专利名称：多色阶喷墨头晶片结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨头晶片的结构，特别是一种使用于多色阶喷墨打印技术，并且具有较高的喷墨打印速度的多色阶喷墨头晶片结构。
自从多色阶喷墨打印技术开发成功之后，提供了色调丰富的打印质量，使得影像的打印质量大为提升。而目前的技术发展方向，除了希望在彩色打印方面拥有更丰富的色阶，提高打印的分辨率之外，如何获得更快的喷墨打印速度也是另一项重要的目标。
已知的喷墨打印机为了提高打印质量，普遍采用的方法例如减低墨滴尺寸的大小，以提高打印的分辨率，然后通过各色墨滴数的控制配合半色调控制技术，来提供丰富的色阶，以便使彩色打印(特别是彩色影像的打印)获得更高的打印质量。所以目前市面上已经有号称墨滴量不到1微微升(pl)，也有分辨率高达2400dpi(dot per inch)的喷墨打印机出现。然而，就一般高质量的印刷品而言，600dpi的分辨率便已绰绰有余，虽然其墨滴量达数十微微升以上，这样的分辨率已经难以用肉眼分辨出其间明显的差异了。进一步分析，现今的高质量喷墨打印机之所以要采用极微量的喷墨方式，主要的目的之一在于增加色阶的变化，但是过小的墨滴也造成墨滴喷出孔的微小化，其阻塞的机会也大大的增加。
虽然，目前已知的喷墨打印机已有能力使喷出的墨滴微量化，但是其进行彩色多色阶打印的方式，仍然是使用多种颜色的墨水，将不同颜色的墨水喷射至记录媒体(如普通纸、专用的喷墨打印纸或其他类似者)，而在记录媒体的表面完成不同颜色的墨水的混色，因此不同颜色的墨水，必需在同一区域先后进行数次的喷射，借由控制不同颜色墨水的喷射量，以便在其混色之后获得期望的色阶，所以即使可以通过墨滴尺寸的微量化达到增加色阶变化的功效，却仍无法改善喷墨打印机在进行彩色多色阶打印时，打印速度过低的问题。
本发明的主要目的，就是要提供一种可以增加彩色多色阶喷墨打印速度的喷墨头晶片结构。
本发明的上述目的是这样实现的一种多色阶喷墨头晶片结构，主要是在喷墨头晶片内设计有一预混室，不同的墨水将各自借由一配色供墨元件喷射入预混室先行混色，通过控制各配色供墨元件的能量的方式，依据最终的打印色阶，使之各喷出一期望的墨水量进入预混室，然后再由配设于预混室出口处的打印喷墨驱动器，将预混达期望色阶的墨水喷射至记录媒体，这种喷墨头晶片的结构设计，只需要一次混色动作加上一个将墨水喷射至记录媒体的动作，就可以完成相同于传统技术中将各色多墨滴(单色多阶即需要8滴甚至达16滴的墨滴)先后喷射至记录媒体的打印效果；相比之下，本发明的设计将可大幅度改进传统技术的打印速度。
在本发明所公开的较佳实施例中，可以采取将不同颜色的墨水喷射至预混室中混色的方式，获得期望色阶的墨水；而另一较佳的实施态样，则是将高浓度的颜料与溶剂依色阶的要求，在预混室中预先混合稀释至所需的色阶，然后再由打印喷墨元件将墨水喷出打印。与传统技术通过控制不同颜色的墨滴喷射至记录媒体的墨滴数量以获得期望色阶的打印方式相比，本发明在将墨水喷射至记录媒体之前，便将墨水控制达到期望的色阶，同样可以减少墨滴的喷射次数，达到提高打印速度的功效。
下面结合实施例及其附图，对本发明的技术内容作进一步详细说明。
图1为喷墨头晶片的各部结构的功能方框图；图2为喷墨头晶片的第一种实施例，显示喷墨打印单元的各元件配置位置
图3显示第一种实施例中，墨水储存室与喷墨头晶片中各个喷墨打印单元之间的连接关系；图4A为喷墨头晶片的第二种实施例，显示喷墨打印单元的各元件与墨水储存室的配置；图4B为图4A的局部构造放大图，显示喷墨打印单元的各元件的形状与配置关系；图5为图4中墨水储存室的另一种实施例构造。
首先请参照图1，其为喷墨头晶片1及其相关元件的功能方框图。喷墨头晶片1与数个储存有不同墨水的墨水储存室相通，打印所需的墨色由各个墨水储存室供给，然后借由喷墨头晶片1所赋予的能量而喷射至记录媒体。由于大部分的彩色喷墨打印机均使用C(Cyan，青色)、M(Magenta，洋红)、以及Y(Yellow，黄色)等三种不同颜色的墨水，所以在下文所公开的实施例中，将以分别储存有C、M、Y三种不同颜色墨水的第一墨水储存室20a，第二墨水储存室20b，以及第三墨水储存室20c为例作进一步的说明。
本发明所设计的喷墨头晶片1包括有复数个依特定的方式排列(通常是采用矩阵方式排列)的喷墨打印单元10，每一个喷墨打印单元10均具有一个墨水喷出口(图中未示)，从外表上来看就好象是复数个细小的针孔般排列于喷墨头晶片1的外表，而由数个墨水储存室20a，20b，20c所供给的墨水便是先在喷墨打印单元10的内部完成混色之后，再通过这些墨水喷出口被喷射至记录媒体的表面，而达到彩色多色阶喷墨打印的效果。
在本发明所公开的第一种实施例中，每个喷墨打印单元10的结构均相同，其包括有(见图2)一预混室30，具有一墨水喷出口31，可供混色完成的墨水通过并被喷射至记录媒体的表面；数个配色供墨元件，分别为连通预混室30与第一墨水储存室20a的第一配色供墨元件40a，连通预混室30与第二墨水储存室20b的第二配色供墨元件40b，连通预混室30与第三墨水储存室20c的第三配色供墨元件40c；数个配色供墨驱动器，其分别为设置于第一配色供墨元件40a的第一配色供墨驱动器50a，设置于第二配色供墨元件40b的第二配色供墨驱动器50b，设置于第三配色供墨元件40c的第三配色供墨驱动器50c，通过对这数个配色供墨驱动器50a，50b，50c的能量控制，而将来自于不同的配色供墨元件40a，40b，40c之中的不同颜色墨水，依预期的墨水量喷射入预混室30完成混色，以便获得期望色阶的墨水；以及一打印喷墨驱动器60，设置于预混室30，用以将完成混色并达期望色阶的墨水经由墨水喷出口31喷射至记录媒体的表面。
前述的三个配色供墨驱动器50a，50b，50c以及打印喷墨驱动器60可以用加热式电阻薄膜的方式加以实现，就如同传统的热泡式喷墨头晶片的工作原理一样，我们可以通过控制加热式电阻薄膜的能量的手段，借由加热式电阻薄膜加热墨滴，使之瞬间汽化膨胀然后将所需的墨水量喷射而出。所以来自三个不同颜色的墨水储存室20a，20b，20c的墨水，首先将会在预混室30之内混合达到期望的色阶，然后再一次喷射至记录媒体(如普通纸、喷墨打印专用纸或其它类似者)，即可在记录媒体的表面获得期望色阶的打印效果，不象传统技术需要将不同墨水量不同颜色的墨滴先后数次喷射至记录媒体，所以本发明的设计将可以缩短打印的时间，相对提高打印的速度，而且能拥有相同的打印质量。
前述三个配色供墨元件40a，40b，40c的配设位置，是围绕在预混室30的周围，它们分别借由第一流道41a，第二流道41b，以及第三流道41c与预混室30连接，而这三个流道41a，41b，41c将墨水引入预混室30的位置点，大致上是分布在对称于预混室30的中心的位置，若是分布在以预混室30的中心为圆心的等分圆周位置则更佳，这样可以使得不同颜色的墨水分别在被三个配色供墨元件40a，40b，40c喷射入预混室30之后，能够彼此均匀地混合，若是能使三种不同颜色的墨水喷射入预混室30之后造成如漩涡般的混合效应，通过充分的搅动将更有助于墨水的混色动作，而获得更均匀的混色结果。
再请参照图3，由图中可以看出，储存有三种不同颜色的墨水的墨水储存室20a，20b，20c与喷墨头晶片1中数个喷墨打印单元10之间的连接关系，三个墨水储存室20a，20b，20c均设置在喷墨头晶片1的同一侧(且在相对于墨水喷出口31的背侧)，不同的墨水储存室20a，20b，20c可以分别通过与喷墨头晶片1的表面平行或垂直的配色供墨流道21a，21b，21c，与三个配色供墨元件40a，40b，40c连接，所以可以毫无问题地将所需的墨水供给三个配色供墨元件40a，40b，40c。
如图4A所示，在本发明的另一实施例中，我们在不同的墨水储存室中分别储存了不同颜色的高浓度颜料及匹配的溶剂，其等效的结构如图4A所示，通过适当的排列，在装有高浓度颜料的墨水储存室20a，20b，20c及其搭配的溶剂储存室70a，70b，70c之间，将可以设置一或数个喷墨打印单元10a，这些喷墨打印单元10a的构造包括有一预混室30，具有一墨水喷出口31，可供混色完成的墨水通过并被喷射至记录媒体的表面；一打印喷墨驱动器60，设置于预混室30，用以将完成混色并达期望色阶的墨水经由墨水喷出口31喷射至记录媒体的表面；两个配色供墨元件40d，40e，其中一个配色供墨元件40d连通预混室30与相邻的墨水储存室(20a或20b或20c)，而另一个配色供墨元件40e则连通预混室30与相邻的溶剂储存室(70a或70b或70c)；以及两个分别设置于配色供墨元件40d，40e之中的配色供墨驱动器50d，50e。
在上述这个实施例中，为了使得进入预混室的溶剂与高浓度颜料均匀地混合，我们对于分别用以连接两个配色供墨元件40d，40e与预混室30的第四流道41d，与第五流道41e的位置作了特别的安排，如图4B所示，第四流道41d与第五流道41e是将溶剂或高浓度颜料自预混室30的边缘引导入预混室30，借着溶剂或高浓度颜料被喷射入预混室30的冲力，而在预混室30的内部造成漩涡般的流动场，将可以使溶剂与高浓度颜料获得较佳的混合效果。
前述的两个配色供墨驱动器50d，50e以及打印喷墨驱动器60，同样可以用加热式电阻薄膜的方式加以实现，可以通过控制加热式电阻薄膜的能量的手段，将所需的高浓度颜料及溶剂喷射入同一个预混室30混合，将颜料稀释至期望的色阶，然后通过打印喷墨驱动器60将墨水经由墨水喷出口31喷射至记录媒体的表面。同样具有先将墨水预混达到期望的色阶，然后一次喷射至记录媒体的功效。
而这些分别储存有不同颜色的高浓度颜料与溶剂的墨水储存室20a，20b，20c及其搭配的溶剂储存室70a，70b，70c，我们还可以通过图5所示的构造予以实现，其中溶剂是由一个至少足以涵盖整个喷墨头晶片1之面积的溶剂储存室70所储存，而储存有不同颜色的高浓度颜料的墨水储存室20a，20b，20c则被安插在溶剂储存室70的中央，并且彼此保持有一适当的间隔，也就是任何一个墨水储存室20a或20b或20c的周围均围绕有溶剂但不直接相通，而在任两个彼此相邻的高浓度颜料与溶剂之间便配置有上述的喷墨打印单元10a，这种设计使不同的墨水储存室20a，20b，20c所需的溶剂均由同一个溶剂储存室70所供给，同样可以轻易地搭配本发明所设计的多色阶喷墨头晶片结构而获得实现。
本发明所设计的多色阶喷墨头晶片，可以使用多种颜色的墨水，将不同颜色的墨水先行预混，然后喷射至记录媒体的表面，借由控制不同颜色墨水的预混量，获得期望的色阶，由于墨水已先行预混达期望色阶，因此只需一次喷射即可达到所需的打印效果，同时还具有提高打印速度的效果。
本发明所设计的多色阶喷墨头晶片，可以先将高浓度的颜料与溶剂先行混合获得期望色阶的墨水，然后喷射至记录媒体的表面，同样具有提高打印速度的功效。
权利要求
1.一种多色阶喷墨头晶片结构，用以将数种不同颜色的墨水喷射至记录媒体的表面，其至少具有一个由下列元件构成的喷墨打印单元一预混室，具有一墨水喷出口，可供墨水通过并破喷射至记录媒体的表面；数个配色供墨元件，将数种不同颜色的墨水分别连通于该预混室；数个配色供墨驱动器，分别设置于该配色供墨元件之中，用以将不同颜色的墨水，分别依预期的墨水量喷射入该预混室混色，以获得期望色阶的墨水；以及一打印喷墨驱动器，设置于该预混室之中，用以将完成混色并达到期望色阶的墨水经由该墨水喷出口喷射至记录媒体的表面。
2.如权利要求1所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个配色供墨元件分别借由数个流道连接于该预混室。
3.如权利要求2所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个流道将墨水引入该预混室的位置点，是分布在对称于该预混室的中心的位置。
4.如权利要求2所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个流道将墨水引入该预混室的位置点，是分布在以该预混室的中心为圆心的等分圆周位置。
5.如权利要求1所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个配色供墨元件是围绕在该预混室的周围。
6.如权利要求1所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该喷墨头晶片还具有与该喷墨头晶片的表面平行或垂直的数个配色供墨流道，分别用以连通该配色供墨元件与数种不同颜色的墨水。
7.如权利要求1所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个配色供墨驱动器以及该打印喷墨驱动器是为一种加热式电阻薄膜结构。
8.如权利要求1所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个配色供墨驱动器还包含有控制其能量的手段，用以将所需的墨水量喷射至该预混室。
9.一种多色阶喷墨头晶片结构，用以将具有颜色的高浓度颜料及其溶剂喷射至记录媒体的表面，其至少具有一个由下列元件构成的喷墨打印单元一预混室，具有一墨水喷出口，可供墨水通过并被喷射至记录媒体的表面；两个配色供墨元件，分别将高浓度颜料与溶剂连通于该预混室；两个配色供墨驱动器，分别设置于前述的两个配色供墨元件之中，用以将高浓度颜料及溶剂，分别依预期的喷射量喷射入该预混室混色，以获得期望色阶的墨水；以及一打印喷墨驱动器，设置于该预混室之中，用以将完成混色并达期望色阶的墨水经由该墨水喷出口喷射至记录媒体的表面。
10.如权利要求9所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该配色供墨元件是位于该预混室的周围。
11.如权利要求9所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该配色供墨元件分别借由数个流道连接于该预混室。
12.如权利要求11所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该数个流道是将溶剂或高浓度颜料自该预混室的边缘引导入该预混室，使溶剂或高浓度颜料被喷射入该预混室造成漩涡般的流动场。
13.如权利要求9所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该配色供墨驱动器以及该打印喷墨驱动器是为一种加热式电阻薄膜结构。
14.如权利要求9所述的多色阶喷墨头晶片结构，其中该配色供墨驱动器还包含有控制其能量的手段，用以将所需的墨水量喷射至该预混室。
全文摘要
一种多色阶喷墨头晶片结构,其至少具有一预混室,预混室通过数个配色供墨元件与不同的墨水储存室连通,由配色喷墨元件控制不同的墨水喷射入预混室的量,而在预混室先行获得一种达到期望色阶的墨水,最后借由配设于预混室出口处的打印喷墨驱动器,将预混达期望的色阶的墨水喷射至记录媒体(如纸或其他类似者),因此、任何打印区域只需一次喷墨打印即可呈现出期望的色阶,对于提高喷墨打印的速度有极佳的帮助。
文档编号B41J2/21GK1373043SQ011090
公开日2002年10月9日 申请日期2001年2月28日 优先权日2001年2月28日
发明者张智超, 邱庆龙, 苏士豪 申请人:财团法人工业技术研究院