ГОЛОВКА ДЛЯ ЭЖЕКЦИИ ЖИДКОСТИ, СТРУЙНОЕ ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЭЖЕКЦИИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2009 года по МПК B41J2/01 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к головке для эжекции жидкости для эжекции капель чернил, к струйному печатающему устройству и к способу эжекции жидкости и, в частности, относится к повышению долговечности головки для эжекции жидкости.

Предшествующий уровень техники

Способы эжекции чернил, используемые в нашедших широкое применение струйных печатающих устройствах, включают способ эжекции капель чернил с помощью головки для эжекции жидкости, в которой в качестве элементов, генерирующих энергию для эжекции, используются теплогенерирующие элементы, такие как нагреватели. В этом способе сначала чернила, расположенные вокруг теплогенерирующего элемента, мгновенно вскипают при подаче напряжения на электротермический преобразовательный элемент, работающий как теплогенерирующий элемент. Изменение фазы чернил во время кипения приводит к резкому повышению давления, и капли чернил выбрасываются из головки для эжекции жидкости. Выбрасывая таким образом капли чернил, струйное печатающее устройство может точно управлять эжекцией капель чернил в ответ на электрический сигнал.

Способ эжекции чернил с использованием теплогенерирующих элементов, таких как электротермические преобразовательные элементы, имеет преимущества, заключающиеся в том, что не требуется большого пространства для размещения элементов, генерирующих энергию для эжекции; в простоте конструкции печатающей головки и, следовательно, в возможности размещения большого количества сопел на небольшой площади. Поэтому в последнее время появляется все больше струйных печатающих устройств, в которых используется этот способ эжекции чернил.

Однако, когда печать осуществляется с применением такого способа эжекции чернил, давление чернил может внезапно измениться и привести к кавитации при создании теплогенерирующим элементом пузырька в чернилах. Если такое резкое изменение давления возникает вокруг любого из теплогенерирующих элементов, оно может привести к удару по этому элементу. Такой удар оказывает вредное влияние на срок службы теплогенерирующего элемента. Предлагались способы предотвращения влияния такого резкого изменения давления на долговечность теплогенерирующих элементов, и одним из способов является печать с помощью печатающей головки, раскрытой, например, в опубликованной заявке на патент Японии № Hei 11-188870.

В опубликованной заявке на патент Японии № Hei 11-188870 раскрывается печатающая головка, которая заставляет пузырьки и атмосферу сообщаться друг с другом, когда объем пузырьков начинает уменьшаться. Когда печать осуществляется путем эжекции капель чернил из печатающей головки, раскрытой в опубликованной заявке на патент Японии № Hei 11-188870, часть чернил, которая непосредственно следует за каждой выброшенной основной каплей чернил, имеет компонент, который стремится сжаться в направлении теплогенерирующего элемента. Это облегчает разделение основной капли от той части чернил, которая в случае эжекции превратилась бы в капли-спутники (сателлиты). Соответственно, такой механизм позволяет отделить капли-спутники, в случае эжекции, от основных капель, таким образом сдерживая появление капель-спутников. Таким образом, появление капель-спутников, которые отделены от основных капель, предотвращается, и предотвращается появление чернильного тумана, плавающего между печатающим устройством и печатным носителем.

По существу, в печатающей головке, которая создает сообщение между пузырьками и атмосферой в процессе роста и сжатия пузырьков, газ, формирующий каждый пузырек, выпускается наружу, когда пузырек и атмосфера сообщаются друг с другом. В результате, когда пузырек исчезает, количество газа, имеющееся в жидкости, уменьшается. Это препятствует резкому изменению давления в жидкости и, соответственно, повышает долговечность нагревателей.

Однако даже если используется печатающая головка, в которой возникает сообщение между пузырьками и атмосферой в процессе роста и сжатия пузырьков, иногда в жидкости остается пузырек после эжекции капли жидкости, так что пузырек резко меняет давление внутри пузырьковой камеры, когда он лопается.

На фиг.10А показано сечение сопла печатающей головки обычного сообщающегося с атмосферой типа. Сопло показано в направлении эжекции. На фиг.10В показано сечение этого сопла по линии В-В на фиг.10А. В печатающей головке, в которой пузырьки сообщаются с атмосферой, когда пузырек сжимается, это сообщение осуществляется через контакт пузырька с мениском, который движется к теплогенерирующему элементу при эжекции капли жидкости. В это время мениск движется почти симметрично относительно оси, перпендикулярной проходящей через центр теплогенерирующего элемента, и поддерживает свою симметричную форму. Наоборот, форма пузырька является отчасти асимметричной из-за формы сопла. Поскольку канал для чернил проходит к порту подачи чернил, отсутствует поверхность стенки, ограничивающая форму пузырька в этом направлении. Однако в дальней части пузырьковой камеры на стороне, противоположной порту подачи чернил, имеется поверхность стенки, образующая пузырьковую камеру. Поверхность стенки, расположенная в дальней части камеры, ограничивает рост пузырька. В результате часть пузырька, расположенная на стороне порта подачи чернил в пузырьковой камере, имеет форму, отличающуюся от формы той части пузырька, которая расположена на дальнем конце напротив порта подачи чернил. В сумме на стороне порта подачи чернил в пузырьковой камере часть пузырька растет в большей степени, не имея никаких ограничений, и приобретает относительно больший размер. Наоборот, в дальнем конце пузырьковой камеры пузырек растет относительно меньше, поскольку поверхность стенки, образующая пузырьковую камеру, ограничивает рост этой части пузырька.

Когда капля жидкости выбрасывается пузырьком, увеличивающимся таким образом, то мениск движется к теплогенерирующему элементу. В такой ситуации очень высока вероятность того, что, как показано на фиг.10В, атмосфера может сообщаться с частью пузырька, находящейся на стороне порта подачи чернил, но не может сообщаться с той частью пузырька, которая находится на участке дальнего конца. В результате отделенная часть пузырька, не сообщающаяся с атмосферой, может остаться в дальней части пузырьковой камеры. Кроме того, может возникнуть резкое изменение давления в жидкости, находящейся внутри пузырьковой камеры, когда эта отделенная часть пузырька исчезнет, и, соответственно, удар может быть направлен на теплогенерирующий элемент.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается головка для эжекции жидкости, струйное печатающее устройство и способ эжекции, при которых чернила выбрасываются, не оставляя за собой внутри каждого сопла никаких пузырьков. Это достигается за счет использования головки для эжекции жидкости, имеющей повышенную долговечность за счет введения пузырьков в сообщение с атмосферой при эжекции чернил.

Согласно настоящему изобретению предлагается головка для эжекции жидкости, которая вводит пузырьки в сообщение с атмосферой. Долговечность головки для эжекции жидкости повышается за счет предотвращения сохранения пузырьков в каждой пузырьковой камере, когда выбрасывается жидкость. Поэтому подавляется удар, направленный на соответствующий теплогенерирующий элемент. Кроме того, согласно настоящему изобретению предлагается струйное печатающее устройство для печати с помощью такой головки для эжекции жидкости.

Другие признаки настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего подробного описания иллюстративных вариантов со ссылками на приложенные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в перспективе струйного печатающего устройства по первому варианту настоящего изобретения.

Фиг.2А - вид в перспективе с частичным вырезом печатающей головки по первому варианту настоящего изобретения, фиг.2В - вид сверху подложки печатающей головки, показанной на фиг.2А.

Фиг.3А - сечение печатающей головки, показанной на фиг.2А при взгляде в направлении эжекции, фиг.3В - сечение печатающей головки по линии В-В на фиг.3А.

Фиг.4 - сечение печатающей головки, показанной на фиг.2А, выбрасывающей каплю жидкости.

Фиг.5А - сечение печатающей головки по второму варианту настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции, а фиг.5В - сечение печатающей головки по линии В-В на фиг.5А.

Фиг.6А - сечение печатающей головки по третьему варианту настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции, а фиг.6В - сечение печатающей головки по линии В-В на фиг.6А.

Фиг.7 - сечение печатающей головки по фиг.6А, 6В, выбрасывающей каплю жидкости.

Фиг.8А - сечение печатающей головки по четвертому варианту настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции, а фиг.8В - сечение печатающей головки по линии В-В на фиг.8А.

Фиг.9А и 9В - сечения печатающих головок по другим вариантам настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции соответственно.

Фиг.10А - сечение печатающей головки известного типа при взгляде в направлении эжекции, а фиг.10В - сечение печатающей головки по линии В-В на фиг.10А.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ

Далее следует подробное описание первого варианта настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан вид в перспективе струйного печатающего устройства 2, в котором используется печатающая головка 1 по первому варианту настоящего изобретения, являющаяся головкой для эжекции жидкости. Чернильные картриджи, соответствующие множеству цветов, установлены на каретке струйного печатающего устройства. Каждый чернильный картридж снабжен печатающей головкой 1 для эжекции чернил на печатный носитель.

На фиг.2А показан вид в перспективе с частичным вырезом печатающей головки 1, используемой в струйном печатающем устройстве 2. Как показано на фиг.2А, печатающая головка 1 сформирована путем соединения пластины 4 с отверстиями с подложкой 3. На фиг.2В показан вид сверху подложки 3, которая является одним из компонентов, образующих печатающую головку 1. Между подложкой 3 и пластиной 4 с отверстиями сформирована общая камера 5 для жидкости, которая временно принимает чернила в качестве жидкости, которая преобразуется в капли и выбрасывается. Кроме того, в двух боковых участках общей жидкостной камеры 5, расположенной между подложкой 3 и пластиной 4 с отверстиями, сформировано множество сопел 6, через которые выбрасываются чернила. Каждое сопло 6 содержит пузырьковую камеру 7, часть 8 эжекционного порта и канал 9 для чернил. Множество сопел 6 расположено параллельными рядами для формирования рядов сопел, и ряды сопел проходят параллельно так, что ряды сопел охватывают расположенный между ними порт 10 подачи чернил. Пара рядов сопел, охватывающая порт 10 подачи чернил, сформирована так, чтобы части 8 эжекционного порта были расположены в шахматном порядке. Пузырьковая камера 7 сформирована в концевом участке каждого сопла 6. Между общей жидкостной камерой 5 и пузырьковой камерой 7 каждого сопла сформирован канал 9 для чернил. Канал 9 для чернил подводит чернила в пузырьковую камеру 7.

На фиг.3А, 3В показано сечение внутренней части общей жидкостной камеры 5 и одного из сопел 6, которые сформированы между подложкой 3 и пластиной 4 с отверстиями. На фиг.3А представлено сечение одного из сопел 6 и общей жидкостной камеры 5 при взгляде в направлении эжекции. На фиг.3В представлено сечение сопла 6 и общей жидкостной камеры 5 при взгляде в направлении, ортогональном к направлению эжекции. И фиг.3А, и фиг.3В являются сечением сопла 6 и общей жидкостной камеры 5, выполненным по линии III-III печатающей головки, показанной на фиг.2А. Внутри общей жидкостной камеры 5 расположено множество имеющих форму колонн фильтров 14 для сопел, которые проходят в том же направлении, что и сопла 6. Фильтры 14 для сопел расположены выше по потоку от каналов 9 для чернил внутри общей жидкостной камеры 5 и предотвращают попадание грязи и т.п. в каналы 9 для чернил. Кроме того, расположение фильтров 14 для сопел между подложкой 3 и пластиной 4 с отверстиями предотвращает отделение пластины 4 с отверстиями от подложки 3 и принимает нагрузку, приходящую от пластины 4 с отверстиями.

Части 8 эжекционных портов сформированы для эжекции чернил, поступающих из общей жидкостной камеры 5 внутрь соответствующей пузырьковой камеры 7 в пластине 4 с отверстиями. Часть 8 эжекционного порта является частью отверстия, расположенной на переднем конце сопла 6, открытом для эжекции капель жидкости из пузырьковой камеры в атмосферу. Кроме того, в подложке 3 выполнен порт 10 подачи чернил, подающий чернила в общую жидкостную камеру 5. Порт 10 подачи чернил проходит в том же направлении, в котором расположены ряды сопел 6. На подложке 3 внутри пузырьковой камеры 7 расположен электротермический преобразовательный элемент 11. Электротермический преобразовательный элемент 11 расположен на подложке 3 напротив части 8 эжекционного порта. В качестве теплогенерирующего элемента электротермический преобразовательный элемент 11 генерирует тепловую энергию для эжекции чернил. Пузырьковая камера 7 является компонентом, в котором временно хранятся жидкие чернила и в которой генерируются пузырьки путем вскипания чернил так, что генерируемые пузырьки передают кинетическую энергию чернилам, подлежащим эжекции.

Части 8 эжекционных портов сформированы в печатающей головке 1 по настоящему изобретению. Через каждую часть 8 эжекционных портов происходит эжекция чернил. Тепловая энергия прилагается к чернилам электротермическим преобразовательным элементом 11 внутри пузырьковой камеры, которая является камерой энергетического выхода. Кроме того, каждая часть 8 эжекционного порта содержит первую часть 12 эжекционного порта и вторую часть 13 эжекционного порта. Первая часть 12 эжекционного порта сообщается с атмосферой. Вторая часть 13 эжекционного порта выполнена между пузырьковой камерой 7 и первой частью 12 эжекционного порта. Сечение второй части 13 эжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции, больше, чем сечение первой части 12 эжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции. Для удобства пояснения направление подачи определяется как направление, в котором чернила подаются из общей жидкостной камеры 5 внутрь пузырьковой камеры 7 в части 8 эжекционного порта. Ортогональное направление определяется как ортогональное к направлению подачи и совпадающее с направлением, в котором проходят ряды частей 8 эжекционных портов и порт 10 подачи чернил в настоящем варианте осуществления.

В настоящем варианте осуществления центр второй части 13 эжекционного порта в направлении подачи чернил от порта подачи чернил к пузырьковой камере 7 смещен от центра электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи краски от порта подачи чернил к пузырьковой камере 7, к дальнему концу пузырьковой камеры 7, в направлении подачи чернил от порта подачи чернил к пузырьковой камере. Здесь направление подачи чернил является направлением, в котором чернила подаются от порта 10 подачи чернил к пузырьковой камере 7. Однако центры соответственно электротермического преобразовательного элемента 11 и первой части 12 эжекционного порта не смещены друг от друга. То есть эти два центра совпадают. В результате центр второй части 13 эжекционного порта расположен эксцентрично относительно центра первой части 12 эжекционного порта. На фиг.4 показано сечение сопла 6 по настоящему изобретению, которое показано на фиг.3В и которое выбрасывает каплю жидкости. Ссылочной позицией 01 обозначен центр электротермического преобразовательного элемента 11, показанный на фиг.3А и 3В. Ссылочной позицией l1 обозначена линия, отходящая от центра электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении эжекции. Кроме того, ссылочной позицией l2 обозначена линия, отходящая в направлении эжекции и проходящая через центр второй части 13 эжекционного порта. Ссылочной позицией 02 обозначена точка, в которой линия l2 пересекает нижнюю поверхность пузырьковой камеры 7. Другими словами, ссылочной позицией 02 обозначена точка, полученная проекцией центра второй части 13 эжекционного порта на плоскость, в которой лежит нижняя поверхность пузырьковой камеры 7. Центры 01 и 02 соответствующих пространств показаны на фиг.3А и 3В. В этом отношении "центр" определяется как центр тяжести пространства, заполненного гомогенной массой. Как показано на фиг.3А, если смотреть на сопло 6 в направлении эжекции, центр 02 второй части 13 эжекционного порта смещен от центра 01 электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи. В настоящем варианте осуществления отверстие второй части 13 эжекционного порта сформировано с эллиптическим сечением и проходит ортогонально направлению эжекции. Кроме того, вторая часть 13 эжекционного порта сформирована как эллипс, вытянутый в направлении подачи, и его длинная ось проходит в направлении подачи, а короткая ось проходит в ортогональном направлении.

Далее следует описание поведения печатающей головки 1 по настоящему изобретению, когда она используется для эжекции чернил.

Когда на электротермический преобразовательный элемент 11 подается энергия, электротермический преобразовательный элемент 11 генерирует тепло, преобразуя в тепло электрическую энергию. Тем самым, внутри пузырьковой камеры 7, обращенной к электротермическому преобразовательному элементу 11, чернила, расположенные на электротермическом преобразовательном элементе 11, мгновенно вскипают, и, таким образом, образуется пузырек. После генерирования пузырька в пузырьковой камере 7 чернила, находящиеся в этой пузырьковой камере 7, выталкиваются назад из-за резкого роста давления, вызванного переходом чернил из жидкой фазы в газовую фазу, и чернила, расположенные над электротермическим преобразовательным элементом 11, сжимаются и приводятся в движение. Затем чернила, движущиеся внутри пузырьковой камеры 7, образовавшимся пузырьком выдавливаются в сторону эжекционного порта 8 и выбрасываются из этого эжекционного порта 8. Чернила, выброшенные из эжекционного порта 8, ударяют в заранее определенное положение на печатном носителе.

В настоящем варианте осуществления, поскольку центр второй части 13 эжекционного порта расположен эксцентрично относительно центра электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи, вторая часть 13 эжекционного порта асимметрична относительно центра электротермического преобразовательного элемента 11. Другими словами, участок, расположенный на стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11 (далее именуемый как "первый участок второй части 13 эжекционного порта") сформирован относительно большим. Другой участок второй части 13 эжекционного порта на другой стороне (противоположной стороне подачи чернил) от центра электротермического преобразовательного элемента 11 (далее именуемый "второй участок второй части 13 эжекционного порта") сформирован относительно маленьким. Поэтому текучесть чернил внутри второй части 13 эжекционного порта отличается между первым и вторым участками второй части 13 эжекционного порта.

Что касается чернил, остающихся в первом участке второй части 13 эжекционного порта, количество чернил, остающихся в положении, относительно удаленном от поверхности стенки, определяющей вторую часть 13 эжекционного порта, относительно велико. Поэтому чернила, остающиеся в первом участке второй части 13 эжекционного порта менее подвержены воздействию сопротивления поверхности стенки при течении чернил, и текучесть этой части чернил соответственно выше. Наоборот, что касается чернил, находящихся во втором положении, второй части 13 эжекционного порта, то количество чернил, находящихся в положении, относительно близком к поверхности стенки, относительно велико. Поэтому чернила, находящиеся во втором участке второй части 13 эжекционного порта, более подвержены сопротивлению поверхности стенки при движении, и текучесть этой части чернил, соответственно, меньше. В результате после эжекции чернил, когда мениск движется к электротермическому преобразовательному элементу 11, величина движения мениска различна между стороной подачи чернил от центра этого электротермического преобразовательного элемента 11 и другой стороной от центра этого электротермического преобразовательного элемента 11.

Имеющая большую текучесть часть чернил, находящаяся на стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11, имеет мениск, движущийся к электротермическому преобразовательному элементу 11 на величину, за единицу времени большую, чем чернила, находящиеся на противоположной стороне в направлении подачи чернил. В результате, когда пузырь и атмосфера вступают в сообщение друг с другом, чернила, находящиеся в первом участке второй части 13 эжекционного порта, движутся на большее расстояние, чем чернила, находящиеся во втором участке второй части 13 эжекционного порта.

В это время пузырек, сформировавшийся возбуждением электротермического преобразовательного элемента 11, растет асимметрично, поскольку проход для чернил внутри сопла 6 сформирован асимметрично относительно оси электротермического преобразовательного элемента 11. Более конкретно, часть пузырька, расположенная с другой стороны относительно направления подачи чернил, растет относительно более легко и, соответственно, принимает относительно больший размер, чем часть пузырька на стороне подачи чернил относительно центра электротермического преобразовательного элемента 11. В результате в процессе эжекции чернил движущийся мениск и часть пузырька сообщаются друг с другом в положении на другой стороне направления подачи чернил от центра электростатического преобразовательного элемента 11.

При этом если сопло 6 имеет форму, при которой вторая часть 13 эжекционного порта выполнена концентрично с электротермическим преобразовательным элементом 11 и в направлении подачи и в ортогональном направлении, то в пространстве, расположенном на стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11, останется небольшой пузырек. Соответственно, оставшийся пузырек неблагоприятно влияет на долговечность электротермического преобразовательного элемента 11, направляя удар на электротермический преобразовательный элемент 11 при исчезновении пузырька.

В настоящем варианте осуществления, однако, вторая часть 13 эжекционного порта сформирована эксцентрично относительно электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи. Поэтому, когда мениск движется к электротермическому преобразовательному элементу 11, часть мениска, подошедшая ближе всего к нижней поверхности пузырьковой камеры 7, располагается за концевым участком пузыря в направлении подачи. В результате мениск, который переместился в большей степени на стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11, сминает часть пузыря, расположенную со стороны подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11. Соответственно, эта часть пузыря выталкивается к другой стороне направления подачи чернил. Следовательно, как показано на фиг.4, весь пузырь движется в другую сторону относительно направления подачи чернил и, следовательно, не разделяется, что происходило бы в ином случае под воздействием мениска, движущегося к электротермическому преобразовательному элементу 11. В результате в пространстве, расположенном в стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11, не остается пузырька и часть пузырька, которая первоначально располагалась в стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11, объединяется с остальной частью пузырька, расположенной по другую сторону направления подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11. В итоге формируется относительно большой пузырек.

Сформированный таким образом пузырек вступает в сообщение с атмосферой в положении на другой стороне от центра электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи чернил. Тем самым, газ, который образует пузырек, выпускается в атмосферу. При этом возникает вероятность того, что в чернилах, находящихся в пузырьковой камере 7, газа не остается. Как показано на фиг.4, это предотвращает сохранение пузырька в пространстве, расположенном на стороне подачи чернил от центра электротермического преобразовательного элемента 11, и газ, заключенный в пузырьке, сформированном в чернилах, находящихся в пузырьковой камере 7, будет выпущен в атмосферу за счет сообщения пузыря с атмосферой. Такой выпуск предотвращает сохранение пузырька в чернилах, остающихся в пузырьковой камере 7 и, соответственно, позволяет предотвратить удар, направленный от поверхности электротермического преобразовательного элемента 11. Предотвращение такого удара позволяет увеличить долговечность электротермического преобразовательного элемента 11 и, следовательно, печатающей головки 11. Кроме того, появляется возможность увеличить долговечность струйного печатающего устройства 2, для которого используется такая печатающая головка 1.

Второй вариант

Далее следует описание печатающей головки 1' по второму варианту осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг.5А и 5В. Компоненты, которые могут быть сконфигурированы так же, как и в первом варианте, на фиг.5А, 5В обозначены такими же ссылочными позициями, и описание таких компонентов опускается и приводится описание только тех компонентов, которые отличаются от первого варианта осуществления.

На фиг.5А показано сечение печатающей головки 1' по второму варианту осуществления настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции. На фиг.5В показано сечение печатающей головки 1' по второму варианту осуществления настоящего изобретения, выполненное по линии В-В на фиг.5А. Вторая часть эжекционного порта имеет форму эллипса в каждой печатающей головке 1' по настоящему варианту осуществления и печатающей головке 1 по первому варианту осуществления. Однако ориентация длинной и короткой осей второй части 13' печатающей головки 1' отличается от ориентации второй части 13 эжекционного порта 13 в печатающей головке 1. В печатающей головке 1 по первому варианту осуществления настоящего изобретения длинная ось второй части 13 эжекционного порта проходит в направлении подачи, а короткая ось проходит в ортогональном направлении. В печатающей головке 1' по второму варианту осуществления длинная ось второй части 13' инжекционного порта проходит в ортогональном направлении, а короткая ось проходит в направлении подачи. В настоящем варианте осуществления, как описано выше, сечение второй части 13' инжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции, имеет форму, при которой проекция его диаметра, на плоскость, в которой лежит нижняя поверхность пузырьковой камеры, в направлении подачи длиннее, чем проекция его диаметра в направлении, ортогональном к направлению подачи.

В результате электротермический преобразовательный элемент 11' имеет такую форму, при которой его длина в ортогональном направлении больше, чем его длина в направлении подачи. Вторая часть 13' эжекционного порта и электротермический преобразовательный элемент 11' во втором варианте могут иметь форму, показанную на чертежах.

Третий вариант

Далее следует описание печатающей головки 1'' по третьему варианту осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг.6А и 6В. На фиг.6А показано сечение печатающей головки 1'' по второму варианту настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции. На фиг.6В показано сечение печатающей головки 1'' по второму варианту настоящего изобретения, выполненное по линии В-В на фиг.6А. Компоненты, которые могут быть сконфигурированы так же, как и в первом и втором вариантах, на фиг.6А, 6В обозначены такими же ссылочными позициями, и описание таких компонентов опускается и приводится описание только тех компонентов, которые отличаются от первого и второго вариантов.

В случае печатающей головки 1 по первому варианту осуществления настоящего изобретения центр второй части 13 эжекционного порта смещен от центров соответственно первой части 12 эжекционного порта и электротермического преобразовательного элемента 11. Наоборот, в печатающей головке по настоящему варианту осуществления первая часть 12 и вторая часть 13'' эжекционного порта сформированы так, что их соответствующие центры соответствуют друг другу в направлении подачи и в ортогональном направлении. Дополнительно центры 02 первой части 12 эжекционного порта и второй части 13'' эжекционного порта, соответствующие друг другу, смещены от центра 01 электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи. Поскольку часть 8 эжекционного порта сформирована таким образом, мениск формируется не односторонним и движется к электротермическому преобразовательному элементу 11, сохраняя свою форму симметричной относительно центров соответственно первой части 12 и второй части 13'' эжекционного порта при выбросе капли жидкости.

Такое движение предотвращает влияние на каплю жидкости силы, создаваемой формой мениска, который в ином случае был бы асимметричным. В результате капля жидкости выбрасывается прямо в направлении эжекции. Такая прямая эжекция позволяет выброшенной капле попасть точно в заранее определенное положение, и, следовательно, печатающая головка 1'' имеет высокую точность попадания капель жидкости.

В это время на электротермическом преобразовательном элементе 11 генерируется пузырек. Сформированный пузырек контактирует и сообщается с мениском, движущимся к электротермическому преобразовательному элементу 11. При этом, поскольку центры соответственно первой части 12 эжекционного порта и второй части 13'' эжекционного порта смещены от центра электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи, мениск контактирует и затем вступает в сообщение с пузырьком так, что мениск смещается от центра пузырька в направлении подачи. В результате, когда мениск подходит ближе к электротермическому преобразовательному элементу 11 после своего перемещения, часть мениска, ближайшая к нижней поверхности пузырьковой камеры 7 в положении за центром части 8 эжекционного порта в направлении подачи, располагается в положении за концевым участком пузырька в направлении подачи. На фиг.7 показано сечение внутренней части сопла 6, через которое выбрасывается капля жидкости. Поскольку, как показано на фиг.7, часть мениска, ближайшая к нижней поверхности пузырьковой камеры 7, расположена за концевым участком пузырька в направлении подачи, пузырек выталкивается в направлении, противоположном направлению подачи при движении мениска в направлении к электротермическому преобразовательному элементу 11. Такое выталкивание предотвращает разделение пузыря и не дает отделившейся части пузырька остаться в части 8 эжекционного порта, лежащей за центром электротермического преобразовательного элемента 11 в направлении подачи.

Поскольку часть пузырька не может остаться в пузырьковой камере 7, это позволяет предотвратить получение поверхностью электротермического преобразовательного элемента 11 удара, который возник бы в ином случае из-за резкого изменения давления при исчезновении пузырька. Это позволяет повысить долговечность электротермического преобразовательного элемента 11 и, следовательно, повысить долговечность печатающей головки 1''. Более того, это позволяет повысить долговечность струйного печатающего устройства 2, в котором используется печатающая головка 1''.

В печатающей головке 1'', описанной выше, можно предотвратить сохранение пузырька в пузырьковой камере и, следовательно, повысить долговечность электротермического преобразовательного элемента 11, а также воспрепятствовать снижению точности попадания капель жидкости.

Четвертый вариант

Далее следует описание печатающей головки 1''' по четвертому варианту осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг.8А и 8В. На фиг.8А показано сечение печатающей головки 1''' по четвертому варианту настоящего изобретения при взгляде в направлении эжекции. На фиг.8В показано сечение печатающей головки 1''' по четвертому варианту настоящего изобретения, выполненное по линии В-В на фиг.8А. Компоненты, которые могут быть сконфигурированы так же, как и в первом-третьем вариантах, на фиг.8А, 8В обозначены такими же ссылочными позициями, и описание таких компонентов опускается и приводится описание только тех компонентов, которые отличаются от первого-третьего вариантов.

В печатающей головке 1'' по третьему варианту осуществления настоящего изобретения вторая часть 13'' эжекционного порта имеет форму эллипса, в котором длинная ось проходит в направлении подачи. Наоборот, печатающая головка 1''' по настоящему варианту отличается от печатающей головки 1'' по третьему варианту тем, что вторая часть 13''' эжекционного порта имеет форму эллипса, длинная ось которого проходит в ортогональном направлении, а короткая ось проходит в направлении подачи.

Дополнительно в настоящем варианте электротермический преобразовательный элемент 11 сформирован так, что его длина в ортогональном направлении больше его длины в продольном направлении в соответствии со второй частью 13''' эжекционного порта, длина которого в ортогональном направлении больше, чем его длина в направлении подачи. Вторая часть 13''' эжекционного порта и электротермический преобразовательный элемент могут быть сформированы таким образом.

Другие варианты

Следует отметить, что головка для эжекции жидкости по настоящему изобретению может быть установлена в таких машинах, как принтеры, копировальные аппараты, факсимильные аппараты, включая коммуникационные системы и текстовые процессоры, содержащие принтерную часть, а также промышленные печатающие устройства, соединенные с различными технологическими машинами. Применение эжекционных головок такого типа позволяет осуществлять печать на носителях разных типов, включая бумагу, нити, волокна, ткань, кожу, металлы, пластики, стекло, древесину и керамику. Следует отметить, что термин "печать", используемый в описании, определяется как нанесение на печатный носитель не только несущих определенное значение изображений, таких как буквы и цифры, но и изображений, не имеющих определенного значения, таких как узоры.

Кроме того, слова "чернила" и "жидкость", используемые в описании, должны толковаться в широком смысле, как означающие вещества и выходящие за пределы их буквального смысла. Термины "чернила" и "жидкость" определяются как вещества, используемые для формирования изображений, рисунков, узоров и т.п. и для обработки чернил и печатных носителей путем их нанесения чернил на печатный носитель. В этом отношении примерами обработки чернил и печатного носителя, например, являются повышение свойств сцепления чернил, нанесенных на печатный носитель через отверждение или перевод в нерастворимую форму, и повышение качества печати и воспроизведения цвета чернилами, а также повышение долговечности изображений.

В случае вышеперечисленных вариантов сечение второй части эжекционного порта в направлении, ортогональном к направлению эжекции, имеет форму эллипса. Вместо этого, как показано на фиг.9А и 9В, сечение второй части эжекционного порта в направлении, ортогональном к направлению эжекции, может быть круглым. В этом случае, как показано на фиг.9А, только вторая часть эжекционного порта может быть смещена от первой части эжекционного порта и электротермического преобразовательного элемента в направлении подачи. Альтернативно, как показано на фиг.9В, первая и вторая части эжекционного порта могут быть смещены от электротермического преобразовательного элемента.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на иллюстративные варианты, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается такими иллюстративными вариантами. Объем приложенной формулы следует согласовать с самой широкой интерпретацией, охватывающей все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.

Изобретение относится к головке для эжекции жидкости для эжекции капель чернил, к струйному печатающему устройству и к способу эжекции жидкости. Головка для эжекции жидкости содержит часть эжекционного порта для эжекции жидкости, теплогенерирующий элемент, камеру энергетического воздействия, канал, сообщающийся с камерой энергетического воздействия, и порт подачи жидкости, сообщающийся с каналом. Часть эжекционного порта содержит первую часть, сообщающуюся с атмосферой, и вторую часть, имеющую большую площадь поперечного сечения, чем площадь поперечного сечения первой части эжекционного порта, при этом вторая часть эжекционного порта расположена между камерой энергетического воздействия и первой частью эжекционного порта. Центр второй части эжекционного порта в направлении подачи жидкости от порта подачи жидкости к камере энергетического воздействия смещен от центра теплогенерирующего элемента к дальнему концу камеры энергетического воздействия в направлении подачи жидкости. Также предложены струйное печатающее устройство, содержащее головку для эжекции жидкости и элемент для крепления головки, и способ эжекции жидкости для печати. Изобретение повышает долговечность головки для эжекции жидкости, и при работе чернила выбрасываются, не оставляя за собой внутри сопла пузырьков. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Головка для эжекции жидкости, содержащая:
часть эжекционного порта для эжекции жидкости;
теплогенерирующий элемент для генерирования тепловой энергии, используемой для эжекции жидкости;
камеру энергетического воздействия, в которой расположен теплогенерирующий элемент;
канал, сообщающийся с камерой энергетического воздействия; и
порт подачи жидкости, сообщающийся с каналом и подающий жидкость в камеру энергетического воздействия,
при этом часть эжекционного порта содержит первую часть эжекционного порта, сообщающуюся с атмосферой, и вторую часть эжекционного порта, имеющую большую площадь поперечного сечения в направлении, ортогональном к направлению, в котором жидкость выбрасывается, чем площадь поперечного сечения первой части эжекционного порта, при этом вторая часть эжекционного порта расположена между камерой энергетического воздействия и первой частью эжекционного порта; и
центр второй части эжекционного порта в направлении подачи жидкости от порта подачи жидкости к камере энергетического воздействия, смещен от центра теплогенерирующего элемента в направлении подачи жидкости к дальнему концу камеры энергетического воздействия в направлении подачи жидкости.

2. Головка по п.1, в которой центр первой части эжекционного порта и центр теплогенерирующего элемента соответствуют друг другу в направлении подачи и в направлении, ортогональном направлению подачи.

3. Головка по п.1, в которой
центр первой части эжекционного порта в направлении подачи жидкости смещен от центра теплогенерирующего элемента в направлении подачи к дальней стороне камеры энергетического воздействия в направлении подачи жидкости.

4. Головка по п.3, в которой
центр первой части эжекционного порта и центр второй части эжекционного порта соответствуют друг другу в направлении подачи и в направлении, ортогональном направлению подачи.

5. Головка по п.1, в которой
сечение второй части эжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции, сформировано в форме круга.

6. Головка по п.1, в которой
сечение второй части эжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции, сформировано в форме эллипса.

7. Головка по п.6, в которой
диаметр сечения второй части эжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции, в направлении, ортогональном направлению подачи меньше, чем его диаметр в направлении подачи.

8. Головка по п.6, в которой
диаметр сечения второй части эжекционного порта в направлении, ортогональном направлению эжекции, в направлении, ортогональном направлению подачи больше, чем его диаметр в направлении подачи.

9. Струйное печатающее устройство, содержащее головку для эжекции жидкости и элемент для крепления головки для эжекции жидкости,
при этом головка для эжекции жидкости содержит:
часть эжекционного порта для эжекции жидкости;
теплогенерирующий элемент для генерирования тепловой энергии, используемой для эжекции жидкости;
камеру энергетического воздействия, в которой расположен теплогенерирующий элемент;
канал, сообщающийся с камерой энергетического воздействия; и
порт подачи жидкости, сообщающийся с каналом и подающий жидкость в камеру энергетического воздействия,
при этом часть эжекционного порта содержит:
первую часть эжекционного порта, сообщающуюся с атмосферой, и вторую часть эжекционного порта, имеющую большую площадь поперечного сечения в направлении, ортогональном направлению, в котором выбрасывается жидкость, чем в первой части эжекционного порта, при этом вторая часть эжекционного порта расположена между камерой энергетического воздействия и первой частью эжекционного порта,
причем центр второй части эжекционного порта в направлении подачи жидкости от порта подачи жидкости к камере энергетического воздействия смещен от центра теплогенерирующего элемента в направлении подачи жидкости к стороне дальнего конца камеры энергетического воздействия в направлении подачи жидкости.

10. Способ эжекции жидкости для печати путем эжекции жидкости из головки для эжекции жидкости, содержащий этапы, при которых:
изготавливают головку для эжекции жидкости, при этом головка для эжекции жидкости содержит:
часть эжекционного порта для эжекции жидкости;
теплогенерирующий элемент для генерирования тепловой энергии, используемой для эжекции жидкости;
камеру энергетического воздействия, в которой расположен теплогенерирующий элемент;
канал, сообщающийся с камерой энергетического воздействия; и порт подачи жидкости, сообщающийся с каналом и подающий жидкость в камеру энергетического воздействия,
при этом часть эжекционного порта содержит первую часть эжекционного порта, сообщающуюся с атмосферой, и вторую часть эжекционного порта, имеющую большую площадь поперечного сечения в направлении, ортогональном направлению, в котором жидкость выбрасывается, чем площадь поперечного сечения первой части эжекционного порта, при этом вторая часть эжекционного порта расположена между камерой энергетического воздействия и первой частью эжекционного порта, а центр второй части эжекционного порта в направлении подачи жидкости от порта подачи жидкости к камере энергетического воздействия смещен от центра теплогенерирующего элемента в направлении подачи жидкости к стороне дальнего конца камеры энергетического воздействия в направлении подачи жидкости, и
выбрасывают жидкость, заставляя пузырек, генерируемый теплогенерирующим элементом, сообщаться с атмосферой.