可能性就会增大。

具体地，在近来广泛使用的一个可拆下可安装的记录头中，用户的手指会接触到记录头。考虑到这点，在如图3所示的传统喷墨记录头中，记录头的主体50带有一个用于覆盖记录头的电连接片33的板51。该保护板51覆盖着带有接触片33和与邻近喷墨出口52的未显示的加热器板相连的导线。因此，保护板51对于记录头自身或装在记录设备上的记录头来说，防止了向记录头的主体50的放电。从而避免了加热器板受到损坏。

然而，保护板51是妨碍降低成本和减小喷墨记录头的尺寸的一个因素。

另外，即使设置了保护板2，用户的手指也可能通过一个开口34而接触到PCB的端部，或者在手指接近时发生放电。特别地，近来的加热器板带有内装的移动电阻器和用于驱动发热电阻的功率晶体管等等。这进一步增加了防止静电的措施的必要。

因此，本发明的主要目的，是提供一种喷墨记录头和采用该记录头的喷墨记录设备，在这种喷墨记录头中以低成本的简单装置防止了因静电造成的损坏。

根据本发明的一个方面，提供了一种喷墨记录头，它可从记录设备的主体上拆装，并包括：用于产生用于喷墨的能量的喷射能量产生元件；用于向喷射能量产生元件提供电信号的导线；与该导线相连接的电触头，用于接收该电信号；以及，放电通路，它带有该电触头的周边的至少一部分，用于释放静电。

根据本发明的另一方面，提供了可拆下地装在记录设备的主体上的喷墨记录头，它包括：元件板，它带有用于产生喷墨能量的喷射能量产生元件和用于向该喷射能量产生元件提供电信号的导线；一个导线板，它具有用于接收电信号的电触头和用于将电触头与元件板相电连接的导线；用于支撑元件板和导线板的金属支撑；其中电触头被设置在与一个开口相连的空间中；以及，一个放电通路，它设置在开口的边缘并用于释放静电。

因此，如果例如发生了外部放电，它被放电通路所接收，从而使因此而产生的电荷通过该放电通路而向着记录设备的主组件进行再放电，因而即使发生了放电或再放电，电流也不会流过记录头。因此，记录头的功能得到了保护。

通过考虑以下结合附图对本发明的最佳实施例所作的描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更为明显。

图1是元件基底的一个例子的俯视图。

图2显示了记录头的一个例子。

图3是记录头的一个例子的立体图。

图4是根据本发明的一个实施例的喷墨头的立体图。

图5是图4的喷墨记录头的分解立体图。

图6是图4的喷墨记录头的另一分解立体图。

图7是图4的喷墨记录头的立体图，显示了一个放电通路。

图8是未采用本发明的喷墨记录头的立体图，显示了其放电通路。

图9是其中导线在端部被暴露的一例喷墨记录头的立体图。

图10是根据本发明的另一实施例的喷墨头的立体图。

图11是根据本发明的又一实施例的喷墨记录头的剖视图。

图12是根据本发明的又一个实施例的喷墨记录头的剖视图。

图13是装有根据本发明的一个实施例的喷墨头的记录设备的立体图。

图4、5和6是根据本发明的一个实施例的喷墨记录头的立体图、分解立体图和另一个分解立体图。如这些附图所示，该实施例的喷墨记录头包括固定在一个单元框12上的四个记录头13a、13b、13c和13d。记录头13a-13d中的每一个都带有用于在这些附图中向下喷墨的喷墨出口（未显示）、供墨口14a-14d、用于喷墨的喷射能量产生元件、和用于向这些喷射能量产生元件提供电信号的导线。在此实施例中，记录头13a－13d能喷射黑、青、深红和黄色的墨。这不是限定性的，且四记录头13a－13d可喷射相同颜色的墨，在这种情况下，可以实现高速记录或色调再现。色调再现也可通过在各个记录头中包含颜色相同但浓度不同的墨来实现。在带有固定的记录头13a-13d的单元框12上，固定有侧外壳15和顶外壳16。在顶外壳16上固定有一个印刷板（PCB）17。一个PWB（导线板）7带有能与顶外壳16后侧上的触头18相连的多个接触片（电连接部分）33、导线部分23和在PWB7除了与侧外壳25邻近的部分以外的周边部分上的通孔19；形成有一个放电通路35，后者围绕接触片33、导线部分23和通孔19的至少一部分。与接触片33、导线部分23和通孔19相类似，放电通路35的电阻通过镀铜、镍或金而降低。

参见图7，将描述具有这种结构的喷墨记录头50的放电通路35的功能。为了进行比较，还将描述图8的不带有放电通路的喷墨记录头111的放电。在图8中，与图4－6中相应的部件被用相同的标号表示。

在图7和8所示的喷墨记录头50中，PWB7带有一个记录头驱动导线，这是因为要与一个墨盒装在一起且因为要进行彩色打印。当静电在喷墨记录头被装在记录设备上时被放电到用于安装记录设备的记录头的支架的附近时，在没有放电通路的图8中，放电（a）从支架向PWB7中的通孔19、导线部分23、镀过的引线等等进行。由于放电（a），以静电存储的放电通过导线流入喷墨记录头。随后放电通过各个记录头单元（b,c,d）的加热器板和导线部分23或邻近主组件的导电部分的类似部件，被再放电（e）到打印设备。当作为静电存储的电荷通过所有这些记录头单元而得到再放电时，加热器板或记录头中的其他部件所能够承受的电压通常为大约3kV（放电电阻为400欧姆，且放电电容为200pF）。换言之，当放电和再放电通过支架、记录头、记录头内部和记录设备的主组件而发生时，记录头将受到损坏或破坏。如果要象在传统记录头中那样在不采用放电通路的情况下对记录头进行保护，就必须覆盖记录设备和支架的所有放电和再放电点，因而，很难用这种方法防止记录头的损坏。

另一方面，在根据本实施例的墨存储盒记录头中，放电通路35被设置在从支架至喷墨记录头的放电出现之处，且放电通路35延伸到向记录设备再放电发生之处。该放电通路具有低电阻。因此，如图7中所示，即使出现了从一个未显示的支架向记录头的放电（A），以静电形式存储的放电电荷也不流过记录头的内部，而是经放电通路22和放电通路35向着记录设备的主组件进行再放电（B，C）。利用图4所示的喷墨记录头，放电电荷被分给支架的各个点，且已经发现在2.5kV（放电电阻为400欧姆，放电电容为200pF）下未观测到记录头的异常或损坏。

在本实施例的喷墨记录头中，对记录头的内部的损坏，不仅在记录头被装在记录设备上时得到了防止，而且在运送喷墨记录头期间当出现从记录头至导电部分的再放电时也得到了防止。更具体地，放电通路围绕着接触片以及导线图案等等，以保护与记录头的内部相连的接触片和导线图案，因而即使在运送期间等等出现了再放电，电荷也只是流向放电通路，而记录头的内部不会受到损坏。

即使PWB31的镀覆引线32的切割表面延伸到板的端部，如图9所示，也可通过在镀覆引线32的相对表面的端部设备放电通路33，来防止向镀覆引线32的放电，从而可防止由于放电而对记录头造成的损坏。

图10显示了根据本发明的另一实施例的喷墨记录头。在此图中，与图4中相应的标号表示具有相同功能的元件，且为了简单起见而省略了对它们的详细描述。本实施例的喷墨记录头50不仅带有在PWB7的周边部分的放电通路35，而且带有围绕相应的接触片33的放电通路36。用于相应的接触片33的放电通路36是连续的，并与周边的放电通路36电连接。

在此实施例中，各个接触片33被放电通路36所围绕，且因而避免了向接触片33的直接放电。另外，放电通路36通过放电通路35而与记录设备的再放电点相连，因而电荷不会流入记录头的内部，且可以避免对记录头的损坏。

在前述实施例中，用于释放静电的放电通路被设置在记录头的电接触部分的周边部分上。以下的实施例涉及具有如图3所示的保护板的记录头。

图11是根据该实施例的喷墨记录头的剖视图。在凹槽34的空间中，设置了一个金属支撑（在该实施例中为铝基板）41。在该基板上，装有PCB（导线板）31，且在PCB31上设置有用于外部电连接的片33。在该传统结构中，该空间的深度（沿着该图中的横向方向）与PCB31的深度大体相同。在此例中，铝基板与开口相邻的端部向外延伸到开口34的边缘以外。另一方面，在一个传统的例子中，片33的是相同的。当诸如用户手指的充电物体接近开口34时，在此实施例中放电首先出现在铝基板30的边缘34上。即使手指进一步进入并移向片33，由于已经发生了向基板30的放电，所以不会出现向片33的放电。因此，防止了由于静电放电而向片的放电，因而能有效地防止对记录头的损坏。

图12显示了另一个实施例。在图11的实施例中，基板得到延伸以促进那里的放电。在此实施例中，在开口34的边缘设置有一个整体上金属部件34，以促进放电。金属部件38可以用铝或其他金属制成。

本发明不仅限于上述的详细结构，而是覆盖了这样的结构，借助这种结构，当喷墨记录头受到来自诸如支架等等的外界的放电时，通过设置放电通路，使这种放电被可靠接收，且再放电在不损坏记录头的功能的情况下出现在记录设备的主组件上。

该放电通路的位置最好是这样，即在安装或拆下记录头时它不与用户的手指接触，或使得将记录头时由于与墨容器或主组件接触而产生的放电向着主组件进行。另外，希望放电通路围绕接触片、导线或接触孔。

参见图13，其中显示了喷墨记录设备（IJRA）的一个例子，其上装有一个喷墨头存储盒（IJC），后者是根据本发明的一个实施例的记录头。

在此图中，120表示一个喷墨头存储盒（IJC），它带有用于将墨喷射到记录材料的记录表面上的喷嘴；该记录材料被送进到一个压纸卷筒，该压纸卷筒构成了用于送进记录材料（在本例中是纸）的送进装置。IJC120装在一个头支架（HC）116上；头支架116与一个传递来自一个驱动马达117的驱动力的驱动带118相耦合，并可滑动地被支撑在两根平行导向轴119a和119b上，以使IJC120在记录材料的整个宽度上往复运动。

126表示的是一个回收装置，它被设置在IJC120的位置路径的一端，例如在与IJC120的初始位置相对的位置上。该回收装置由马达122通过一个传送装置123进行驱动。它用盖126A盖住IJC的喷射侧，且借助回收装置中的抽吸装置或IJC120的供墨通道中的压力装置的吸墨，使墨通过喷射出口排放。这样，使在喷嘴中粘性增大的墨得到了排放，从而使喷嘴得到了清除。另外，在记录操作完成时将盖盖上，以保护IJC120。

130表示一个清除刮片，它被设置在回收装置126的一侧并起着对IJC120的喷射侧表面进行刮除的作用。该刮片是硅酮橡胶的。刮片131得到悬臂形式的支撑装置131A的支撑。与回收装置相类似，它通过传送装置123而得到马达122的驱动，以与IJC120的喷射侧表面相接触。在IJC120的记录操作期间，或在回收装置的喷射回收操作之后，该刮片以适当的时序移动到IJC120的往复路径中，从而借助IJC120的运动而将湿的凝聚物、湿的异物从IJC120的喷射侧表面上刮掉。

该记录设备包括用于向其提供用于驱动喷墨头存储盒的信号的装置。

本发明特别适用于这样的喷墨记录头和记录设备，即其中利用电热传感器、激光束等等产生的热能来造成墨的状态改变以喷射或排放墨。这是由于能够实现具有高密度象元和高分辨率的记录。

典型的结构和运行原理，最好是在美国专利第4，723，129和4，740，796号公布的。这些原理和结构适用于所谓的需要式记录系统和连续式记录系统。然而，它特别适用于需要式系统，因为该原理是这样的，即至少一个驱动信号被加到设置在液体（墨）保持片或液体通道上的电热传感器上，该驱动信号足以使温度急剧上升到核化沸点（nucleation boiling point）以外，从而由电热传感器提供热能，以在记录头的加热部分上产生薄膜沸腾，从而对应于各个驱动信号而在液体（墨）中形成气泡。借助气泡的产生、发展和收缩，液体（墨）通过喷射出口而被喷射出去，从而产生至少一个墨滴。该驱动信号最好是脉冲形式的，因为气泡的发展和收缩可以即时实现，因而能以迅速的响应喷射液体（墨）。脉冲形式的驱动信号最好是诸如在美国专利第4，463，359和4，345，262号中公布的。另外，加热表面的温度升高速率最好如美国专利第4，313，124号中所公布的。

记录头的结构可以如美国专利第4，558，333和4，459，600号中所公布的，其中加热部分被设置在一个弯曲部分，且喷射出口、液体通道和电热传感器的组合的结构最好如在上述专利中所公布的。另外，本发明适用于在日本专利申请公开第123670／1984中公布的结构，其中一个公共缝被用作多个电热传感器的喷射出口；本发明还适用于日本专利申请第138461／1984号中公布的结构，其中形成有对应于喷射部分的开口，用于吸收热能的压力波。这是由于本发明能有效地进行有把握的、高效率的记录，而不论记录头的类型如何。

本发明可适用于其中记录头被固定在主组件上的串联式记录头、与主设备相电连接并在被装到主组件上时可得到供墨的可更换片式记录头、或带有一个集成墨容器的盒式记录头。

最好提供用于预操作的回收装置和／或辅助装置，因为它们能进一步稳定本发明的效果。至于这些装置，有用于记录头的盖装置、用于记录头的清除装置、压力或抽吸装置、可以是电热传感器、一个附加加热元件或它们的组合的的预加热装置。另外，用于实现预喷射（不是用于记录操作的）也能够稳定记录操作。

至于可以安装的记录头的变化，可以是对应于单一颜色墨的单个记录头，也可以是对应于具有不同记录颜色或浓度的多种墨材料的多个记录头。本发明能有效地适用于具有以下模式中的至少一种的设备，即主要是黑色的单色模式、具有不同颜色的墨材料的多色模式和／或采用各种颜色的混合的全色模式；该设备可以是集成构成的记录单元或多个记录头的组合。

另外，在上述实施例中，墨是液态的。然而，它也可以是这样的材料，即它在室温以下是固体的，而在室温则得到液化。由于墨被控制在不低于30℃且不高于70℃的温度下以稳定墨的粘滞性从而在这种类型的通常记录设备中提供稳定的喷射，所以墨可以是这样的，即它在本发明的记录信号可被加到其他类型的墨上的温度范围内是液体。在一种这样的墨中，通过使热能消耗于墨从固态至液态的状态转变，可以防止由于该热能引起的温度上升。另一种墨材料当被留下时得到固化，以防止墨的蒸发。在这两种情况的任何一种中，记录信号的施加产生热能，墨被液化，且液化的墨可被喷射。另一种墨材料在它达到记录材料时开始固化。本发明也适用于这种通过施加热能而被液化的墨材料。

该喷墨记录设备可被用作诸如计算机等等的信息处理设备的输出端，用作与图象读取器等相结合的复印设备、或用作具有信息送出和接收功能的传真机。

如上所述，在电触头和导线周围的至少一部分，提供了放电通路。因此，即使出现了从支架或其他外部物体对主组件的放电，或即使出现了从记录头到主组件的再放电，这种放电和再放电也是通过放电通路进行的。这防止了电流在记录头的内部流过，从而保护了该头的功能。该放电通路可以以成本低而且方便地与印刷板上的接触片一起构成。因此，由于静电造成的损坏可以以方便而成本低谦的方式而得到避免。

根据本发明的另一个方面，在与一个空间相连续的开口的边缘设置了一个金属部分，该空间容纳有一个金属基板，而在该基板上设置有一个加热器板或PCB，借助后者可由该金属接收来自充电物体的放电，从而防止了向PCB上的接触片的放电，并从而防止了对加热器板的损坏。

虽然以上结合这里所公布的结构描述了本发明，但本发明并不仅限于这里给出的细节，且本申请覆盖了在改进的目的和所附权利要求书的范围之内的所有修正或改变。

Claims (9)

1、一种喷墨记录头，它能够可拆下地安装到一个记录设备的主组件上，包括：

喷射能量产生元件，用于产生喷墨能量；

用于向所述喷射能量产生元件提供电信号的导线；

与所述导线相连并用于接收该电信号的电触头；以及

一个放电通路，它被设置在所述电触头的至少一部分上并用于释放静电。

2、根据权利要求1的喷墨记录头，其中所述放电通路围绕着相应的电触头。

3、根据权利要求1的喷墨记录头，其中所述放电通路以与在一个导线板上的所述电触头类似的方式形成。

4、一种喷墨记录头，它能够可拆下地安装到一个记录设备的主组件上，包括：

一个元件板，它带有用于产生喷墨能量的喷射能量产生元件和用于向所述喷射能量产生元件提供电信号的导线；

一个导线板，它带有用于接收该电信号的电触头和用于将所述电触头与所述元件板相电连接的导线；

一个金属支撑，用于支撑所述元件板和所述导线板；

其中所述电触头被设置在与一个开口连续的空间中；以及

一个放电通路，它设置在所述开口的一个边缘上并用于释放静电。

5、根据权利要求4的喷墨记录头，其中所述放电通路由延伸到该边缘的所述支撑构成。

6、根据权利要求4的喷墨记录头，其中所述放电通路由嵌在该边缘上的一个金属构成。

7、根据权利要求1或4的喷墨记录头，其中所述喷射能量产生元件是电热传感器。

8、一种喷墨记录设备，包括：

由权利要求1－6中的任何一项所限定的喷墨喷墨记录头；以及用于送进记录材料以接收从所述记录头喷射的墨的装置。

9、一种喷墨记录设备，包括：

由权利要求1－6中的任何一项所限定的喷墨记录头；以及用于驱动所述记录头的驱动信号提供装置。

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