[发明专利]用于高密度喷墨印刷头的侧壁致动器

说明书

本申请涉及一种高密度喷墨印刷头，特别是涉及到用于高密度喷墨印刷头通道的侧壁致动器，该致动器向上述通道施加喷墨压力脉冲。

印刷机提供一种产生人类可读形式的永久性记录的手段。通常，印刷技术可以分为打击式印刷和非打击式印刷。在打击式印刷中，图象是通过打击位于纸面附近的墨带而形成的。打击式印刷技术又可以进一步分为成形字符印刷和字模印刷。在成形字符印刷中，击打墨带形成图象的部件由所要求字符的凸起的镜象构成，在字模印刷中，形成的字符是一系列紧密排列的点，这些点靠击打贴靠墨带的触针形成，有选择地击打触针，可以产生由点阵表示的任何字符。

非打击印刷通常比打击式印刷更可取，因为非打击式印刷具有较高的印刷速度并且对于印刷图表和照相铜版图象具有较好的适应性。非打击式印刷技术包括型版印刷、静电印刷和电子照排印刷。在型版印刷中，触针由电脉冲有选择的加热，并且该热产生一个显现在纸面上的印记，通常，该纸是经特殊处理的。在静电印刷中，在印刷元件和传导纸之间的电弧除去纸上不透明的涂层而露出一个对比色的底层。最好在电子照排印刷中，使用一种诸如激光光源使光导材料有选择地带电，将一种粉末调色剂吸附在带电区域，当调色剂与纸相接触时将被转送到纸面上，然后使之受热并熔化于纸上。

非打击式印刷的另一种形式通常称为喷墨印刷，喷墨印刷系统利用喷射微小墨滴的方法形成图象。这种装置可以产生高度重复和可控的微滴，从而可将微滴印在由数学化存贮和图象信息所确定的区域。大部份商业上实用的喷墨印刷系统通常可分为“连续喷墨”型喷墨印刷系统和“要求响应”型喷墨印刷系统，前者从印刷头连续喷射墨滴，并根据要求产生的图象将墨滴导向或背离纸面，后者是根据与要求产生的图象相关的特定指令由印刷头中喷射墨滴。

连续喷墨型喷墨印刷系统是基于从一个小孔中流出的液流而形成均匀的微滴。以前就已注意到，在压力下从直径大约为50-80微米的小孔喷射出的液体由于产生在射流上的表面张力波的扩张而趋于破碎成均匀的微滴，所述的张力波例如可由一个电子机械装置产生，该装置产生穿过液体的压力振荡。例如，在图1中可以看到示意的连续喷射型喷墨印刷机200，其中一个泵202从墨液204将油墨供到喷咀系统206，喷咀系统包括一个压电晶体208，它由晶体驱动器210提供的电压连续驱动，泵202特供给的油墨压到喷咀系统206中然后经喷咀212喷射成连续的液流，连续振荡的压电晶体208产生压力扰动，从而使连续的墨流破裂成均匀的墨滴，并且由于电极214产生的静电场(通常称为充电电场)的存在使墨滴获得一种静电荷。利用高压偏转板216来控制所选择的带静电微滴的轨迹使之击向纸片218上的一个希望的位置，高压偏转板216也偏离纸片218折转未被选择的带静电微滴，并使之进入贮置器220供下次循环使用。由于微滴的小尺寸和精确轨迹的控制，连续喷射型喷墨印刷系统的印刷质量可以接近成形字符冲击印刷系统的质量。但是，连续喷射型喷墨印刷系统的缺点是，即使是不印刷或只少许印刷时也必须喷射油量，这种必要条件使油墨减少并降低印刷系统的可靠性。

由于这个缺点，使人们对由电子机械感应的压力波产生微滴的方法增加了兴趣。在这种系统中，在与油墨直接或间接相连的压电材料上施加一个电压脉冲而使油墨的体积变化，这种体积变化引起油墨的压力/速度的瞬变并由此导致产生排出小孔的微滴。由于当需要微滴时才施加电压的，因此这种形式的喷墨印刷系统称为要求响应式的。例如，在图2中，示出了一种要求响应式的喷墨印刷机，喷咀系统306从贮墨器(未示出)中抽取油墨，一个驱动器310接收字符信息并根据该信息来驱动压电材料308，例如，如果接收到的字符信息要求由喷咀系统306喷射墨滴，那么驱动器310就压电材料308上施加一个电压，然后电材料变形，在一定程度上迫使喷咀系统306由小孔312中喷射墨滴，然后喷射的墨滴将击中纸片318。

在喷墨印刷机中使用压电材料已经公知，通常，压电材料是用于压电转换器中，在此，通过穿过压电材料施加一个电场并由此使压电材料变形而将电能转换成机械能的。这种使压电材料变形的性能经常被用来迫使从喷墨印刷机的载墨通道喷射油墨。使用压电材料变形来喷射油墨的一种上述的喷墨印刷结构包括一个环绕载墨通道的管状压电转换器，当转换器由施加的电压脉冲激励时，载墨通道被压缩并从中喷射出墨滴。例如，使用环形转换器的喷墨印刷机可以参见Zoltan的美国专利US3857047。然而，压电转换器和相连的载墨通道的相当复杂的布置使得这种装置的制造相当费时和昂贵。