[发明专利]用于喷墨打印头中的高封装密度的单喷口流体设计

说明书

背景技术

喷墨打印头典型地包括‘喷口堆叠’，即形成从墨储存器到喷嘴或喷口的阵列的墨路径的歧管和室的板的堆叠。墨从储存器进入喷口堆叠并且通过墨路径引导到最后板，所述最后板包含墨选择性地离开喷口堆叠所通过的喷嘴或喷口的阵列。信号驱动对邻近每个喷口的压力室或主体室进行操作的换能器的阵列。当换能器接收喷射墨的信号时，它将墨通过喷口推出主体室到达打印表面。

期望获得更高分辨率的图像和增加的吞吐量导致需要喷口的越来越高的封装密度。封装密度是存在于某个预定空间内的喷口的数量。每个喷口的空间要求限制可以配合在该空间内的喷口的数量。目前的打印头设计典型地具有串行流动路径。流体通过第一分立流体元件流动到主体室中并且通过通向相应的单喷口孔的第二分立流体元件流出主体室。这些流体元件的每一个使用与喷口堆叠关联的一定量的占用空间并且也必须在它们之间具有一定距离以便分离。这些的效果是限制可以封装在任何指定喷口堆叠的空间内的单喷口的数量。

附图说明

图1显示喷墨喷口堆叠的侧视图。

图2显示串行流动单喷口的平面图。

图3显示并行流动单喷口的平面图。

图4显示串行、单喷口结构的三维视图。

图5显示并行、单喷口结构的三维视图。

图6显示串行流动单喷口的阵列。

图7显示并行流动单喷口的阵列。

具体实施方式

图1显示喷口堆叠中的单喷口10的例子。在该例子中，喷口堆叠由特定数量和配置的板组成，应当理解喷口堆叠的实际组成可以变化，以及特定部件的变化，例如换能器的类型和构造等。此外，尽管这里所述的特定流体是喷墨打印机内的墨，但是实施例在这里可以应用于其它类型的流体分配元件。喷口堆叠典型地包含喷口的阵列，每个喷口具有它们自己的相应入口、主体室和出口。喷口是单独的元件，在这里被称为喷口或喷射元件。术语喷口在这里包含引导墨的所有元件，包括入口和出口端口、主体室和最终的喷嘴或孔。

在图1的例子中，喷口元件由开始于入口端口16的墨路径、墨通道18和进入压力室或主体室22的压力室入口端口20组成。墨通过出口端口24离开压力室进入出口通道22。墨最终通过喷嘴14离开喷口堆叠。换能器32响应从换能器驱动器36到达换能器元件34的信号而致动。在该特定例子中，换能器响应信号变形，首先变形以远离压力室从而将墨吸引到室中。换能器然后朝着压力室推动以迫使室中的墨离开喷嘴。图1中所示的通道、端口和室由一系列板形成，例如隔膜板40、压力室板42、通道板46、出口板54和喷嘴板56。

由图1的例子可以看到，进入主体或压力室的墨入口和到达喷嘴的出口是两个分立元件。图2显示当前实现方式中的喷口堆叠中的喷口10的元件的阵列的一部分的平面图。入口18进给到端口20中，所述端口进入主体室中。出口28是喷口的独立区域。图2中所示的元件位于喷口堆叠的内部，并且视图来自喷口堆叠的喷嘴板侧。

图3显示具有一种结构的喷口60，其中通向主体室的入口和出口端口使用相同的通道。主体室具有将墨进给到主体室中的墨入口62。出口64使用与入口相同的出口。这减小每个喷口元件在喷口堆叠内的必要空间，允许更高的封装密度。这可以在三维中更清楚地看到，如图4和5中所示。

图4显示例如图1中的10的喷口元件的三维表示。墨入口18将来自储存器的墨进给到入口端口20进入主体室22中。墨出口通道28将墨引导到出口孔或喷嘴14。在该特定实施例中，墨入口路径和墨出口路径彼此垂直。尽管它们可以不必以该方式布置，但两个路径将大体上彼此分离地布置。当入口端口和出口端口作为独立元件存在时，这导致使用更多空间的喷口元件。

相比之下，图5显示使用用于往返于主体室的入口和出口路径的相同流体元件的喷口元件。当换能器被操作以将墨吸引到主体室中时墨入口路径62通过入口端口64进给到主体室66。当操作将使墨喷射到喷嘴70之外时，端口64变为将墨送出出口通道68到达喷嘴70的输出端口。

图6和7揭示每个喷口的结构的差异如何导致不同数量的喷口能够配合在相同大小的空间内。由于封装密度增加，因此能够从相同尺寸的打印头获得更高的分辨率和增加的吞吐量。在图6中，作为例子，10个喷口可以配合到具有长度L的喷嘴板的一部分上。这些喷口均具有独立的入口和出口。通过比较，图7的喷口具有组合的入口和出口。在图7中，10个喷口配合到比图6的长度L短的长度L’中。这提供喷口的更高封装密度。

如先前所述，使用这里具体实施的喷口结构，可以增加喷口的封装密度。封装密度指的是每一单位面积的喷口的数量。例如，一个当前的喷口结构允许0.5喷口/mm²。使用这里揭示的喷口结构的原理，这可以增加到0.75-1.25喷口/mm²。另一例子具有1喷口/mm²的封装密度，其可以增加到1.5-2.5喷口/mm²。又一例子具有2喷口/mm²，其可以增加到3-5喷口/mm²。