专利名称：喷墨头共享模块的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种喷墨头共享模块，适用于同一规格的单色喷墨头及多色喷墨头。
喷墨头是喷墨打印机的最关键部分，分为压电式(piezo electrical)或是热泡式(thermal bubble)的喷墨头。在高分辨率的热泡式喷墨印刷中，单色与多色喷墨头不论在墨水盒或喷墨芯片均采用个别不同的设计。当使用者要打印黑白或彩色的文字或图案时，计算机会将文字或图案译码，通过打印机转换成控制信号，并分别传送至单色及多色喷墨头，再经由单色及多色喷墨头上的软性电路板(TAB)，由其传递而驱动控制喷墨芯片上的加热电阻(heater)薄膜，用瞬间加热来自喷墨头内的墨水槽的墨水，使得墨水受高热而汽化，进而喷射至纸张表面形成图文。
在图文的印刷中，色料属于加法性质，色彩能够有丰富的全彩表现，基本上是以黑色(Black)加上洋红色(Magenta)、青色(Cyan)和黄色(Yellow)色料三原色，应用不同的比例浓淡调配而成，不同的三原色经过适当的比例混加，即能呈现不同的色相及色度，但即使三原色完全混加在一起，仍然只能得到所谓的藏青色，而无法得到纯黑，因此必须加上黑色色墨来调和其明度的差异，才能达到图文真正的全彩表现。
因此，公知的高分辨率的喷墨头，其色彩表现的方式是将黑色色墨与彩色色墨(通常为三原色)，分别储存于不同的墨水槽中，由海绵或气袋使墨水槽内维持物理压力平衡，并不断地供给墨水到两种不同芯片设计的加热电阻薄膜上，再由计算机程序译码而发出控制信号，以分别驱动两种芯片的加热电阻薄膜，使其将墨水瞬间加热，并同时将不同颜色的墨滴喷射在极相近的区域内，造成人眼视觉模糊误差，而调和成人眼所认为的各种颜色。
综上所述，美国专利第5,949,453号曾提出将高分辨率(600dpi，dotper inch)的黑色墨水盒与低分辨率(300dpi)的彩色墨水盒置放于同一台打印机内，并同时打印图文。此专利提到，当打印文件为偏重黑色的文字时，则利用高分辨率(600dpi)的黑色喷墨头，以有效地提高整体打印速度及分辨率。此专利还指出，当打印文件为偏重深色的图片时，利用高分辨率(600dpi)的黑色喷墨头搭配低分辨率(300dpi)的喷墨头，将使得图片呈现更高分辨率的彩色表现。
虽然将不同颜色的墨水储存于不同的墨水槽中，并由驱动喷墨芯片上不同的加热电阻以喷出墨水，而将不同颜色的墨水调配成各种颜色，但是对于不同的喷墨头，在设计上仍具有一些缺点与限制。
为了能达到黑色与彩色墨水分别印刷的目的，而将不同颜色的墨水分置于个别的墨水盒当中，但是个别的墨水盒设计，不只提高墨水盒的设计成本，甚至提高在制造封装阶段及包装出货的制造成本。
再以喷墨芯片来看，为了达到色墨分置的概念，一般是采取黑色单一芯片、彩色单一芯片的设计。在彩色芯片上开出三个供墨槽(ink slot)，三原色的色墨分别经由墨水盒内的三个墨水槽，送出墨水至三个颜色加热区，以加热喷出各色墨滴，而喷射黑色墨滴的喷墨芯片则开出单一供墨槽，使黑色墨水流入喷出黑色墨滴。所以要达到色彩高度全彩化，公知此种黑色及彩色喷墨芯片的个别设计最为普遍，但其缺点就如同上述墨水盒个别设计一样，造成设计、制造及封装等时间与人力成本的浪费。
综上所述，公知对于黑色喷墨头与彩色喷墨头均采取个别设计，其主要缺点为(1)开发不同的墨水盒模块，将导致后段的不同制造、封装方法，造成的人力、设备、维护等成本负担，以及质量控制的多一重不确定性。
(2)开发不同的喷墨芯片模块，也将导致后段的不同制造、封装方法，造成的人力、设备、维护等成本负担，以及质量控制的多一重不确定性。
为实现本发明的上述目的及其它目的，本发明提出一种喷墨头共享模块，适用于一单色喷墨头及一多色喷墨头，此喷墨头共享模块包括一喷墨芯片，具有多个加热元件，其位于喷墨芯片上，用于单色喷墨头时，加热元件分组形成至少一第一加热区，而喷墨芯片对应第一加热区，而具有至少一第一供墨槽，而用于多色喷墨头时，加热元件对应该第一加热区，而分组形成至少二第二加热区，且喷墨芯片对应第二加热区，而具有至少二第二供墨槽，其中相邻的第二供墨槽之间是以一槽壁相间隔。并且，此喷墨头共享模块还包括一墨水盒，其具有一墨水盒出墨区及一墨水盒本体，其中墨水盒出墨区位于墨水盒本体之上，而墨水盒出墨区的表面具有一出墨口，其中喷墨芯片配置于出墨口之上，且墨水盒出墨区的内部具有多条墨水流道，而墨水流道的开口均通过出墨口而暴露在外，并且至少二相邻的墨水流道之间是以一中间墙分隔，且中间墙的顶面略低于墨水流道的开口所在的平面，此外，墨水盒本体具有多个墨水槽，其分别与对应的墨水流道相通。
用于单色喷墨头时，墨水盒出墨区的墨水流道与第一供墨槽相通，而第一供墨槽供应墨水至第一加热区的加热元件，用以将墨水汽化喷出。当墨水槽储存单色墨水时，单色墨水可经由中间墙的顶面上方的空间，流至中间墙上方的部分加热元件。
用于多色喷墨头时，墨水盒出墨区的墨水流道分别与对应的第二供墨槽相通，而第二供墨槽分别供应墨水至第二加热区的加热元件，用以将墨水汽化喷出。其中，中间墙的位置对应于槽壁的位置，使得中间墙与槽壁之间构成一间隙。当墨水槽储存多色墨水时，封闭间隙，以隔离中间墙两侧的多色墨水，避免墨水混色。
另外，本发明的喷墨头共享模块还包括一软性电路板及一喷孔片，其中软性电路板与喷墨芯片电连接，而喷孔片对应配置在喷墨芯片上。
图3E为图3B的II-II线的剖示图；图4A为本发明第二实施例的部分墨水盒出墨区与对应的单色喷墨芯片相接合的立体图；图4B为本发明第二实施例的部分墨水盒出墨区与对应的多色喷墨芯片相接合的立体图；图4C为本发明第二实施例的部分墨水盒出墨区的立体图；图5A为本发明第三实施例的部分墨水盒出墨区与对应的单色喷墨芯片相接合的立体图；以及图5B为本发明第三实施例的部分墨水盒出墨区与对应的多色喷墨芯片相接合的立体图。
附图标记说明100喷墨头108墨水盒110墨水盒本体112墨水槽120墨水盒出墨区122墨水流道124出墨口130喷墨芯片140软性电路板142接合位置200、400、600墨水盒出墨区202、402、602出墨口204、404、404a墨水流道208、408中间墙
210、410间隙300、500、700单色喷墨芯片301、501、701多色喷墨芯片302、302a、502、508、508a、702、702a、708、708a供墨槽304、304a、504、510、510a、704、704a、710、710a加热区306、506、706加热元件308、512、712槽壁具体实施方式
第一实施例请参考
图1，为本发明的喷墨头共享模块的结构分解图。喷墨头100至少具有一喷墨芯片130及一墨水盒108，其中墨水盒108具有一墨水盒本体110及一墨水盒出墨区120，在墨水盒本体110的内部配置有三个墨水槽112，用来分别置入多色墨水，例如三原色的彩色墨水如洋红色、青色及黄色的墨水，或均置入单色墨水，例如黑色墨水。此外，墨水盒出墨区120配置于墨水盒本体110之上，而墨水盒出墨区120的内部具有多条墨水流道122的结构(如图2所示)，分别与其对应的墨水槽112相通，将墨水槽112的墨水输出至出墨口124。此外，喷墨芯片130，例如同一规格的单色喷墨芯片或多色喷墨芯片，配置于墨水盒出墨区120的出墨口124上，其中，喷墨芯片130还与软性电路板140的接合位置142相接合，并与软性电路板140电连接。
综上所述，本发明的喷墨头共享模块至少包括具有特殊出墨口设计的墨水盒及喷墨芯片，使得使用相同的墨水盒及喷墨芯片可分别制作出单色及多色喷墨头。此外，本发明的喷墨头共享模块还可包括一软性电路板140及一喷孔片(未绘示)，其中喷孔片对应配置于喷墨芯片130上。
请参考图3A，为本发明第一实施例的部分墨水盒出墨区与对应的单色喷墨芯片相接合的立体图。单色喷墨芯片300配置于墨水盒出墨区200的出墨口202，其中单色喷墨芯片300的上具有多个加热元件306，其分组形成一加热区304，而单色喷墨芯片300对应加热区304而具有一供墨槽302，供应墨水至加热区304的加热元件306，用来将墨水汽化喷出。
请同时参考图3A、图3B，其中图3B为本发明第一实施例的部分墨水盒出墨区与对应的多色喷墨芯片相接合的立体图。为符合本发明的同一模块化设计的目的，多色喷墨芯片301与单色喷墨芯片300具有相同的尺寸规格，多色喷墨芯片301的加热元件306则对应单色喷墨芯片300的加热区304，而分组形成三个加热区304a，并且多色喷墨芯片301对应三个加热区304a而具有三个供墨槽302a，其中相邻的供墨槽302a之间以槽壁308相分隔，并且供墨槽302a分别供应墨水至加热区304a的加热元件306，用以将墨水汽化喷出，使三个加热区304a的加热元件306得以分别负责不同颜色的喷墨。其中，槽壁308可由涂胶的方式来形成，或是在喷砂、激光切割或其它供墨槽工艺中，在形成三个供墨槽304a的同时保留槽壁308。
请参考图3C，为本发明第一实施例的部分墨水盒出墨区的立体图。墨水盒出墨区200的表面具有一出墨口202，并具有三条墨水流道204，其开口约位于同一平面上，且通过出墨口202而暴露在外。其中，两相邻的墨水流道204之间具有一中间墙208，其位置对应于图3B的多色喷墨芯片301的槽壁308的位置，值得注意的是，中间墙208的顶面略低于墨水流道204的开口所在的平面，其作用将于下段说明。
为整合单色与多色喷墨头为同一模块的设计，请参考图3D，其为图3A的I-I线的剖示图。单色喷墨芯片300配置于墨水盒出墨区200的出墨口202上，而三条墨水流道204同时与供墨槽302相通。由于单色喷墨芯片300的厚度远小于中间墙208的顶面宽度，为避免墨水无法顺利流至中间墙208的顶面上方的某些加热元件306(如图3A所示)，因而造成喷墨打印质量不好的问题。因此，本发明将中间墙208的顶面的高度降低，也就是使中间墙208的顶面略低于墨水流道204的开口所在平面，使得中间墙208的顶面上方有足够的空间，让墨水沿着箭头方向流至单色喷墨芯片300的供墨槽302中，以增加墨水流至中间墙208的顶面上方的量，以顺利供墨至加热元件306。
请参考图3E，为图3B的II-II线的剖示图。在同一模块化的情况下，多色喷墨芯片301配置与墨水盒出墨区200的出墨口202上，其中，中间墙208的位置分别对应槽壁308的位置，由于中间墙208的顶面略低于墨水流道204的开口所在的平面，使得中间墙208与对应的槽壁308之间将分别构成间隙210。为避免中间墙208的两侧的墨水经由间隙210而相互混色，当多色喷墨芯片301配置于墨水盒出墨区200的出墨口202时，必须同时封闭间隙210，以避免上述墨水相互混色的情况发生。其中封闭间隙210的方式包括涂胶的方式。
因此，本发明的第一实施例的喷墨头共享模块是利用同一模块化的墨水盒，并配合对应的同一规格的单色及多色喷墨芯片，当墨水槽储存单色墨水时，由本发明的喷墨头共享模块可提供单色喷墨打印功能。此外，当墨水槽储存多色墨水时，由本发明的喷墨头共享模块可提供多色喷墨打印功能，故可达到单色及多色喷墨头同一模块化的目的，以降低设计成本。
第二实施例第二实施例与第一实施例的不同处在于喷墨芯片的供墨槽的数目，以及对应改变墨水盒出墨区的墨水流道的数目，请参考图4A，为本发明第二实施例的部分墨水盒出墨区与对应的单色喷墨芯片相接合的立体图。单色喷墨芯片500配置于墨水盒出墨区400的出墨口402上，由于喷墨打印的分辨率是利用单色喷墨芯片500的两个加热区504、510上的多个加热元件306之间的差排错位产生，假若单一加热区504提供300dpi的打印分辨率时，当单色喷墨芯片500同时提供两个加热区504、510来打印文件时，可提高打印分辨率至600dpi。
请同时参考图4A、图4B，其中图4B为本发明第二实施例的部分墨水盒出墨区与对应的多色喷墨芯片相接合的立体图。为符合本发明的同一模块化设计的目的，多色喷墨芯片501与单色喷墨芯片500的尺寸规格均相同，而两者的不同处如图4B所示，多色喷墨芯片501的部分加热元件506对应单色喷墨芯片500的加热区510，分组形成二个加热区510a，并且多色喷墨芯片501对应二个加热区510a而具有二个供墨槽508a，其中相邻的供墨槽508a之间以槽壁512相分隔。由于加热区504及两个加热区510a分别负责不同颜色的喷墨，因而使得此多色喷墨芯片501可提供多色喷墨打印的功能。
请参考图4B、图4C，其中图4C为本发明第二实施例的部分墨水盒出墨区的立体图。墨水盒出墨区400的墨水流道404、404a的数目及位置均分别对应供墨槽502、508a的数目及位置，且中间墙408的位置也对应槽壁512的位置。为避免中间墙408两侧的墨水经由间隙410而相互混色，当多色喷墨芯片501配置在墨水盒出墨区400的出墨口402时，必须同时封闭间隙410，以避免上述墨水相互混色的情况发生。
因此，本发明的第二实施例的喷墨头共享模块同样利用同一模块化的墨水盒，配合对应的同一规格的单色及多色喷墨芯片，其中单色芯片由多排加热元件的差排，以增加喷墨打印的分辨率，同时达到单色及多色喷墨头同一模块化的目的，故可降低设计成本。
第三实施例第三实施例与第二实施例的不同处在于多色喷墨芯片的槽壁的数目，以及对应增加墨水盒出墨区的墨水流道及中间墙的数目，请参考图5A，为本发明第三实施例的部分墨水盒出墨区与对应的单色喷墨芯片相接合的立体图。单色喷墨芯片700配置于墨水盒出墨区600的出墨口602上，由加热区704、710的多个加热元件706之间的差排错位，以产生单色喷墨打印的分辨率。
请参考图5B，为本发明第三实施例的部分墨水盒出墨区与对应的多色喷墨芯片相接合的立体图。多色喷墨芯片701配置在墨水盒出墨区600的出墨口602上，而多色喷墨芯片701的加热元件706分别对应单色喷墨芯片700的加热区704、710，而分组形成三个加热区704a及三个加热区710a，并对应加热区704a及710a而具有三个供墨槽702a及三个供墨槽708a，其中相邻的供墨槽702a以槽壁712分隔，而相邻的供墨槽710a同样以槽壁712分隔。由两两成对的加热区702a及加热区708a上的多个加热元件706间的差排错位，在多色供墨的情况下，将可以产生多色喷墨打印的分辨率。
因此，本发明的第三实施例的喷墨头共享模块同样利用同一模块化的墨水盒，由多排加热元件的差排及增加喷墨芯片的供墨槽的数目，及对应增加墨水盒出墨区的墨水流道及中间墙的数目，进而增加单色及多色喷墨打印的分辨率，可同时达到单色及多色喷墨头同一模块化的目的，以降低设计成本。
本发明的喷墨头共享模块至少包括墨水盒及喷墨芯片两部分，使得同一规格的单色及多色喷墨头，均适用于本发明的喷墨头共享模块的设计。此外，本发明的喷墨头共享模块的组成还可包括一软性电路板及一喷孔片，其中软性电路板与喷墨芯片电连接，而喷孔片对应配置于喷墨芯片上。
综上所述，本发明的喷墨头共享模块，具有下列优点(1)配合同一规格的单色及多色喷墨芯片，而将墨水盒、软性电路板及喷孔片作同一模块化，将可缩短设计开发、制造与封装的时间。
(2)本发明的喷墨头共享模块将单色及多色的喷墨头作同一模块化，相对简化生产工艺，易于控制成品质量。
(3)由本发明的喷墨头共享模块来制造单色及多色喷墨头，将可大幅减少不必要的设计、模具开发、设备、人力等开发制造成本。
(4)本发明的喷墨头共享模块能同时提供美国专利第5,949,453号提出的快速打印高分辨率的黑色文字，以及提供高偏深色图片分辨率的优点。
(5)本发明的喷墨头共享模块及对应的同一规格的单色及多色喷墨芯片均适用于各种分辨率的单色或多色喷墨打印的功能。
虽然本发明已以三个实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。
权利要求
1.一种喷墨头共享模块，适用于一单色喷墨头及一多色喷墨头，其特征为至少包括一喷墨芯片，具有复数个加热元件，位于该喷墨芯片上，用于单色喷墨头时，该些加热元件分组形成至少一第一加热区，而该喷墨芯片对应该第一加热区，而具有至少一第一供墨槽，而用于多色喷墨头时，该些加热元件对应该第一加热区，而分组形成至少二第二加热区，且该喷墨芯片对应该些第二加热区，而具有至少二第二供墨槽，其中二相邻的该些第二供墨槽之间以一槽壁相间隔；以及一墨水盒，具有一墨水盒出墨区及一墨水盒本体，其中该墨水盒出墨区位于该墨水盒本体上，而该墨水盒出墨区的表面具有一出墨口，其中该喷墨芯片配置在该出墨口上，且该墨水盒出墨区的内部具有复数个墨水流道，而该些墨水流道的开口均通过该出墨口而暴露在外，并且至少二相邻的该些墨水流道间以一中间墙分隔，且该中间墙的顶面略低于该些墨水流道的开口所在的平面，此外，该墨水盒本体具有复数个墨水槽，而该些墨水槽分别与对应的该些墨水流道相通。
2.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为用于单色喷墨头时，该墨水盒出墨区的该些墨水流道与该第一供墨槽相通，而该第一供墨槽供应墨水至该第一加热区的该些加热元件，用来将墨水汽化喷出。
3.如权利要求2所述的喷墨头共享模块，其特征为当该些墨水槽储存单色墨水时，单色墨水可经由该中间墙的顶面上方的空间，流至该中间墙上方的部分该些加热元件。
4.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为用于多色喷墨头时，该墨水盒出墨区的该些墨水流道分别与对应的该些第二供墨槽相通，而该些第二供墨槽分别供应墨水至该些第二加热区的该些加热元件，用来将墨水汽化喷出。
5.如权利要求4所述的喷墨头共享模块，其特征为该中间墙的位置对应于该槽壁的位置，使得该中间墙与该槽壁之间构成一间隙。
6.如权利要求5所述的喷墨头共享模块，其特征为当该些墨水槽储存多色墨水时，封闭该间隙，用来隔离该中间墙两侧的多色墨水。
7.如权利要求6所述的喷墨头共享模块，其特征为封闭该间隙的方式包括涂胶的方式。
8.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为该槽壁包括涂胶的方式形成。
9.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为该槽壁包括在喷砂工艺保留的方式形成。
10.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为该槽壁包括在激光切割工艺保留的方式形成。
11.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为还包括一软性电路板，其与该喷墨芯片电连接。
12.如权利要求11所述的喷墨头共享模块，其特征为还包括一喷孔片，其对应配置在该喷墨芯片上。
13.如权利要求1所述的喷墨头共享模块，其特征为还包括一喷孔片，其对应配置在该喷墨芯片上。
全文摘要
本发明是有关于一种喷墨头共享模块，适用于同一规格的单色及多色的喷墨头，其墨水盒可分成本体与出墨区，出墨区内具有多条墨水流道，其分别与本体的多个墨水槽相通，且分别与单色及多色喷墨芯片的供墨槽相通，而墨水流道的开口通过出墨区的出墨口而暴露在外。两相邻墨水流道之间具有一中间墙，其顶面略低于此两墨水流道的开口所在的平面。若配置单色喷墨芯片在出墨区上，墨水将易于流至中间墙的顶面上方芯片的供墨槽中，若配置多色喷墨芯片在出墨区上，需封闭中间墙与芯片槽壁之间的间隙，避免两侧墨水混色，以达同一模块化的目的。
文档编号B41J2/21GK1406756SQ011309
公开日2003年4月2日 申请日期2001年8月24日 优先权日2001年8月24日
发明者张智超, 苏士豪, 吕志平, 蓝元亮 申请人:财团法人工业技术研究院