CN1426896A - 喷墨打印机的喷墨头 - Google Patents

Abstract

一种用于喷墨打印机的喷墨头，包括一个主体和多个压电模块，其中主体设置有一个具有基本为细长矩形形状的打印面。每个压电模块具有基本上为梯形的形状，并且设置有多个压电单元结构。多个压电模块沿打印面的纵向布置从而梯形的上边位于垂直于纵向的方向的中间部分。另外，多个压电模块在垂直于纵向的方向上其方向交替相对。

Description

喷墨打印机的喷墨头

发明背景

本发明涉及喷墨打印机的喷墨头，更特别地，涉及一种设置有具有多个压电装置的单位矩阵的压电元件单元的喷墨头。

通常，使用叠层式压电致动器的喷墨头已经人所共知。这种喷墨头的一个例子披露在美国专利5,402,159中，其内容包含于本文以作参考。上述专利的喷墨头中，包括多个叠层式压电片的平板形压电致动器贴附在由多个喷嘴和相应的压力室构成的空腔板上。

在日本已审查申请HEI2-4428或HEI7-67803的专利公开中，披露了具有设置有菱形的压力室的空腔板的喷墨头。

在日本专利2,752,843中，披露了一种具有和记录纸宽度一样宽度的热喷墨头。这种喷墨头构造为多个矩形打印头子部件(即压电装置单元)布置在棒式支撑件上。特别地，多个子部件沿棒式支撑件锯齿形布置，其一部分沿纸宽方向交叠。当利用打印头打印图象时，沿垂直于棒式支撑件的纵向的方向送进纸。

根据披露于日本专利2,752,843的喷墨头的结构，多个子部件沿棒式支撑件线性布置，相互隔开一定距离，并且一对线性布置的子部件沿进纸方向(即，垂直于棒式支撑件的纵向的方向)对齐，从而布置在不同行的子部件沿纵向稍微交叠。由于此结构，需要较大的空间以容纳子部件。利用上述结构，使用效率相对较高，尽管存在稍微交叠的部分。然而，由于在进纸方向上子部件的整个区域的长度较大，因此从喷墨头向纸喷墨的位置在进纸方向上加宽。这就需要喷墨位置尽可能地平，需要压辊等具有较大的直径。因此，喷墨头周围的部件，包括进纸机构，以及喷墨头自身较大，这很难使整个打印机小型化。

发明内容

本发明的优点在于可以使得喷墨头和进纸机构小型化，并且从而可以提供一种紧凑型的沿纸宽方向延伸的喷墨头。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于喷墨打印机的喷墨头，它设置有一个主体和多个压电模块，其中主体设置有一个具有基本为细长矩形形状的打印面。每个压电模块具有基本上为梯形的形状，并且设置有多个压电单元结构。多个压电模块沿打印面的纵向布置从而梯形的上边位于垂直于纵向的方向的中间部分。另外，多个压电模块在垂直于纵向的方向上其方向交替相对。

利用该结构，能够使得喷墨头小型化，并且从而可以减小喷墨头和喷墨打印机所用的进纸机构所占用的空间。

可选地，梯形可以以如下方式形成：由底边以及连接上边的一侧和底边的一侧的第一侧边所形成的第一角度不同于由底边以及连接上边的另一侧和底边的另一侧的第一侧边所形成的第二角度。

在一种具体情况下，第一角度可以大于第二角度，并且多个压电模块可以在打印面上布置为所布置的多个压电模块的终止边是第一侧边。

利用这种布置，提高了压电结构的使用效率。

可选地，至少两个毗邻的压电模块可以布置为其第二侧边相互面对并相互之间隔开预定距离。

另外可选地，主体可以限定有多个位于对应于多个压电单元结构的位置的压力室，以及墨水经由其供应给多个压力室的歧管。歧管可以包括第一歧管和第二歧管，位于由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的区域。这种情况下，第一歧管和第二歧管可以在由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的区域内隔开预定的距离。

利用这种布置，歧管能够供应足够量的墨水并且还具有足够的机械刚性。

另外可选地，喷墨头可以包括墨水入口，经由该入口墨水向喷墨头供应，墨水入口布置在对应于由三个毗邻的压电模块包围的区域的部分。

在一种具体情况下，所有的梯形可以是同样的。因此，可以简化压电模块的生产过程，这降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的喷墨头的主体的一部分的分解透视图；

图2是喷墨头的主体的主要部分的放大截面图；

图3是主体的一部分和压电单元的一部分的分解图；

图4是实施例所述的喷墨头的俯视图；

图5是实施例所述的喷墨头的仰视图；

图6是示意表示喷墨头的墨水通道的透视图；以及

图7是用于喷墨头的压电单元的放大平面图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的一个优选实施例。

首先，说明本发明的一个实施例所述的喷墨头的主体。

图4是该实施例所述的喷墨头1的俯视图。喷墨头1用于喷墨打印机中，它根据图象数据通过喷射墨水在记录纸上记录图象。喷墨头1具有一个主体8，主体8具有细长的基本为矩形的形状。在由主体8确定的打印面8a上，布置有多个梯形的压电模块18。

图7是喷墨模块18以及毗邻的喷墨模块18的一部分的放大平面图。图3是主体8的一部分和压电模块18的一部分的分解图。

图2是主体8和压电模块18的主要部分的放大截面图。

图1是本发明的实施例所述的主体8和喷墨模块18的一部分的分解透视图。

如图1所示，主体8包括多个金属层，它们相互迭放。特别是，主体8包括具有基本为矩形的形状的较薄的平板，从底层起，它们是喷嘴板9、盖板10、第一歧管板11、第二歧管板12、第三歧管板13、供应板14、带孔板15、基板16和空腔板17。这九块板层迭在一起并利用粘接剂粘接起来。在空腔板17上有一个梯形压电单元18，下文将详细说明它并表示在图1和3中。

在喷嘴板9上，如图1和2所示，形成有多个用于喷墨的小直径喷嘴9a。喷嘴9a的间距对应于600dpi的打印分辨率确定。

图5是该实施例所述的喷墨头1的仰视图。从喷墨头1的底部看，喷嘴板9如图5所示外露。由于所述多个喷嘴9a很小，在图5中忽略其表示以便简化。

在盖板10上，形成有多个分别连通于所述多个喷嘴9a的通孔10a(见图1和2)。通孔10a用作墨水通道的一部分。

在第一歧管板11上，形成有多个分别连通于所述多个小直径通孔9a的通孔11a，以确定墨水通道的一部分。在第一歧管板11上，确定有一个从墨水入口17a(见图4)引导墨水的墨水通道11b(见图1和2)。需要指出的是主体的结构将对照于一个喷嘴9a加以描述以便于简化说明，尽管如上所述，具有多个墨水通道11b以及将在下文说明的设置在主体8上的其他部件。

在第二歧管板12上，形成有多个分别连通于所述多个通孔11a的小直径通孔12a(见图1和2)。在第二歧管板12上，在对应于墨水通道11b的位置，确定有墨水通道12b(见图2)。

在第三歧管板13上，形成有多个分别连通于所述多个通孔12a的小直径通孔13a。在第三歧管板13上，在对应于墨水通道12b的位置，确定有墨水通道13b(见图2)。具有三个墨水通道11b、12b和13b(见图1和2)，用作歧管MN，墨水经由它供应给喷墨头1。歧管MN的深度和宽度确定为可以供应预定(足够)量的墨水。

在供应板14上，形成有多个分别连通于所述多个通孔13a的小直径通孔14a。在供应板14上，在对应于墨水通道13b的位置，确定有墨水通道14b(见图2)。

在带孔板15上，形成有多个分别连通于所述多个通孔14a的小直径通孔15a。在带孔板15上，在对应于墨水通道14b的位置，确定有通孔15b。通孔15b连通于一个狭窄通道15c(见图1、2和6)。在相对于狭窄通道15c和通孔15b相反的位置，形成有另一个通孔15d。

在基板16上，形成有多个分别连通于所述多个通孔15a的小直径通孔16a(见图1和2)。另外，在基板16上，形成有多个通孔16b(见图1和2)，从狭窄通道15c供应的墨水流经该通孔16b。

在空腔板17上，如图2、3和6所示，多个基本为菱形的压力室17a布置成矩阵。

图6是示意表示喷墨头1的墨水通道的透视图。如图6所示，每个压力室17a的一个锐角角部17a1连通于通孔16b以将墨水引入压力室17a内，并且另一个锐角角部17a2连通于通孔16a以将墨水排放到喷嘴9a。当布置有多个压力室17a时，如图3所示，锐角角部17a1和17a2位于毗邻的压力室17a的锐角角部之间。因此，基本为菱形的压力室17a可以高密度布置。

如上所述，梯形的压电模块18粘附在空腔板17上。对于每一个压电模块18，布置有多个压电单元结构18a(见图3)。每个压电单元结构18a的形状对应于压力室17a的形状，并且形成为具有基本为菱形的形状。压电单元结构18a相比于压力室17a的大小稍微小一些。该多个压电单元结构18a相对于所述多个压力室17a一一对应，并且能够分别向压力室17a内的墨水施加足够的压力以便于喷射。

压电单元结构18a的锐角角部位于毗邻的压电单元结构18a的锐角角部之间，因此，它们可以高密度布置。如图3所示，每个压电单元结构18a的锐角角部形成为箭头形状，用作压电单元结构18a的电极。

主体8具有多个压力室17a，其中压力室17a如图3所示那样形成在对应于压电单元结构18a的位置。主体8进一步包括歧管MN用于向每个压力室17a供应墨水，以及连通于歧管MN并且从墨水容器(未示)向歧管MN引入墨水的墨水入口17b。也就是说，墨水从墨水容器送到由墨水通道11b、12b和13b构成的歧管MN。

墨水从歧管MN经由通孔14b、通孔15b、狭窄通道15c、通孔15d以及通孔16b供应给压力室17a。当压电单元结构18a施加有驱动电压时，它们变形以增大每个压力室17a的体积，从而，每个压力室17a内的墨水流经通孔16a、15a、14a、13a、12a、11a和10a，并且从喷嘴9a喷射。

喷墨头1构造为在主体8上具有细长矩形表面的打印面8a，并且多个(图4中为12个)压电模块18沿主体8的纵向布置，每个压电模块设置有多个压电单元结构18a。主体8是一个线性头，其纵向长度至少是记录纸的宽度。记录纸沿垂直于打印面8a的中心线LO(见图4)的方向送进，为此目的，在主体8的两侧设置有一对送进辊R1和R1(见图5)。

如图7所示，每个压电模块18具有梯形形状。压电模块18布置为梯形的的上边19a位于中心线LO侧，而底边19b在外侧。毗邻的压电模块18方向相反，因此，该多个压电模块18交替地反向。

如图7所示，每个压电模块18具有一个上边19a、一个底边19b、一个连接上边19a的一端和底边19b的一端的第一斜边19c、以及一个连接上边19a的另一端和底边19b的另一端的第二斜边19d。在毗邻的压电模块18之间，第一斜边19c相互面对，并且第二斜边19d相互面对。

如图7所示，形成在底边19b和第一斜边19c之间的第一角度A1与形成在底边19b和第二斜边19d之间的第二角度A2不同。在如图7所示的结构中，第一角度A1大于第二角度A2。

如图4所示，所有的压电模块18具有相同的形状。因此，当它们焙固成型时，只需一种模具就足够了，这降低了生产成本。

压电模块18交替地布置在中心线LO的两侧，并且中心线LO两侧的模块在宽度方向(即垂直于中心线LO的方向)上交迭。因此，喷墨头1的宽度可以作的较小，这有助于使打印机小型化。

另外，如上所述，压电模块18的形状不是沿喷墨头1的纵向对称，并且第一角度A1大于第二角度A2。

如在下文将说明的，需要在第二斜边19d和毗邻的压电模块18的相对侧之间形成有一定的空隙。即使设置有该空隙，喷嘴9a沿打印面8a的纵向(即垂直于进纸方向的一个方向)在成型有空隙的部分上的布置间距与没有空隙的部分上的布置间距相同，也就是说，喷嘴9a的分布作为整体保持。

另外，空隙确定为为如图7所示并将在下文详细说明的第一歧管MN1和第二歧管MN2提供足够的空间。

如上所述，一方面，喷嘴9a应当在打印面8a的整个长度上按照固定的间距布置，另一方面，应当在毗邻的压电模块18的斜边19d之间提供有足够的空隙。为了满足这两方面的要求(即间距和空隙)，第二角度A2作得较小。而在毗邻的压电模块18的第一斜边19c之间，不需要这种空隙。

因此，第一角度A1可以较陡(即大)。利用该结构，如果压电模块18的第一斜边19c位于主体8沿其纵向的两端处，压电模块18的纵向长度相比于第一角度A1和第二角度A2一样小的情况可以得以减小。从而，可以缩短主体8的纵向长度。

另外，墨水通道17b如图7所示也应当设置在由压电模块18包围的区域内，下文将详细说明。为了提供足够的空间以布置墨水通道17b，优选地压电模块18的梯形的侧边具有较大的角度。

根据该实施例，利用上述结构，对于具有一个有限的纵向长度的主体8，相比于第一角度A1等于第二角度A2(即第一角度A1和第二角度A2一样小)的情况可以设置更多的压电模块18，同时能够提供用以布置墨水通道17b的足够的空间以及毗邻的压电模块18的第二斜边19d之间的足够的空隙。因此，根据上述结构，使用效率得以提高。

在打印面8a上，梯形的压电模块18布置为毗邻的压电模块18的第二斜边19d相互靠近。这样，毗邻的压电模块18可以沿横向于中心线LO的方向布置，在其间具有预定距离。利用这种结构，在每个压电模块18的端部，压电单元结构18a可以沿中心线LO以对应于大约600dpi的打印分辨率的密度(下文中将称之为标准密度)布置。

如图7所示，以及如上简述，第一斜边19c面对毗邻的压电模块18的同一边19c。类似地，第二斜边19d面对毗邻的压电模块18的同一边19d。图7中，毗邻的压电模块18的第二斜边19d隔开距离L1。由于压电模块18的梯形如上所述构造，该多个压电模块18布置保持一个足够的距离L1，并且进一步可以减小从一个压电模块18的上边到毗邻的压电模块18的底边的距离L2。这样，减小了在打印机内由打印头1占据的空间以及进纸机构在进纸方向上占据的空间。当然，在这种情况下，喷墨头1本身的宽度也得以减小，这有助于使喷墨打印机小型化。

毗邻的压电模块18可以布置为其斜边19c(或19d)相互靠近。利用这种布置，毗邻的压电模块18沿中心线方向的长度在垂直于中心线LO的方向上部分交迭(应当指出模块18并非实际交迭)。这样，在毗邻的压电模块18的边界，压电单元结构18a可以沿中心线LO的方向按照标准间距(例如对应于600dpi的打印分辨率的间距)不中断地布置。当然，斜边19c(或19d)越靠近，喷墨头1的宽度越小，这有助于使喷墨头1小型化。

当布置多个压电模块18时，如果压电单元结构18a均匀分步在垂直于中心线LO的方向上，由于压电模块18的梯形形状，不能使用压电模块18的最外边的部分18c(见图4)。

如图4和7所示，毗邻的压电模块18的斜边19c在垂直于中心线LO的方向上交迭。当进行打印操作时，毗邻的压电模块18的压电单元结构18a结合使用以获得对应于600dpi的打印分辨率的标准间距。对于最外边的压电模块18的最外边的部分18c，没有与其结合使用的毗邻的压电模块18。因此，不能使用最外边的部分18c。

由图4可见，如果斜边19d位于压电模块18的最外边部分，那么最外边的部分18c相比于斜边19c位于最外边的部分18c的情况，最外边的部分18c更大。通过如图4所示将第一斜边19c设置在最外边的部分18c，压电模块18的使用效率得以提高。也就是说，利用该结构，被浪费的压电单元结构18a的数量减小。换句话说，提高了压电模块18的使用效率。

另外，当第一斜边19c设置在最外边的压电模块18的最外边，压电单元结构18a相对于喷墨头1的纵向长度的分摊比例较小。

在以上的情况中，当压电模块18布置在细长的矩形表面的打印面8a上时，由一个压电模块18的上边19a以及与这一个压电模块18毗邻的压电模块18的第一和第二斜边19c和19d确定一个空间。在由这三条线19a、19c和19d确定的空间LL内，其中该空间在每个上边19a的上侧(或下侧)上，如图7所示设置有两个墨水入口17b。

如图7所示，从图的右手侧延伸的歧管MN(即墨水通道11b、12b和13b)沿中心线LO延伸。从右手侧延伸的歧管MN的延伸方向基本上垂直于第一斜边19c。从图的左手侧延伸的第二歧管MN2形成一个平缓的曲线以便减小对墨水流的阻力并且随后沿平行于中心线LO的方向延伸。

第二歧管MN2向表示在图7的左上部分的压电模块18供应墨水。

从墨水入口17b的左手侧延伸的第一歧管MN1形成一个平缓的曲线并且随后沿基本平行于中心线LO的方向延伸。

第一歧管MN1向位于图7的三个中的中间的压电模块18供应墨水。如图7所示，第一歧管MN1分叉到压电模块18上的两个通道内。

从表示在图的右下部分的墨水入口17b延伸的歧管MN3沿基本平行于中心线LO的方向延伸。第三歧管MN3的延伸方向基本上垂直于压电模块18的第一斜边19c。

如图7所示，第一和第二歧管MN1和MN2在毗邻的压电模块18的第二斜边19b之间的部分隔开距离L4。

经墨水入口17b供应的墨水通过第一和第二歧管MN1和MN2导向压力室17a。因此，其优点在于，由于第一和第二歧管MN1和MN2隔开距离L4，通过确保喷墨头1本身的机械刚性可以向每个压力室17a提供足够量的墨水。应当指出，由于第二边19b是斜边，斜边19b可以隔开足够远以获得必要的刚性，并且没有必要将毗邻的压电模块18在中心线LO的方向过分隔开。也就是说，利用上述结构，可以使得喷墨头小型化而不会降低其刚性。因此，喷墨头很难变形，并且可以获得较高的喷墨液滴陷入(land-in)精度。

如上所述，喷墨头1构造为多个压电单元结构18a布置在具有压电元件布置面8a的主体8上。面8a构造为细长矩形形状。每个压电模块18具有梯形形状。压电模块18布置为梯形的上边靠近面8a的中心线LO，并且布置为交替地反向。利用这种布置，可以缩短从压电模块18的上边到毗邻的压电模块18的下边的距离。因此，可以减小喷墨头1和送进辊R1之间在进纸方向的距离L3。从而，打印机用于容放喷墨头1和送进辊R1的空间可以作得更小。

应当指出本发明并不局限于上述结构，并且可以以各种方式进行修改而不脱离本发明的宗旨。

例如，在上述的实施例中，在主体8上设置有十二行压力室17a。但是，可以修改为四、八或其他数目的行。另外，压电元件布置面18a的数量不必局限于12个，也可以使用其他的数量。

在上述的实施例中，压电单元结构18a按照对应于600dpi的打印分辨率的间距布置。本发明不需局限于这一分辨率，压电单元结构18a可以按照对应于不同打印分辨率的间距布置，例如300dpi的分辨率。

在上述的实施例中，喷墨头1的长度基本与记录纸的宽度一样，并且记录纸沿垂直于喷墨头1的纵向的方向送进。应当指出这种结构只是一种示例结构，可以以各种方式修改。

在上述的实施例中，每个压力室17a具有基本为菱形的形状。然而，也可以使用另外的形状。

根据上述实施例，提供一种用于喷墨打印机的喷墨头，它设置有一个主体和多个压电模块，其中主体设置有一个具有基本为细长矩形形状的打印面。每个压电模块具有基本上为梯形的形状，并且设置有多个压电单元结构。多个压电模块沿打印面的纵向布置从而梯形的上边位于垂直于纵向的方向的中间部分。另外，多个压电模块在垂直于纵向的方向上其方向交替相对。

利用该结构，能够使得喷墨头小型化，并且从而可以减小喷墨头和喷墨打印机所用的进纸机构所占用的空间。

在一种特别的情况中，所有的梯形可以是一样的。因此，可以简化压电模块的生产过程，这降低了生产成本。

可选地，梯形可以以如下方式形成：由底边以及连接上边的一侧和底边的一侧的第一侧边所形成的第一角度不同于由底边以及连接上边的另一侧和底边的另一侧的第一侧边所形成的第二角度。

在一种具体情况下，第一角度可以大于第二角度，并且多个压电模块可以在打印面上布置为所布置的多个压电模块的终止边是第一侧边。

利用这种布置，提高了压电结构的使用效率。

可选地，至少两个毗邻的压电模块可以布置为其第二侧边相互面对并相互之间隔开预定距离。

另外可选地，主体可以限定有多个位于对应于多个压电单元结构的位置的压力室，以及墨水经由其供应给多个压力室的歧管。歧管可以包括第一歧管和第二歧管，位于由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的区域。这种情况下，第一歧管和第二歧管可以在由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的区域内隔开预定的距离。

另外可选地，喷墨头可以包括墨水入口，经其向喷墨头供应墨水，墨水入口布置在对应于由三个毗邻的压电模块包围的区域的部分。

Claims (10)

1.一种用于喷墨打印机的喷墨头，包括：

一个主体，它设置有一个具有基本为细长矩形形状的打印面；

多个压电模块，每个所述压电模块具有基本上为梯形的形状，每个所述压电模块设置有多个压电单元结构；

其中，所述多个压电模块沿所述打印面的纵向布置，从而梯形的上边位于垂直于纵向的方向的中间部分，所述多个压电模块在垂直于纵向的方向上其方向交替相对。

2.如权利要求1所述的喷墨头，所述梯形以如下方式形成：由底边以及连接上边的一侧和底边的一侧的第一侧边所形成的第一角度不同于由底边以及连接上边的另一侧和底边的另一侧的第一侧边所形成的第二角度。

3.如权利要求2所述的喷墨头，其特征在于，第一角度大于第二角度，以及所述多个压电模块在所述打印面上布置为所布置的多个压电模块的终止边是第一侧边。

4.如权利要求3所述的喷墨头，其特征在于，至少两个毗邻的压电模块布置为其第二侧边相互面对并相互之间隔开预定距离。

5.如权利要求3所述的喷墨头，其特征在于，所述主体限定有：

多个位于对应于所述多个压电单元结构的位置的压力室；以及

墨水经由其供应给所述多个压力室的歧管；

其中，所述歧管包括第一歧管和第二歧管，位于由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的区域，

所述第一歧管和第二歧管在由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的所述区域内隔开预定的距离。

6.如权利要求2所述的喷墨头，其特征在于，至少两个毗邻的压电模块布置为其第二侧边相互面对并相互之间隔开预定距离。

7.如权利要求6所述的喷墨头，其特征在于，第一角度大于第二角度，以及所述多个压电模块在所述打印面上布置为所布置的多个压电模块的终止边是第一侧边。

8.如权利要求7所述的喷墨头，其特征在于，所述主体限定有：

多个位于对应于所述多个压电单元结构的位置的压力室；以及

墨水经由其供应给所述多个压力室的歧管；

其中，所述歧管包括第一歧管和第二歧管，位于由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的区域，

所述第一歧管和第二歧管在由毗邻的两个压电模块的每一个的梯形的第二侧边确定的所述区域内隔开预定的距离。

9.如权利要求1所述的喷墨头，进一步包括墨水入口，经由该入口墨水向所述喷墨头供应，所述墨水入口布置在对应于由三个毗邻的压电模块包围的区域的部分。

10.如权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，所有的梯形是同样的。

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