головка выброса жидкой капли, пишущий инструмент, содержащий такую головку, и способ выброса жидких капель из нее

Формула изобретения

1. Головка (100) выброса капли жидкости, выполненная с возможностью установки ее в инструменте (1) выброса жидкости, содержащая множество исполнительных камер (105), причем каждая из исполнительных камер имеет, по меньшей мере, одно входное отверстие (107), предназначенное для соединения, по меньшей мере, с одной камерой (106) подачи жидкости для подачи жидкости (16) в упомянутую исполнительную камеру (105), по меньшей мере, одно исполнительное средство (120), выполненное с возможностью создания импульсной волны в жидкости, содержащейся в нем во время привода в действие с использованием энергии, принимаемой из устройства (20) управления, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие (108), соединенное с соплом (99) выброса,

отличающаяся тем, что выходные отверстия (108) упомянутого множества исполнительных камер (105) соединены с одним общим соплом (99) выброса, через которое капля должна быть выброшена из упомянутой головки (100).

2. Головка выброса капли жидкости по п.1, в которой выходные отверстия (108) исполнительных камер (105) соединены с общей центральной выходной камерой (104), причем упомянутая выходная камера соединена с соплом (99) выброса.

3. Головка выброса капли жидкости по п.2, в которой упомянутая центральная выходная камера (104) содержит отклоняющий элемент (103), предназначенный для отклонения импульсов потока жидкости в направлении сопла (99) выброса.

4. Головка выброса капли жидкости по любому из пп.1-3, в которой множество исполнительных камер (105) расположены вокруг упомянутого общего сопла (99) выброса в виде радиальной структуры.

5. Головка выброса капли жидкости по п.4, в которой исполнительные камеры (105) расположены в виде симметричной структуры и имеют четное количество.

6. Головка выброса капли жидкости по п.4, в которой множество исполнительных камер (105) представляет нечетное количество исполнительных камер.

7. Головка выброса капли жидкости по.п.4, в которой множество исполнительных камер (105) представляет три исполнительных камеры, продолжающихся соответственно в направлении 3 кромок плоской детали (101) треугольной формы.

8. Головка выброса капли жидкости по п.1, в которой предусмотрено множество камер (106) подачи жидкости, каждая из которых сообщается, по меньшей мере, с одной исполнительной камерой (105) и имеет или совместно используют сквозное отверстие (109), которое сообщается по жидкости с резервуаром (15) для жидкости.

9. Головка выброса капли жидкости по п.1, в которой головка (100) имеет, по существу, плоскую форму с передней стороной (110) и задней стороной (111), расположенными параллельно друг другу, на передней стороне (110) сформировано сопло (99), и отверстия (109), сообщающиеся с входными отверстиями исполнительных камер (105), предусмотрены на задней стороне (111).

10. Головка выброса капли жидкости по п.8, в которой входные отверстия (107) и выходные отверстия (108) множества исполнительных камер продолжаются по всей основной плоскости плоской детали (101) и предпочтительно вдоль радиального направления от направления сопла (99) выброса.

11. Головка выброса капли жидкости по п.9, в которой головка (100) выброса жидкости изготовлена из кремниевой пластины или любого соответствующего материала.

12. Головка выброса капли жидкости по п.1, в которой исполнительное средство содержит одно из следующих средств, выбранных из группы, включающей в себя: электростатическое, тепловое, пьезоэлектрическое исполнительное средство.

13. Ручной инструмент (1) для выброса жидкости, имеющий, по существу, трубчатый корпус (14) с отверстием (19) в передней части (11) и содержащий резервуар (15) для жидкости, средство (17) накопителя энергии, модуль (20) управления и головку (100) выброса капли жидкости по любому из пп.1-12, в котором сопло (99) выброса головки (100) выброса выступает из переднего отверстия (19) трубчатого корпуса (14).

14. Способ выброса капель жидкости из головки (100) выброса жидкости, установленной в инструменте (1) выброса жидкости, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:

предоставляют множество исполнительных камер (105), причем каждая из исполнительных камер имеет, по меньшей мере, одно входное отверстие (107), по меньшей мере, одно исполнительное средство, выполненное с возможностью формирования импульсной волны в жидкости, содержащейся в ней, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие (108),

предоставляют одно сопло (99) выброса, сообщающееся по жидкости с выходными отверстиями (108) упомянутого множества исполнительных камер (105),

в исполнительные камеры (105) подают через их входное отверстие (107) жидкость (16), подаваемую из резервуара (15) для жидкости,

приводят в действие, по меньшей мере, одно исполнительное средство (120) путем подачи энергии из модуля (20) управления таким образом, что одна капля жидкости выбрасывается через упомянутое сопло (99) выброса.

15. Способ выброса капель жидкости из головки выброса жидкости по п.14, в котором этап привода в действие содержит одновременный привод в действие, по меньшей мере, двух исполнительных механизмов (120).

16. Способ выброса капель жидкости из головки выброса жидкости по п.15, в котором этап привода в действие содержит привод в действие четного количества исполнительных средств (120) и в котором приводимое в действие средство (120) расположено в виде противоположных симметричных пар.

17. Способ выброса капель жидкости из головки выброса жидкости по п.15, в котором этап привода в действие содержит привод в действие нечетного количества исполнительных средств (120), и в котором исполнительные механизмы (120) расположены на равном расстоянии и в положениях через равные углы относительно общего сопла (99) выброса.

18. Способ выброса капель жидкости из головки для выброса жидкости по п.15, в котором способ дополнительно содержит перед этапом привода в действие этап определения количества исполнительных средств (120), которые должны быть приведены в действие для получения заданного размера капли.

19. Способ выброса капель жидкости из головки для выброса жидкости по любому из пп.15-18, в котором инструмент представляет собой ручной инструмент (1), содержащий средство определения расстояния (21) и/или движения (22), в котором жидкость (16) представляет собой чернила, и в котором способ дополнительно содержит следующие этапы:

определяют состояние письма по сигналам, получаемым с помощью средства датчика;

многократно выбрасывают капли чернил, когда определяют состояние письма, и предпочтительно с постоянной частотой выброса.

20. Способ выброса капель жидкости из головки выброса жидкости по п.19, дополнительно содержащий следующие этапы:

выполняют оценку размера капли в соответствии с, по меньшей мере, одним из параметров из группы, включающей в себя определяемую скорость сканирования пишущего инструмента (1), определяемое расстояние между поверхностью для письма и соплом (99) выброса и требуемую толщину или стиль линии, которая должна быть вычерчена.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к головкам выброса жидкой капли и к инструментам, выбрасывающим жидкие капли, содержащим такие головки. Настоящее изобретение также относится к способам выброса жидких капель из таких головок выброса жидкой капли.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к головке выброса жидкой капли, разработанной для установки в инструменте выброса жидкости, содержащей множество исполнительных камер, каждая из исполнительных камер имеет, по меньшей мере, одно входное отверстие, предназначенное для соединения, по меньшей мере, с одной камерой подачи жидкости, предназначенной для подачи жидкости в упомянутую исполнительную камеру, по меньшей мере, одно исполнительное средство, выполненное с возможностью создания импульсной волны в содержащейся в нем жидкости при активации с использованием энергии, принимаемой от устройства управления, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие, соединенное с соплом выброса.

В предшествующем уровне техники известны описания головок выброса чернил, содержащих множество исполнительных камер. Однако они имеют одно сопло выброса для каждого исполнительного механизма, выбрасывающего чернила, и при этом происходит выброс множества капелек из множества сопел. Такие головки выброса обычно используют в закрытой среде, в которой минимальны движения воздуха, расстояние выброса известно и обычно остается постоянным, например в настольных принтерах. В случаях, когда требуется предусмотреть переменную скорость сканирования, в предшествующем уровне техники обычно используется переменная частота выброса для получения большей степени осаждения чернил. Однако это не разрешает остающуюся проблему выброса на большое расстояние.

Настоящее изобретение было разработано с учетом возможности решения описанных выше проблем, и цель настоящего изобретения состоит в создании устройства выброса капель жидкости, которое пригодно, в частности, для выброса капли с подложки на основание на большее, чем обычно, расстояние. С этой целью в аспекте изобретения предусмотрена головка выброса капли жидкости описанного выше типа, отличающаяся тем, что выходные отверстия упомянутого множества исполнительных камер соединены с одним общим соплом выброса, через которое производится выброс капли из упомянутой головки.

При выбросе более тяжелые и поэтому более крупные капли перемещаются более надежно и на большее расстояние, чем капли меньших размеров. Это является важным преимуществом при использовании ручных пишущих инструментов, где расстояния между головкой выброса жидкой капли и пишущей поверхностью обычно гораздо больше, чем в вариантах, в которых используется традиционная технология выброса чернил, таких как струйные принтеры. Следует также отметить, что настоящее изобретение обеспечивает возможность использования исполнительных механизмов типичных размеров, таких как используются в настольных струйных принтерах, для формирования капель с большими, чем обычно, размерами, путем комбинирования множества мелких капелек в более крупные выбрасываемые капли. Благодаря меньшему размеру исполнительного механизма обеспечивается большая степень свободы при установке и компоновке исполнительных механизмов в головках выброса жидкой капли.

Дополнительное преимущество состоит в возможности изменять объем выбрасываемых капель, как функцию вводимого пользователем или логически полученного результата использования возможности активации различного количества исполнительных механизмов при каждом выбросе чернил, и возможности выпуска одной капли с переменным размером через одно сопло в направлении основания. Это особенно полезно для получения линий маркировки с различной толщиной без необходимости изменения частоты.

Различные варианты воплощения изобретения могут дополнительно включать в себя одно из следующих положений:

- выходные отверстия исполнительных камер соединены с общей центральной выходной камерой, причем выходная камера соединена с соплом выброса;

- центральная выходная камера содержит элемент отклонения, установленный в центре, предназначенный для отклонения импульсов потока жидкости в направлении сопла выброса;

- множество исполнительных камер расположены вокруг общего сопла выброса в виде радиальной структуры;

- исполнительные камеры расположены в виде симметричной структуры и имеют четное количество;

- множество исполнительных камер представляют нечетное количество, предпочтительно три исполнительные камеры, продолжающиеся, соответственно, в направлении трех кромок треугольной плоской детали;

- предусмотрено множество камер подачи жидкости, каждая из которых соединяется, по меньшей мере, с одной исполнительной камерой и имеет или совместно использует сквозное отверстие, которое сообщается по жидкости с резервуаром для жидкости;

- головка выброса капли жидкости имеет, по существу, плоскую форму с передней стороной и задней стороной, которые расположены параллельно друг другу, сопло сформировано на передней стороне и отверстия, сообщающиеся с входными отверстиями исполнительных камер, предусмотрены на задней стороне;

- входные отверстия и выходные отверстия множества исполнительных камер продолжаются через всю основную плоскость плоской детали и, предпочтительно, вдоль радиального направления от направления сопла выброса;

- головка выброса жидкости изготовлена из кремниевой пластины или другого соответствующего материала;

- исполнительное средство содержит одно из следующих средств, выбранных из группы, включающей в себя: электростатические, тепловые, пьезоэлектрические исполнительные средства и, предпочтительно, электростатическое средство.

Головка выброса, как определено выше, особенно подходит для использования в ручном инструменте для выброса жидкости, который имеет, по существу, трубчатый корпус с отверстием в передней части и содержит резервуар для жидкости, средство накопителя энергии, модуль управления и головку выброса капли жидкости в соответствии с любым из предыдущих положений и в котором сопло выброса головки выброса обращено к переднему отверстию трубчатого корпуса. Настоящее изобретение также относится к способу выброса капель, предназначенному для управления выбросом капель головкой выброса жидкости, установленной в инструменте выброса жидкости, отличающемуся тем, что он содержит следующие этапы:

- предоставляют множество исполнительных камер, причем каждая из исполнительных камер имеет, по меньшей мере, одно входное отверстие, по меньшей мере, одно исполнительное средство, выполненное с возможностью формирования импульсной волны в жидкости, содержащейся в ней, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие;

- предоставляют общее сопло выброса, сообщающееся по жидкости с выходными отверстиями упомянутого множества исполнительных камер;

- в исполнительные камеры подают через их входное отверстие жидкость, подаваемую из резервуара для жидкости;

- приводят в действие, по меньшей мере, одно исполнительное средство путем подачи энергии из модуля управления таким образом, что одна капля жидкости выбрасывается через общее сопло выброса.

В другом предпочтительном варианте воплощения изобретение может также дополнительно включать в себя любой один из следующих этапов:

- этап привода в действие содержит одновременный привод в действие, по меньшей мере, двух исполнительных механизмов;

- этап привода в действие содержит привод в действие четного количества исполнительных средств, и в котором исполнительные механизмы расположены в виде противоположных симметричных пар;

- этап привода в действие содержит привод в действие нечетного количества исполнительных средств, предпочтительно 3 или 5, и в котором исполнительные механизмы расположены на равном расстоянии и в положении через равный угол относительно общего сопла выброса;

- способ дополнительно содержит этап определения количества исполнительных средств, которое должно быть приведено в действие для получения определенного размера капли, перед этапом привода в действие;

- инструмент представляет собой ручной инструмент, содержащий средство, чувствительное к положению и/или перемещению, в котором жидкость представляет собой чернила и в котором способ дополнительно содержит следующие этапы:

- определяют состояние письма по сигналам, получаемым с помощью датчика;

- многократно выбрасывают капли чернил, когда определяют состояние письма, и, предпочтительно, с постоянной частотой выброса;

- этапы оценки размера капли в соответствии с, по меньшей мере, одним из параметров из группы, включающей в себя определяемую скорость сканирования пишущего инструмента, определяемое расстояние между поверхностью для письма и соплом выброса и требуемую толщину или стиль линии, которая должна быть вычерчена.

Другие характеристики и преимущества будут понятны для специалиста в данной области техники из следующего подробного описания.

На фиг.1 показано представление в разрезе пишущего инструмента, содержащего головку выброса в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.2а показан в перспективе вид с разрезом первого варианта воплощения головки выброса, содержащий закрывающую пластину и пластину основания, расположенные на установочном блоке.

На фиг.2b показана пластина основания головки, представленной на фиг.2а.

На фиг.3 показан вид, аналогичный фиг.2, второго варианта воплощения головки выброса.

На фиг.4 показан вид, аналогичный фиг.2, третьего варианта воплощения головки выброса.

На фиг.5 показан вид, аналогичный фиг.2, четвертого варианта воплощения головки выброса.

На фиг.6 показан вид в перспективе участка пластины основания головки выброса, представляющий только одну камеру выброса.

На каждом из чертежей одинаковыми номерами ссылочных позиций обозначены идентичные или аналогичные элементы.

На фиг.1 представлен конкретный вариант воплощения головки 100 выброса жидкой капли, установленной в неконтактных пишущих инструментах 1. Однако изобретение также может быть использовано в ручных или настольных принтерах или в других аналогичных устройствах.

Пишущий инструмент имеет, по существу, трубчатый элемент, который продолжается между передней частью 11 и задней частью 12 так, что формируется ручка. Трубчатый элемент имеет внутреннюю стенку 13, образующую полое внутреннее пространство, и внешнюю стенку 14, разработанную для удержания ее в руке пользователя.

Внутренняя полая секция пишущего инструмента содержит резервуар 15 для жидкости, установленный с возможностью съема таким образом, что конечный пользователь может легко его заменять, и содержит жидкости 16. Следует отметить, что жидкость, используемая в данном представленном варианте воплощения, который представляет собой пишущий инструмент, представляет собой видимые чернила в жидком виде. Однако в зависимости от варианта применения, жидкость также может представлять собой корректирующую жидкость, клей или другие жидкости, которые соответствуют варианту применения.

Пишущий инструмент 1 дополнительно содержит модуль 17 накопителя энергии, обеспечивающий энергией модуль 20 управления, и устройство 100 выброса жидкости. Накопитель 17 энергии может быть установлен на пишущем инструменте 1 таким образом, чтобы его можно было легко заменять, или он может быть интегрирован с резервуаром 15 для жидкости, как описано в заявке на французский патент, поданной 22 июля 2004 г., № FR 0408138, или имеет средство заряда пишущего инструмента.

Пишущий инструмент также может содержать другие устройства, такие как средство измерения расстояния между головкой 100 выброса жидкости и носителем 2 для письма, такое как оптический определитель 21 расстояния, и средство измерения пишущей активности ручки, например, с акселерометром 22.

Пишущий инструмент 1 дополнительно содержит головку 100 выброса капли жидкости в соответствии с первым вариантом воплощения, которая обращена к переднему отверстию 19, расположенному на передней части 11 пишущего инструмента 1. Головка физически выполнена малой, так что ее можно располагать рядом с передней частью 11, формирующей кончик ручки таким образом, что она не создает визуальную помеху для пользователя.

Для специалиста в данной области техники будет понятно, что такой вариант представляет собой только один из возможных вариантов применения и что настоящее изобретение в равной степени можно использовать в ручных принтерах, настольных принтерах или в других инструментах, которые выпускают жидкость на основание, без физического контакта между инструментом и основанием.

По меньшей мере, один канал 130 для жидкости присутствует между резервуаром 15 для жидкости и головкой 100 выброса капли жидкости.

Модуль 20 управления, который содержит центральное процессорное устройство, системные часы и другие детали, используется для обработки всех данных, таких как измерение расстояния и измерение пишущей активности, а также регулирует и подает энергию для формирования импульсов энергии, предусмотренных для привода в действие головки 100 выброса капли, которая отвечает за выброс жидкости 16 из сопла 99.

Модуль 20 управления также может быть выполнен таким образом, что он будет обеспечивать возможность выброса жидкости 16 головкой 100 выброса капли жидкости, только когда акселерометр 22 детектирует движение пишущего инструмента 1 относительно носителя 2 для письма, и одновременно с этим оптическая система 21 детектирует, что расстояние между соплом 99 и носителем 2 для письма располагается в диапазоне значений, определенных заданным минимальным значением и заданным максимальным значением. Его работа также может соответствовать принципу "подавать чернила снова, за исключением уже маркированного".

Как лучше всего показано на фиг.2а, оконечный участок установочного блока 115 используется одновременно как держатель для головки 100 выброса и как канал 130 для подачи жидкости, поступающей из резервуара 15 для жидкости.

Головка 100 выброса капли жидкости определена пластиной 101 основания, на которой предусмотрено множество исполнительных средств 120, также называемых исполнительными механизмами, для выброса жидкости 16 и закрывающей пластиной 102, расположенной на пластине 101 основания, которая закрывает пластину основания и таким образом содержит жидкость 16 в содержащихся в ней камерах. Пластина 101 основания содержит множество каналов 107,108, которые вытравлены в ней.

Предусмотрено множество исполнительных камер 105 и камер 106 подачи, хотя только одна из них видна на фиг.2а. Как лучше всего показано на фиг.5, три канала 107 устанавливают сообщение под жидкости между камерой 106 подачи и исполнительными камерами 105 и формируют входные отверстия исполнительной камеры 105. Канал 108 устанавливает сообщение по жидкости между исполнительной камерой 105 и общей камерой 104 выброса и формирует выходное отверстие исполнительной камеры 105. Однако можно использовать разное количество каналов.

Исполнительная камера 105, содержащая исполнительное средство 120, соединена с модулем 20 управления с помощью линий 121 передачи сигнала, которые предназначены для управления исполнительным средством 120. Закрывающая пластина 102 имеет одиночное сопло 99, сформированное в ней, которое расположено в центре пластины 102, и совмещено с центром центральной камеры 104 выброса пластины 101 основания. Внешняя поверхность 110 закрывающей пластины 102 формирует переднюю поверхность головки 100 выброса, из которой выступает сопло 99.

Как можно видеть на фиг.2b, шесть исполнительных камер 105 и камер 106 подачи жидкости расположены вокруг общей камеры 104 выброса в виде радиальной структуры. Каждый путь, формируемый каналами 107, 108 одной исполнительной камеры 105 и одной камеры 106 подачи, продолжается вдоль радиуса от общей камеры 104 выброса и разделен от соседних путей 107, 108 с помощью разделительных стенок, сформированных как единое целое с пластиной 101 основания. На равном расстоянии от центра и через равный угол друг от друга расположены исполнительные камеры 105 и камера 106 подачи, которые располагаются на одних и тех же путях на ее кромке. Все камеры 104, 105, 106 продолжаются по всей основной пластине пластины 101 основания, которая выполнена в виде плоской детали. Жидкость 16 протекает в центральную камеру 104 выброса в результате воздействия импульсов, формируемых исполнительными механизмами 120, которые составляют часть исполнительной камеры 105. В сами исполнительные камеры 105 жидкость 16 поступает из камер 106 подачи жидкости таким образом, что каждая исполнительная камера 105, по отдельности, соединена с одной камерой 106 подачи жидкости. Однако в других вариантах воплощения может быть реализован вариант, в котором одна камера 106 подачи жидкости соединена с более чем одной исполнительной камерой 105.

Отверстие 109 подачи чернила, расположенное в каждой камере 106 подачи жидкости, перфорировано через толщину пластины 101 основания и выходит на заднюю сторону 111 пластины 101 основания, которая составляет заднюю сторону головки выброса. Отверстия 109 сообщаются с резервуаром 15 для жидкости. Пластина 101 основания и закрывающая пластина 102 имеют, по существу, плоскую прямоугольную форму и изготовлены с использованием процесса обработки полупроводников с применением кремниевой пластины.

Камера 106 подачи жидкости сообщается по жидкости с резервуаром 15 для жидкости, и в ней временно сохраняется малое количество жидкости 16, которая свободно протекает от камеры 106 подачи в исполнительную камеру 105.

Кроме того, сообщение по жидкости из камер 106 подачи жидкости, соединенных с исполнительными камерами 105, разработано таким образом, что облегчается поток жидкости 16 в исполнительную камеру 105, но обеспечивается намного большее сопротивление при обратном потоке под действием импульсного давления, вырабатываемого исполнительными механизмами 120. Канал 108 между исполнительной камерой 105 и центральной выходной камерой 104 должен обеспечивать как можно меньшее сопротивление для импульсной жидкости, протекающей через этот канал в направлении сопла 99.

В центре центральной выходной камеры расположено средство 103 отклонения, которое направляет импульсы капель жидкости наружу через одиночное сопло 99.

Каждая секция модуля, как показано на фиг.6, расположена в радиальном направлении вокруг центральной выходной камеры 104, при этом модуль включает в себя камеру 106 подачи и исполнительную камеру 105 с каналами 107 между ними и каналом 108, выходящим из исполнительной камеры 105. Каждый модуль, в общем, имеет форму сектора.

Однако они могут быть сформированы с приданием любой формы, но предпочтительно, расстояние между исполнительными механизмами 120 и центральной камерой 104 остается, по существу, одинаковым, и/или они располагаются в виде радиальной структуры.

Для этого первого варианта воплощения предусмотрено шесть исполнительных камер, но возможны также другие варианты воплощения, такие как второй и третий вариант воплощения, иллюстрируемые на фиг.3 и фиг.4. На фиг.3 иллюстрируется пластина 101 основания с четырьмя наборами исполнительных модулей, окружающих центральную выходную камеру 104. На фиг.4 иллюстрируется пластина 101 основания с 12 наборами камер. Однако эти варианты воплощения не ограничиваются данными примерами, и может использоваться любое количество камер 105.

Варианты воплощения, показанные на фиг.3 и фиг.4, отличаются дополнительно тем, что в этих вариантах воплощения не используется отклоняющий элемент 103, расположенный в центральной камере 103 выброса. В этих вариантах воплощения вместо использования отклоняющего элемента 103 отклонение осуществляется путем привода в действие попарно и точно в один момент времени с одинаковым количеством энергии, подаваемой модулем 20 управления таким образом, что капли встречаются в центре выходной камеры 103 и самостоятельно отклоняются, выходя наружу через единое сопло 99. Четное количество камер 105 обеспечивает возможность прямого столкновения в центральной камере выброса и выхода через сопло 99.

В четвертом варианте выполнения, показанном на фиг.5, предусмотрены три исполнительных механизма. Тот же процесс может осуществляться при условии, что все три исполнительных механизма 120 приводятся в действие в один и тот же момент времени с одинаковой энергией. Пластина 101 основания в этом случае имеет треугольную форму, и каждый из трех наборов исполнительных камер 105 и камер 106 подачи жидкости расположены и выровнены в направлении вершины треугольной формы, то есть камеры 106, 105 подачи и исполнительные камеры формируют модули, расположенные под углом 120° относительно друг друга. Эти свойства также можно применять к любым другим вариантам воплощения, имеющим нечетное количество камер. В случае трех камер 105 обеспечивается преимущество, которое позволяет сэкономить 50% пространства и материалов, что при массовом производстве может привести к существенной экономии затрат, а также к экономии времени на производство, поскольку требуется формировать меньшее количество камер и меньшее количество сквозных отверстий 109 путем механической обработки в камере 106 подачи жидкости.

Исполнительными камерами 105 и, более конкретно, исполнительными механизмами 120 можно управлять индивидуально, по группам или всеми вместе параллельно. Однако на практике исполнительные механизмы 120 приводят в действие в виде противоположных пар или групп, независимо от количества присутствующих камер.

В типичной конфигурации такого устройства 100 выброса капель, как описано выше, микроскопическая капля, вылетающая в виде импульса из исполнительной камеры 105, обычно имеет объем в диапазоне 25-80 пл, таким образом, общий объем всех камер приблизительно составляет 150-200 пл.

Важно отметить, что данная концепция может быть воплощена с использованием любого исполнительного средства, включающего в себя пьезоэлектрические, тепловые или электростатические исполнительные механизмы. Разные средства привода в действие используются только для создания давления или устранения давления жидкости 16 в исполнительной камере 120 различными способами для подачи импульса жидкости в центральную камеру 104 и затем на держатель 2.

На фиг.6 подробно показан один модуль выброса жидкости. В конкретном варианте воплощения иллюстрируется тепловая головка 120 выброса чернил. Электрическое соединение, соединяющее головку с модулем 20 управления, внедрено в пластину 101 основания, но может быть расположено поверх нее. Для данного варианта воплощения такие соединения 121 ведут к кромке пластины 101, где они могут быть дополнительно соединены с модулем 20 управления.

Наиболее часто используемое средство формирования импульса жидкости представляет собой тепловую головку, однако оно имеет недостаток, состоящий в том, что имеет ограниченный срок службы. Для того чтобы в некоторой степени уменьшить эту проблему ограниченного срока службы, модуль управления может быть выполнен с возможностью ротации использования конкретного исполнительного механизма как функции предыдущего действия для равномерного распределения износа по всем исполнительным механизмам.

Другое исполнительное средство представляет собой пьезоэлектрический исполнительный механизм. Эти механизмы имеют преимущество, поскольку в них отсутствуют ограничения совместного использования с жидкостями, не имеющими водного основания. Однако их применение в ручных устройствах ограничено необходимостью привода в действие с использованием высокого напряжения.

Предпочтительное средство привода в действие представляет собой электростатический исполнительный механизм благодаря его высокой энергетической эффективности, в частности, при малых размерах. Он также не ограничен жидкостями на основе воды, и для его работы требуются только низкие напряжения.

Дополнительный возможный вариант воплощения, в соответствии с настоящим изобретением, направлен на использование возможности смешивания разных жидкостей, например возможности смешивания чернил с разными цветами. Вместо использования резервуара 15 для жидкости, содержащего один цвет, очевидно, что можно разделить этот резервуар на разные контейнеры для разных цветов, но не обязательно с равным объемом, с учетом различных весовых коэффициентов или частоты использования. Множество каналов 130 подачи затем может быть сформировано в держателе 110 головки выброса жидкости таким образом, чтобы только поднабор из общего количества исполнительных механизмов отвечал за каждый цвет. В данном варианте воплощения, используя четыре отдельных цвета: голубой, пурпурный, желтый и черный, можно обеспечить возможность для пользователя письма в любом цвете путем комбинирования упомянутых выше цветов.

Далее будет описан способ выброса капли жидкости из головок 100 выброса капли жидкости в соответствии с вариантами воплощения.

Как упомянуто выше, головка 100 выброса установлена на конце пишущего инструмента 1 для конкретного варианта воплощения, и пишущий инструмент 1 содержит модуль 20 управления, источник 17 энергии для питания модуля 20 управления и резервуар 15 для жидкости.

Чернила содержатся либо в фиксированном или в съемном резервуаре 15 для чернил в корпусе пишущего инструмента 1, и чернила 16 поступают в головку 100 выброса капли через, по меньшей мере, один канал 130 сообщения по жидкости. Камера 106 подачи жидкости позволяет создавать небольшие отдельные запасы чернил 16 в соответствующей исполнительной камере 105, и перфорированное отверстие 109, предусмотренное в упомянутой камере 106 подачи, сообщается с резервуаром 15 для жидкости.

Исполнительный механизм 120 в исполнительной камере 105 может содержать, но без ограничения этим, следующие типы: электростатический, пьезоэлектрический, тепловой. Настоящий документ не предназначен для подробного описания этих разных типов исполнительных механизмов, поскольку они существуют в различных вариантах воплощения и хорошо известны в данной области техники. Как только модуль 20 управления определяет соответствующий момент, исполнительные механизмы 120 в исполнительных камерах 105 активируются в результате подачи импульсной энергии из модуля 20 управления. Такой выброс энергии в основном будет направлен через путь наименьшего сопротивления, который проходит вдоль луча, направленного к центральной камере 104 выброса, проходя, по существу, через предусмотренный канал 108. Импульсная волна, содержащая малое количество жидкости 16, из исполнительной камеры 105 будет перемещаться в направлении сопла 99. Эта импульсная волна, переносящая жидкость из исполнительной камеры 105, перемещается поперек пластины 101 основания вдоль основной пластины в направлении сопла 99.

Если вариант выполнения содержит отклоняющий элемент 103, тогда капля отклоняется на элементе 103 и выходит из сопла 99, расположенного в закрывающей пластине 102, возможно одновременно объединяясь с другими импульсными каплями, выпущенными в тот же момент времени из других исполнительных камер 105.

Если центральный отклоняющий элемент 103 отсутствует, тогда импульсная волна жидкости формируется в противоположных симметричных парах таким образом, что их поперечная энергия уравновешивается, и только продольный компонент ее остается таким образом, что одиночная капля выходит из сопла 99. Следует отметить, что такая компоновка также возможна при использовании трех или пяти исполнительных механизмов 120, расположенных через 120° или 72° друг от друга.

В общем предпочтительно использовать четное количество исполнительных механизмов 120, которые приводятся в действие в противоположных парах независимо от того, имеется или нет отклоняющий элемент 103 в центральной камере 104 выброса.

Может быть предпочтительным расширить использование исполнительных механизмов 120 таким образом, чтобы каждый исполнительный механизм накапливал, в среднем, приблизительно одинаковое количество приводов в действие. Это особенно предпочтительно при использовании исполнительных механизмов теплового типа. Головка 100 и также модуль 20 управления должны обеспечивать возможность подачи чернил с достаточно высокой частотой так, чтобы отдельные капли чернил не были видны, и их выброс выглядел непрерывным. Модуль 20 управления поэтому приводит в действие разное количество исполнительных механизмов 120 с фиксированной частотой в диапазоне 500-800 Гц, таким образом, чтобы получить обоснованный размер капель на поверхности для письма, для получения нормально воспринимаемой толщины наносимой линии, в зависимости от скорости сканирования инструмента 1. Общий объем капли сопла приблизительно 150-200 пл является желательным для создания достаточной ширины линии на поверхности 2 для письма, например 0,3 мм за один проход. Преимущество такого подхода по сравнению с переменным размером капли состоит в том, что частоту подачи чернил можно поддерживать на обоснованном уровне для предотвращения визуального разделения отдельных капель даже при быстром движении кончика ручки.

Модуль 20 управления определяет количество приводимых в действие исполнительных механизмов 120 для изменения ширины линии как функции скорости сканирования, которую определяют внутренние датчики, такие как акселерометры 22, или ширину линии регулируют по внешним командам, таким как давление на захват ручки или установки пользователя.

Размер капель также может быть определен в соответствии с измеряемым расстоянием между соплом 99 и носителем 2 для гарантирования попадания капель на носитель 2. Также возможно изменять размер капель для изменения толщины наносимой линии.