TWI628084B - 列印頭及使用該列印頭的噴墨印表機 - Google Patents

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Abstract

一種列印頭包括：噴墨單元，所述噴墨單元包括多個墨水供應通道和多個墨水噴嘴孔，所述多個墨水噴嘴孔形成一個陣列，所述多個墨水供應通道中的每一個墨水供應通道均連接至所述多個墨水噴嘴孔中的一個，並能夠選擇性地供應墨水至至少一個墨水噴嘴孔；及驅動單元，所述驅動單元選擇性地供應墨水至所述多個墨水供應通道中的一個或多個及驅使所述墨水供應通道中的墨水經過所述噴嘴孔噴出；其中所述列印頭在列印至所述列印介質時不相對所述列印介質運動；且所述噴嘴孔的陣列的大小與所述列印介質的大小基本相同。本發明還提供一種包括所述列印頭的印表機。本發明所述的列印頭及噴墨印表機可顯著提升列印速度。

Description

列印頭及使用該列印頭的噴墨印表機
本發明涉及一種印表機，特別是關於一種噴墨印表機及其列印頭。
目前印表機基本可分為雷射印表機和噴墨印表機兩類。雷射印表機是通過發出鐳射光束照射在帶電圓柱滾筒上，使所述圓柱滾筒吸收帶電的墨水，從而形成要列印的影像，所述影像被轉印至列印介質上，所述列印介質被加熱以固化所述影像在所述列印介質上。
噴墨印表機包括直接噴射墨滴至列印介質上以形成圖像在列印介質上的列印頭。所述列印頭沿著預定軌跡往復運動以列印文字/影像於所述列印介質上，所述列印介質的運動方向與所述列印頭的方向垂直。
通常，相較雷射印表機，噴墨印表機的結構更簡單，成本更低廉，但是，噴墨印表機的列印速度較低。
鑒於以上內容，有必要提供一種列印頭和一種噴墨印表機，能夠提升噴墨印表機的列印速度。
一種列印頭包括：噴墨單元，所述噴墨單元包括多個墨水供應通道和多個墨水噴嘴孔，所述多個墨水噴嘴孔形成一個陣列，所述多個墨水供應 通道中的每一個墨水供應通道均連接至所述多個墨水噴嘴孔中的一個，並能夠選擇性地供應墨水至其中的一個或多個墨水噴嘴孔；及驅動單元，所述驅動單元選擇性地供應墨水至所述多個墨水供應通道中的一個或多個及驅使所述供應至所述墨水供應通道的墨水經過所述噴嘴孔噴出；其中所述列印頭在列印至所述列印介質時不相對所述列印介質運動；且所述噴嘴孔的陣列的大小與所述列印介質的大小基本相同。
進一步地，所述列印頭由多個可分離的列印頭分部組合而成。
進一步地，所述列印頭的大小大致為A4紙大小，由4個大致為A8大小的列印頭分部組合而成。
進一步地，所述驅動單元包括多個壓電元件，每一個壓電元件對應於所述多個噴嘴孔中的其中一個，每一壓電元件包括一上端電極，一下端電極，設置在所述上端電極和下端電極之間的壓電材料，及設置在所述下端電極底部的振動器，所述振動器面向對應的噴嘴孔，並能夠在所述壓電材料的驅動下推動所述墨水經由對應的墨水通道和噴嘴孔噴出或牽引所述墨水使其保持在對應的墨水通道和噴嘴孔。
進一步地，所述壓電材料在被施加電壓時收縮從而帶動所述振動器牽引所述墨水保持在所述墨水通道內；所述壓電材料在未施加電壓時展開從而帶動所述振動器施加推力至所述墨水以將所述墨水經由所述墨水供應通道和噴嘴孔噴出。
進一步地，經由所述噴嘴孔噴出的墨滴大小由施加在所述壓電材料上的電壓決定。
進一步地，所述驅動單元包括多個加熱電阻，每一加熱電阻對應於所述多個噴嘴孔中的一個，每一加熱電阻加熱對應的墨水供應通道和噴嘴孔 中的墨水以使墨水產生氣泡，所述氣泡破裂迫使所述墨水經由對應的墨水供應通道和噴嘴孔噴出。
進一步地，經由所述噴嘴孔噴出的墨滴大小取決於施加在所述加熱電阻上的電流大小或持續時間。
進一步地，所述列印頭還包括列印頭圖元管理模組，所述圖元管理模組從一外接電子裝置接收欲列印的檔，並根據所述欲列印的檔選擇性地開啟或關閉對應的噴嘴孔。
一種噴墨印表機，包括如上所述的列印頭。
相較於現有技術，本發明所述的列印頭及噴墨印表機，在列印時相對所述列印介質靜止，不需要相對所述列印介質移動，從而顯著提升列印速度。
1‧‧‧噴墨印表機
5‧‧‧殼體
10,80‧‧‧列印頭
101‧‧‧噴嘴
102‧‧‧噴嘴孔
104‧‧‧電連接器
103‧‧‧壓電驅動單元
1030‧‧‧壓電元件
1031‧‧‧上端電極
1032‧‧‧下端電極
1033‧‧‧壓電材料
1034‧‧‧振動器
105‧‧‧噴墨單元
1051‧‧‧墨水存儲槽
1052‧‧‧墨水供應通道
1022,1075‧‧‧墨滴
107‧‧‧加熱驅動單元
1072‧‧‧加熱電阻
1073‧‧‧小氣泡
1074‧‧‧大氣泡
30‧‧‧圖元管理模組
40‧‧‧電子裝置
820‧‧‧列印頭分部
圖1是本發明較佳實施例的一種帶有列印頭的噴墨印表機的立體示意圖。
圖2是本發明較佳實施例之噴墨印表機的列印頭的立體示意圖。
圖3是圖2中的列印頭的部分示意圖。
圖4-6是圖3所示的列印頭的工作原理示意圖。
圖7是本發明第二實施方式的列印頭的立體示意圖。
圖8-11是圖7所示的列印頭的工作原理示意圖。
圖12是本發明較佳實施例之與電腦裝置連接的列印頭的模組圖。
圖13為本發明較佳實施例之列印頭的立體示意圖。
圖14為圖13所示的列印頭的四個組成部分的立體示意圖。
為便於描述，不同圖中的相同標號代表相同或類似的元件。而且，各種細節描述是為了更好地理解本發明的各實施方式。但是，應當可以理解的是，本處所描述的實施例並不是必須要所述的全部細節。所述圖中各相關元件並非都是是成比例繪製的，有的部分誇大僅僅是為了更好地呈現其中的細節和特徵。所述揭露並不能被認為是對本發明實施例的範圍的限定。
下述為幾個貫穿本揭露的定義。
所述“連接”定義為直接連接或通過中間元件間接連接，並不局限於物理連接。所述連接可以是永久性連接也可以是可拆卸地連接。所述“基本”、“大致”被定義為本質上符合特定的尺寸、形狀，或其他類似物，其大體上符合，不需要所述元件剛好是那樣的。例如，基本呈矩形是指所述元件類似於矩形，但是可能是一個矩形的變形。所述“模組”是指電腦邏輯或韌體邏輯，或採用可程式設計語言(例如Java，C或其他類似語言)編寫的軟體指令的集合。所述模組中的一個或多個軟體指令可被內嵌在韌體，例如可讀寫可程式設計唯讀記憶體(EPROM)中。本處所述模組可以軟體及/或計算模組的方式實現並可被保存在任何類型的非易失性電腦可讀介質或其他存放裝置中。所述非易失性電腦可讀存儲介質包括，但不限於CD、DVD、藍光、快閃記憶體及影碟等。
圖1示出了本發明較佳實施例的一種噴墨印表機1。所述噴墨印表機包括殼體5和收容在所述殼體5內的列印頭10。所述列印頭用於執行列印文字或圖案至收容在所述殼體5內的列印介質(圖未示)，例如紙張等。所述噴墨印表機1還包括一傳送機構(圖未示)，所述傳送機構用於移動列印介質至所述列印頭10下方，從而可被所述列印頭10列印文字或圖案於其上。所述噴墨印表機1 還包括設置在所述殼體5前側的顯示器6和操作按鈕7，便於使用者操控所述印表機1。
圖2示出了進一步地示出了本發明實施例的噴墨印表機1的列印頭10。所述列印頭1大致呈矩形，其大小基本等同於所述噴墨印表機1欲列印的列印介質的大小，例如，A4紙，其大小為210mm*297mm。相應地，所述列印頭10的寬大約210mm，長約297mm。多個噴嘴孔102形成一個陣列，所述陣列的大小基本等同於所述列印介質的大小。所述多個噴嘴孔102設置在所述列印頭10的底面上，而電連接器104形成在所述列印頭10的頂面上用於電連接所述印表機1的電源。經過所述噴嘴孔102，所述列印頭10裡邊的墨水可噴出至所述列印介質上以列印文字/影像於其上。
如圖3所示，本發明第一實施例的所述列印頭10包括一壓電驅動單元103及一噴墨單元105，所述噴墨單元105設置在所述壓電驅動單元103下方。所述壓電驅動單元103包括多個壓電元件1030，每一個壓電元件1030對應於一噴嘴102。每一壓電元件1030包括一上端電極1031、一下端電極1032，設置在所述上端電極1031和下端電極1032之間的壓電材料1033，及一振動器1034。所述振動器1034固定在所述下端電極1032的底面上。所述振動器1034為金屬板製成。所述上端電極1031用於電連接所述電源的負極端，所述下端電極用於電連接所述電源的正極端。所述噴墨單元105與所述噴嘴孔102進一步定義一墨水存儲槽1051和多個墨水供應通道1052，所述多個墨水供應通道1052與所述墨水儲存槽1051和噴嘴孔102相流通。
請參看圖4，當施加電壓至所述壓電元件1030時，所述壓電材料1033收縮，所述振動器1034施加一拉力至所述墨水供應通道1052中的墨水及相對應的噴嘴孔102從而將所述墨水保持在所述噴嘴孔102。因此，沒有墨水從所 述相對應的噴嘴孔102流出以執行所述列印。所述拉力的大小可決定噴出所述對應噴嘴孔102的墨滴的大小。
請參看圖5所示，當停止施加所述電壓至所述壓電元件1030時，所述壓電材料1033展開，所述振動器1034施加一推力至所述墨水供應通道1052中的墨水及相對應的噴嘴孔102以迫使預定尺寸的墨滴1022流出所述對應的噴嘴孔102從而執行相應的所需求的列印任務。被所述振動器1034從所述噴嘴孔102及所述墨水供應通道1052噴出的所述墨滴1022的大小可被通過所述上端電極1031和所述下端電極1032施加至所述壓電材料1033的電源的電壓所控制。請參看圖6，當所述墨滴1022脫離所述噴嘴孔102被列印至所述列印介質後，所述振動器1034返回其自然狀態，在該自然狀態下，所述振動器1034施加一拉力至所述墨水以保持所述墨水在所述墨水供應通道1052和所述噴嘴孔102內。在所述振動器1034的自然狀態下，仍然沒有電壓施加至所述壓電材料1030。
圖7示出了本發明第二實施方式的列印頭10。所述列印頭10包括一加熱驅動單元107及一噴墨單元105，所述加熱驅動單元107包括多個加熱電阻1072，每一個加熱電阻1072與一對應的噴嘴孔102對齊。所述噴墨單元105包括一墨水存儲槽(未示出)和多個墨水供應通道1052，所述多個墨水供應通道與所述墨水儲存槽和所述噴嘴孔102相流通。
請參閱圖8，當沒有電壓施加至所述加熱電阻1072時，所述墨水填充所述墨水供應通道1052及所述噴嘴孔102。接著，參看圖9，所述加熱電阻1072被施加一電壓以產生熱量，所述熱量加熱所述墨水以產生小氣泡1073。接著請參看圖10，所述加熱繼續直至所述小氣泡1073混合在一起產生一大氣泡1074，所述大氣泡1074推動所述大氣泡1074前端部分的墨水形成一預定尺寸的墨滴1075。請參閱圖11所示，所述大氣泡1074破裂迫使所述墨滴1075脫離所述噴嘴孔102以執行所述列印任務。被所述大氣泡1074推出所述墨水供應通道1052 和所述噴嘴孔102的所述墨滴的大小1075可被施加至所述加熱電阻1072的電壓的電流安培或持續時間決定。之後，所述加熱電阻1072停止加熱所述墨水。
請參看圖12所示，所述列印頭10由多個噴嘴101組成，每一噴嘴101對應一噴嘴孔102。所述噴嘴101通過所述電連接器104(如圖2所示)電連接至一列印頭圖元管理模組30(下稱管理模組30)，所述管理模組30控制驅動所述噴嘴101開啟或關閉每一噴嘴孔102。每一噴嘴孔102代表一圖元。所述管理模組30與一電子裝置40雙向通信連接，從而資料可從所述電子裝置40傳輸至所述管理模組30及從所述管理模組30傳輸至所述電子裝置40。所述電子裝置40可以是，但不限於，一桌面型電腦，一膝上型電腦，一平板電腦或一智慧手機。所述雙向資料通信可通過所述噴墨印表機1和所述電腦裝置40之間的有線或無線連接來實現。
在執行所述列印工作時，所述管理模組30從所述電腦裝置40接收所述待列印檔案，所述待列印檔案可以是，但不限於，WORD檔，EXCEL檔，可擕式網路圖像格式(Portable Network Graphics,GNP)檔或聯合圖像專家組(Joint Photographic Experts Group，JPEG)檔。列印介質，例如紙張被放置至帶有噴嘴孔102的列印頭的底面下方位置。從而，所述管理模組30可控制所述噴嘴101及所述壓電元件1030或所述加熱電阻1072從所述噴嘴孔102噴出所需要的墨滴至所述列印介質上以列印所述檔於所述列印介質上。
可以理解的是，驅動墨水從所述噴嘴孔102噴出的驅動單元可不限於所述壓電驅動單元103和所述加熱驅動單元107，還可以是其他任何適宜的驅動裝置，只要能被控制在兩種狀態切換即可，其中一種狀態下能夠驅動所述墨水從所述噴嘴孔102噴出，而另一種狀態可以保持所述墨水在所述墨水供應通道1052和所述噴嘴孔102內。
由於在列印的過程中，所述列印頭10不需要相對所述紙張運動，從而可降低列印過程中產生的噪音。而且，由於所述列印頭10同時列印所述文字/影像於整個所述列印介質上，列印速度因此大大提升。例如，當採用傳統噴墨印表機列印一A4紙時，所述傳統噴墨印表機的列印頭通常大小為2*2cm，假定所述列印解析率為300點/英寸(dot per inch,dpi)，所述列印頭需要相對所述紙張移動156次來完成所述列印。由於本發明實施例所述的列印頭10不需要相對所述紙張移動即可完成列印，故具有所述列印頭10的所述噴墨印表機1的列印速度可相對所述傳統印表機提升156倍。
根據本發明的實施例，所述列印頭可由多個分離的部件組成。例如，圖13所示的列印頭80，所述列印頭80由多個列印頭分部820組合而成，如圖14所示。例如，當所述列印頭80具有A4的尺寸，每一列印頭分部820可具有大致為A8大小的尺寸。所述A8紙張大小的寬度約52mm，長度約74mm。通過如此設計，可更便於維護和修理所述列印頭80。而且，所述列印頭可根據需要被擴展至所需的尺寸。例如，可通過連接兩個A4大小的列印頭形成A3的列印頭。所述列印頭分部820可採用各種適宜的方式，例如雌雄榫接合的方式裝配在一起形成所述列印頭。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。

Claims (9)

  1. 一種列印頭，包括：噴墨單元，所述噴墨單元包括多個墨水供應通道和多個墨水噴嘴孔，所述多個墨水噴嘴孔形成一個陣列，所述多個墨水供應通道中的每一個墨水供應通道均連接至所述多個墨水噴嘴孔中的一個，並能夠選擇性地供應墨水至其中的一個或多個墨水噴嘴孔；及驅動單元，所述驅動單元選擇性地供應墨水至所述多個墨水供應通道中的一個或多個及驅使所述供應至所述墨水供應通道的墨水經過所述噴嘴孔噴出，所述驅動單元包括多個加熱電阻，每一加熱電阻對應於所述多個噴嘴孔中的一個，每一加熱電阻加熱對應的墨水供應通道和噴嘴孔中的墨水以使墨水產生氣泡，所述氣泡破裂迫使所述墨水經由對應的墨水供應通道和噴嘴孔噴出；其中所述列印頭在列印至列印介質時不相對所述列印介質運動；且所述噴嘴孔的陣列的大小與所述列印介質的大小基本相同。
  2. 如請求項1所述的列印頭，其中，所述列印頭由多個可分離的列印頭分部組合而成。
  3. 如請求項1所述的列印頭，其中，所述列印頭的大小大致為A4紙大小，由4個大致為A8大小的列印頭分部組合而成。
  4. 如請求項1所述的列印頭，其中，所述驅動單元包括多個壓電元件，每一個壓電元件對應於所述多個噴嘴孔中的其中一個，每一壓電元件包括一上端電極，一下端電極，設置在所述上端電極和下端電極之間的壓電材料，及設置在所述下端電極底部的振動器，所述振動器面向對應的噴嘴孔，並能夠在所述壓電材料的驅動下推動所述墨水經由對應的墨水通道和噴嘴孔噴出或牽引所述墨水使其保持在對應的墨水通道和噴嘴 孔。
  5. 如請求項4所述的列印頭，其中，所述壓電材料在被施加電壓時收縮從而帶動所述振動器牽引所述墨水保持在所述墨水通道內；所述壓電材料在未施加電壓時展開從而帶動所述振動器施加推力至所述墨水以將所述墨水經由所述墨水供應通道和噴嘴孔噴出。
  6. 如請求項5所述的列印頭，其中，經由所述噴嘴孔噴出的墨滴大小由施加在所述壓電材料上的電壓決定。
  7. 如請求項1所述的列印頭，其中，經由所述噴嘴孔噴出的墨滴大小取決於施加在所述加熱電阻上的電流大小或持續時間。
  8. 如請求項1所述的列印頭，其中，所述列印頭還包括列印頭圖元管理模組，所述圖元管理模組從一外接電子裝置接收欲列印的檔，並根據所述欲列印的檔選擇性地開啟或關閉對應的噴嘴孔。
  9. 一種噴墨印表機，所述噴墨印表機包括如請求項1-8任一項所述的列印頭。
TW104140228A 2015-11-19 2015-12-01 列印頭及使用該列印頭的噴墨印表機 TWI628084B (zh)

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