喷墨头的制作方法

专利名称：喷墨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在喷墨记录设备中的将墨水喷射出以在记录介 质上进行打印的喷墨头。
背景技术：
喷墨头将从墨水槽提供给集管的墨水分配给以矩阵形式布置的多 个压力腔室。通过具有板状压电陶瓷的促动器单元给相应压力腔室选 择地施加压力，从而从与相应压力腔室连接的喷墨口中喷射出墨水。对于这些压力腔室在喷墨头中的布置，现有其中沿着喷墨头方向 布置有一行或两行的一维布置以及沿着喷墨头表面成矩阵形式的二维 布置。为了实现近年来所要求的高分辨率和高速打印，更有效的是将 压力腔室二维地布置。作为其中压力腔室沿着该表面二维布置的喷墨 头的示例，已知这样一种布置，其中喷嘴在沿着与喷墨头表面垂直的 方向看时布置在压力腔室的中央处(参见日本专利No.3231786)。在该情 况中，当向该压力腔室施加脉冲状压力时，压力波在压力腔室中沿着 与喷墨头表面垂直的方向传递，并且从在沿着与喷墨头表面垂直的方 向看时布置在压力腔室中心处的喷嘴将墨水喷射出。但是，在日本专利No.3231786中所披露的喷墨头中，形成在从供 应管道(集管)分叉出的支管(子集管)的中央处的补充导孔(供墨口)与一 通道连通，并且将墨水提供进压力腔室中。在支管中存在气泡的情况
中，即使在试图采用清洗操作使这些气泡通过补充导孔从支管喷出的 情况下，由于这些补充导孔只是分散设置在支管的中央处，所以不能 将位于在支管中沿着宽度方向的两个侧端角部处并且在两个位置处与 支管的内表面接触的难以运动的气泡排出。也就是说，当气泡在两个 位置处与支管内表面接触时，气泡与支管壁面具有较大的接触阻力， 并且不能沿着支管平滑地运动，因此气泡可能不能从只设在支管中央 处的补充导孔通过喷嘴向外排出。发明内容本发明的一个目的在于提供一种喷墨头，其中很容易将在共用墨 水腔室中的气泡向外排出。根据本发明的一个方面，提供一种喷墨头，它包括多个压力腔 室，它们与喷嘴连通并且沿着一平面以矩阵形式布置，从而在该平面 上沿着一个方向形成多个压力腔室列；以及一共用墨水腔室，它沿着 一个方向延伸并且与多个压力腔室连通。该共用墨水腔室设有多个供 墨口，用于将共用墨水腔室中的墨水提供给通过压力腔室延伸至喷嘴 的单独墨水流动通道，并且在构成共用墨水腔室的多个壁面的其中形 成有多个供墨口的壁面上，形成在沿着与所述一个方向垂直的方向靠 近两个侧端的区域中的供墨口的总开口面积大于形成在除了靠近两个 侧端的区域之外的中心区域中的供墨口的总开口面积。通过这样的结构，与其中只在支管中央部分中设置补充导孔的情 况相比，很容易从这些喷嘴通过供墨口将在共用墨水腔室中的气泡向 外排出。因此，可以降低由于在打印时留有气泡而出现不良喷墨。根据本发明的另一个方面，提供一种喷墨头，它包括多个压力腔 室，它们与喷嘴连通并且沿着一平面以矩阵形式布置，从而在该平面 上沿着一个方向形成多个压力腔室列；以及一共用墨水腔室，它沿着 一个方向延伸并且与多个压力腔室连通。该共用墨水腔室设有多个供 墨口，用于将共用墨水腔室中的墨水提供给通过压力腔室延伸至喷嘴 的单独墨水流动通道，并且在构成共用墨水腔室的多个壁面的其中形 成有多个供墨口的壁面上，形成在位于沿着与所述一个方向垂直的方 向分成三个相同部分的共用墨水腔室的两侧处的区域中的供墨口的总 开口面积大于形成在除了在两侧处的区域之外的中心区域中的供墨口 的总开口面积。本发明还公开了一种喷墨头，它包括多个压力腔室，所述多个 压力腔室与喷嘴连通并且沿着一平面以矩阵形式布置，从而在该平面 上沿着一个方向形成多个压力腔室列；以及共用墨水腔室，所述共用 墨水腔室沿着所述一个方向延伸并且与多个压力腔室连通，其中该共 用墨水腔室设有多个供墨口，用于将共用墨水腔室中的墨水提供给通 过压力腔室延伸至喷嘴的单独墨水流动通道，在构成共用墨水腔室的 多个壁面的其中形成有多个供墨口的一个壁面上，在沿着与所述一个 方向垂直的方向靠近两个侧端的区域中形成的供墨口的总开口面积大 于在除了靠近两个侧端的区域之外的中心区域中形成的供墨口的总开 口面积，并且从与所述平面垂直的方向看时，形成在靠近各侧端处的 供墨口中的一些供墨口与沿相对于所述一个方向倾斜的第一方向延伸 并分别到达所述多个压力腔室中的一些压力腔室的单独墨水流动通道 相连，并且形成在靠近各侧端处的供墨口中的其他供墨口与沿相对于 与所述一个方向相反的方向倾斜的第二方向延伸并分别到达所述多个 压力腔室中的一些压力腔室的单独墨水流动通道相连。根据上述的技术方案，可沿着第一方向或沿着第二方向移动的气 泡会被确定地排出。优选的是，形成在靠近两个侧端的区域或位于两侧处的区域中的 多个供墨口如此布置，从而它们中的至少一部分在沿着所述一个方向 看时彼此重叠。
优选的是，形成在共用墨水腔室中的多个供墨口的相应面积彼此 相等，并且形成在靠近两个侧端的区域或位于两侧处的区域中的供墨 口的总数大于形成在中央区域中的供墨口的总数。由此，简化了制造 过程，并且设计变得简单。优选的是，供墨口只形成在靠近两个侧端的区域中或在位于两侧 处的区域中。由此，可以更加有效地排出气泡。这时，设在共用墨水腔室的两个侧壁之间的壁面的内侧表面为一 平面。由此，该结构变得简单。优选的是，设在共用墨水腔室的两个侧壁之间的壁面的内侧表面 具有这样一种形状，其中中央区域朝着共用墨水腔室的内侧伸出。由 此，可以更加有效地排出这些气泡。优选的是，在设在共用墨水腔室的两个侧壁之间的壁面处，在沿 着所述一个方向包围着多个供墨口的区域中形成有沿着所述一个方向 细长的凹槽。由此，可以更容易排出这些气泡。这时，该凹槽沿着与所述一个方向垂直的方向的宽度可以大于供 墨口的直径。由此，由于气泡可以在该凹槽中平滑运动，所以可以更 容易将这些气泡排出。


图1为根据本发明第一实施方案的喷墨头的外侧透视图；图2为沿着图1的II-II线剖开的剖视图；图3为包括在图2中所示的喷墨头中的头主体的平面图；图4为由图3的单点划线包围的区域的放大图；图5为由图4的单点划线包围的区域的放大图；图6为沿着图5的VI-VI线剖开的剖视图； 的头主体的局部分解透视图；图8为由在图4中的单点划线包围的区域的放大图，显示出从上方看构成流动通道单元的供应板；图9A为由在图6中的单点划线包围的部分的放大剖视图； 图9B为由在图6中的单点划线包围的部分的放大平面图； 图IOA为在与图6所示的剖视图类似的位置中的根据本发明第二实施方案的喷墨头的头主体的放大剖视图；并且图IOB为沿着图IOA的A-A线剖开的根据本发明第二实施方案的喷墨头的头主体的剖视图。具体实施方式

下面，将参照这些附图对本发明的优选实施方案进行说明。图l为根据本发明第一实施方案的喷墨头的外侧透视图。图2为沿 着图1的II-II线剖开的剖视图。喷墨头l包括用于将墨水喷射到片材上 的头主体70，它沿着主扫描方向延伸并且具有矩形平面形状；以及一 基座71，它设置在头主体70上方，并且其中形成有作为被提供给头主 体70的墨水的流动通道的墨水储存器3。该头主体70包括其中形成有墨水流动通道的流动通道单元4和粘 接在该流动通道单元4的上表面上的多个促动器单元21。流动通道单元 4和促动器单元21如此构成，从而将多块板状构件彼此层叠粘接在一 起。作为馈电部件的柔性印刷电路(FPC:柔性印刷电路)50粘接在促动 器单元21的上表面上，并且该FPC50在图2中向上部引出同时弯曲。基 座71由金属材料例如不锈钢制成。在基座71中的墨水储存器3为沿着基 座71的纵向方向形成的基本上为长方体的中空区域。基座71的下表面73从位于开口3b附近的周围区域向下伸出。基座 71只在靠近下表面73的开口3b的部分73a处与流动通道单元4接触。因 此，除了靠近基座71的下表面73的开口3b的部分73a之外的区域与头主 体70分开，并且该促动器单元21设置在该分离部分中。基座71粘接固定在形成在支架72的夹持部分72a的下表面的凹槽 中。支架72包括夹持部分72a和沿着与之垂直的方向从夹持部分72a的上 表面延伸出并且相互间隔特定间距的一对扁平状伸出部72b。粘接在促 动器单元21上的FPC50通过弹性部件83例如海绵沿着支架72的每个伸 出部72b的表面布置。驱动器IC80设置在布置在支架72的伸出部72b的 表面上的FPC50上。为了将从驱动器IC80输出的驱动信号发送给头主体 70的促动器单元21(下面详细描述)，通过焊接使FPC50与这两者电连 接。由于具有基本上为长方体形状的散热器82设置成与驱动器IC80的 外表面紧密接触，所以可以有效散发出由驱动器IC80所产生出的热量。 板81设置在驱动器IC80和散热器82上方，并且位于FPC50外面。密封件 84分别设置在散热器82的上表面和板81之间以及在散热器82的下表面 和FPC50之间，并且通过这些密封件84分别将它们相互粘接。图3为包括在图2所示的喷墨头中的头主体的平面图。在图3中，形 成在基座71中的墨水储存器3由虚线假想地显示出。这两个墨水储存器 3沿着头主体70的纵向方向相互平行地延伸，并且相互间隔特定间隔。 这两个墨水储存器3的每一个在一个端部处具有一开口3a并且通过该 开口3a与墨水槽(未示出)连通，从而它总是填充有墨水。许多开口3b沿 着头主体70的纵向方向设置在相应墨水储存器3中，并且如上所述将相 应墨水储存器3和流动通道单元4连接在一起。这许多开口3b成对，并 且每对两个开口沿着头主体70的纵向方向彼此相邻设置。与一个墨水 储存器3连通的成对开口3b和与另一个墨水储存器3连通的成对开口3b 以交错的方式布置。在没有布置开口3b的区域中，具有梯形平面形状的多个促动器单 元21以交错的方式布置，并且布置成与成对开口3b相反的图案。每个
促动器单元21的平行相对侧边(上侧边和下侧边)与头主体70的纵向方 向平行。相邻促动器单元21的倾斜侧边的部分沿着头主体70的宽度方 向相互重叠。图4为由在图3中的单点划线围绕的区域的放大图。如图4所示，设 置用于每个墨水储存器3的开口3b与集管5连通，并且每个集管5的顶端 一分为二，从而形成子集管5a。此外，当在平面上看时，从相邻开口 3b分叉出的两个子集管5a从促动器单元21的两个倾斜侧边的每一个中 延伸出。也就是说，沿着层叠方向在促动器单元21下面，四个子集管 5a相互分开，并且沿着促动器单元21的平行相对侧边延伸。集管5和子 集管5a为在流动通道单元4中的共用墨水腔室。与促动器单元21的粘接区域相对应的流动通道单元4的下表面为 喷墨区域。如后面所述一样许多喷嘴8以矩阵的形式布置在喷墨区域的 表面上。为了简化该图，在图4中只显示出其中一些喷嘴8，但是它们 实际上布置在整个喷墨区域上。图5为由在图4中的单点划线围绕的区域的放大图。图4和5显示出这样一种状态，其中沿着与喷墨表面垂直的方向可看出其上以矩阵形 式布置有流动通道单元4的许多压力腔室10的平面。每个压力腔室10具有菱形平面形状，其中每个角部形成一弧度，并且其较长的对角线与 流动通道单元4的宽度方向平行。与压力腔室10的一个锐角部分相对应 的每个压力腔室10的一个端部与喷嘴8连通，并且与压力腔室10的另一 个锐角部分对应的另一个端部通过孔隙12与子集管5a连通。当在平面 上看时，在与每个压力腔室10重叠的位置处，在促动器单元21上形成 有一单独电极35，它具有类似于压力腔室10的平面形状并且其尺寸小 于该压力腔室。图5只显示出许多单独电极35中的一些以简化该图。顺 便说一下，在图4和5中，为了使这些图清楚易懂，位于促动器单元21 或流动通道单元4中并且应该用虚线画出的压力腔室10、孔隙12等用实 线画出。
在图5中，其中分别包含有压力腔室10的多个假想菱形区域10x沿 着两个方向即布置方向A(第一方向)和布置方向B(第二方向)以矩阵的 形式相邻布置，从而它们没有相互重叠并且具有相应的共同侧边。布 置方向A为喷墨头1的纵向方向，即子集管5a的延伸方向，并且与菱形 区域10x的短对角线平行。布置方向B为菱形区域10x的一个斜边的方 向，从而相对于布置方向A形成一钝角。压力腔室10和相应菱形区域10x 共享中心位置，并且这两者的边界线当在平面上看时相互分开。沿着布置方向A和布置方向B这两个方向以矩阵的形式相邻布置 的压力腔室10沿着布置方向A彼此分开与37.5dpi等同的距离。此外，在 一个喷墨区域中，沿着布置方向B设有16个压力腔室10。沿着布置方向 B在两个端部处的压力腔室10是假的，并且不用来喷墨。以矩阵形式设置的多个压力腔室10沿着在图5中所示的布置方向A 构成多个压力腔室列。这些压力腔室列根据在沿着与图5的纸面垂直的 方向(第三方向)看时相对于子集管5a的位置而分成第一压力腔室列 lla、第二压力腔室列llb、第三压力腔室列llc和第四压力腔室列lld。 这些第一至第四压力腔室列lla至lld以四个为单位从促动器单元21的 上边向其下边按照llc—lid—lla—lib—11c—lid—llb的顺序循 环布置。在构成第一压力腔室列lla的压力腔室10a和构成第二压力腔室列 11b的压力腔室10b中，当沿着第三方向看时，相对于与布置方向A垂直 的方向(第四方向)，这些喷嘴8不均匀地分布在图5的纸面的下边上。这 些喷嘴8分别设置在相应菱形区域10x的下端处。另一方面，在构成第 三压力腔室列llc的压力腔室10c和构成第四压力腔室列lld的压力腔室 10d中，相对于第四方向，这些喷嘴8不均匀地分布在图5的纸面的上边 上。这些喷嘴8分别设置在相应菱形区域10x的上端处。在第一和第四 压力腔室列lla和lld中，当沿着第三方向看时，这些压力腔室10a和10d
的一半或更多与子集管5a重叠。在第二和第三压力腔室列llb和llc中， 压力腔室10b和10c的任何区域都没有与子集管5a重叠。因此，对于属于 任意压力腔室列的压力腔室IO，虽然与该压力腔室10连通的喷嘴8没有 与子集管5a重叠，但是该子集管5a的宽度形成得尽可能宽，并且可以平 稳地将墨水提供给相应的压力腔室IO。接下来，将参照图6和7对头主体70的剖面结构作进一步说明。图6 为沿着图5的VI-VI线剖开的剖视图，并且显示出属于第一压力腔室列 11a的压力腔室10a。从图6可以看出，每个喷嘴8通过压力腔室10(10a)、 孔隙12和连通孔13与子集管5a连通。这样，为每个压力腔室10形成一 单独墨水流动通道32，它从作为子集管5a的出口的连通孔13的供墨口 穿过孔隙12和压力腔室10延伸至喷嘴8。从图6中可以看出，压力腔室10和孔隙12设置在不同的水平面处。 由此，如图5所示，在与促动器单元21下面的喷墨区域相对应的流动通 道单元4中，当在一平面上看时，与一个压力腔室10连通的孔隙12可以 布置在与这个该压力腔室10相邻的另一个压力腔室10相同的位置处。 因此，由于压力腔室10以高密度密集布置，所以可以通过占用面积相 对较小的喷墨头l来实现高分辨率图像打印。从图7可以看出，头主体70具有这样一种层叠结构，其中通过粘接 剂层叠有总共十块板状构件，即从顶部开始依次为促动器单元21、空 腔板22、基板23、孔隙板24、供应板25、集管板26、 27和28、盖板29 和喷嘴板30。其中，除了促动器单元21之外的九块板构成流动通道单 元4。如后面所述一样，促动器单元21如此构成，从而层叠了四块压电 板41至44(参见图9)，并且一电极如此设置，从而只有其最上面层为具 有在施加电场时变为活性层的部分的层(下面简称为"包括活性层的 层")，并且其余三层为非活性层。空腔板22为一金属板，其中设有与 压力腔室10相对应的许多基本上为菱形的开口。基板23为一金属板， 其中相对于空腔板22的其中一个压力腔室10，设有位于压力腔室10和 孔隙12之间的连通孔和从压力腔室10到喷嘴8的连通孔。孔隙板24为一 金属板，其中相对于空腔板22的其中一个压力腔室10，除了孔隙12之 外，还设有从压力腔室10至喷嘴板8的连通孔。供应板25为一金属板， 其中相对于空腔板22的其中一个压力腔室10，设有用于使孔隙12与子 集管5a连通的连通孔13和从压力腔室10至喷嘴8的连接孔14。集管板 26、 27和28为金属板，其中相对于空腔板22的其中一个压力腔室10， 除了子集管5a之外，还分别设有从压力腔室10至喷嘴8的连通孔。盖板 29为一金属板，其中相对于空腔板22的其中一个压力腔室，设有从压 力腔室10至喷嘴8的连通孔。喷嘴板30为一金属板，其中相对于空腔板 22的其中一个压力腔室设有喷嘴8。这十块板21至30如此相互设置并且层叠，从而形成如图6中所示的 单独墨水流动通道32。该单独墨水流动通道32首先从子集管5a向上走， 在孔隙12中水平延伸，然后进一步向上走，在压力腔室10中再次水平 延伸，沿着远离孔隙12的方向向下倾斜地稍微延伸，最后垂直向下朝 着喷嘴8延伸。从图6中可以看出，子集管5a形成在集管板26至28中，并且如此构 成，从而当在一平面上看时，具有相同开口面积的全部通孔26a至28a 相互重叠。在墨水在其中流动的子集管5a的内部的内壁表面中，上表 面为供应板25的平下表面，并且子集管5a的底面由盖板29的平坦上表 面构成。由于子集管5a形成在如上所述的结构中，所以简化了该流动 通道单元4的结构。在子集管5a的上表面中形成有用来使孔隙12与子集 管5a连通的连通孔13的供墨口13a。图8为由在图4中的单点划线包围的区域的放大图，并且显示出从 上方看的构成流动通道单元的供应板。如图8所示，在供应板25中形成 有与子集管5a连通的多个连通孔13和与喷嘴8连通的多个连接孔14。多 个连接孔14如此与喷嘴8相对应地布置，从而当在一平面上看时其部分 地相互重叠。形成在子集管5a的上表面中的连通孔13的供墨口13a设置 在靠近每个子集管5a沿着纵向方向的两个端部的区域中，并且在沿着 子集管5a的纵向方向布置的同时，它们沿着子集管5a的纵向方向彼此间 隔开几乎相等的间距。在这里所述的靠近两个端部的区域为这些区域， 其中在子集管5a中存在多个气泡的情况中，在那些气泡中存在有在两 个位置处与子集管5a的内部的上表面和侧表面接触的气泡。当与壁面 接触的数量增加时，这些气泡变得难以排出。顺便说一下，在图8中的 双点划线显示出这样一种状态，其中子集管5a沿着与子集管5a的纵向方 向垂直的宽度方向分成三个相等部分，从而在子集管5a中形成一中央 区域和两个侧面区域。在该实施方案中，位于分成三个相等部分的子 集管5a的两侧处的区域部分为与靠近两个侧端的区域几乎相同的区 域。此外，在该实施方案中的多个供墨口13如图8所示一样只形成在靠 近子集管5a的两个侧端的区域中，并且沿着子集管5a的纵向方向布置， 从而没有沿着子集管5a的宽度方向偏移。由于供墨口13a如上所述一样 布置，所以在其中子集管5a中存在气泡的情况中，当通过未示出的清 洗机构使气泡从喷嘴向外排出时，可以有效地排出在子集管5a中的两 个位置处接触的难以运动的气泡。各个供墨口13a具有相同的开口面积。因此，在供应板25中形成供 墨口13a的制造过程变得简单，并且其设计也变得简单。供墨口13a可以沿着子集管5a的宽度方向稍微偏移，并且当沿着子 集管5a的纵向方向看时，部分供墨口13a必须只沿着子集管5a的宽度方 向彼此重叠。这样，当将在一个位置处与子集管5a的上表面接触并且 位于与子集管5a的侧壁分开的一个位置处的气泡向外排出时，可以更 加有效地将它排出。也就是说，通过使得在与子集管5a的侧壁分开的 气泡和供墨口13a之间的距离尽可能短，从而可以更加有效地排出该气 泡。图9为由在图6中的单点划线包围的部分的放大图，其中图9A为剖 视图，而图9B为平面图。在图9A中所示的促动器单元21包括四块压电 板41至44，每块压电板分别具有大约15pm的相同厚度。这些压电板41 至44为布置成在形成在头主体70的一个喷墨区域中的许多压力腔室10 上延伸的连续层状平板(连续平板层)。由于压电板41至44作为连续平板 层布置成在许多压力腔室10上延伸，所以可以通过采用例如丝网印刷 技术以高密度将单独电极35布置在压电板41上。因此，形成在与单独 电极35对应的位置处的压力腔室10也可以高密度布置，并且可以进行 高分辨率图像的打印。压电板41至44由具有铁电性的锆酸钛酸铅(PZT) 陶瓷材料制成。单独电极35形成在最上面层的压电板41上。形成在整个板表面上 并且具有大约为2pm的厚度的共用电极34介于最上面层的压电板41和 下面的压电板42之间。在压电板42和压电板43之间并且在压电板43和 压电板44之间没有设置电极。单独电极35和共用电极34两者都由金属 材料例如Ag-Pd制成。单独电极35具有大致为l^im的厚度。如图9B所示，单独电极35具 有与压力腔室10几乎类似的基本上菱形平面形状。基本上为菱形的单 独电极35的其中一个锐角部分延伸出，并且其端部设有一圆形焊盘部 分37，它与单独电极35电连接并且其直径大约为160nm。焊盘部分37 例如由包含玻璃粉的金制成。共用电极34在未示出区域处接地。由此，共用电极34在与所有压 力腔室10对应的区域中同等地保持在接地电位处。此外，单独电极35 通过包括单独用于相应单独电极35的不同导线的FPC50与驱动器IC80 连接。因此，可以控制与相应压力腔室10对应的相应单独电极35的电 位(参见图1和2)。
接下来，将对促动器单元21的驱动方法进行说明。促动器单元21的压电板41的极化方向为其厚度方向。也就是说，促动器单元21具有 所谓的单形态式结构，其中上面(即，远离压力腔室10)—块压电板41用 作包括活性层的层，下面(S卩，靠近压力腔室10)三块压电板42至44用作 非活性层。因此，当使单独电极35具有特定的正或负电位时，例如当 电场方向与极化方向相同时，在压电板41中夹在这些电极之间的电场 施加部分用作活性层(压力产生部分)，并且在横向压电效应的作用下沿 着与极化方向垂直的方向收缩。另一方面，由于压电板42至44没有受 到电场的影响，所以它们不会自发改变，并且因此，在上层的压电板 41和下层的压电板42至44之间在沿着与极化方向垂直的方向的变形方 面产生出差异，并且整个压电板41至44变形，从而朝着非活性侧凸起(单 形态变形)。在该情况下，如图9A所示，由于压电板41至44的下表面固 定在空腔板22的上表面上以便形成压力腔室，所以最终这些压电板41 至44变形以朝着压力腔室侧凸起。因此，压力腔室10的容积降低，墨 水的压力上升，并且从喷嘴8中喷射出墨水。然后，当单独电极35的电 位回到具有与共用电极34相同的电位时，这些压电板41至44恢复到原 始形状，从而压力腔室10的容积回到初始容积，并且因此，从集管5侧 吸入墨水。作为另一种驱动方法，提前使单独电极35具有与共用电极34不同 的电位。在每次作出喷射要求时，就立即使单独电极35具有与共用电 极34相同的电位，并且可以以预定的定时再次使得单独电极35具有与 共用电极34不同的电位。在该情况中，压电板41至44在单独电极35和 共用电极34具有相同电位时恢复至初始形状，从而与初始状态(其中这 两个电极的电位彼此不同的状态)相比该压力腔室10的容积增加，并且 从集管5侧将墨水吸入到压力腔室10中。然后，这些压电板41至44变形， 从而在再次使单独电极35具有与共用电极34不同的电位时朝着压力腔 室10侧凸起，并且该压力腔室10的容积降低，从而作用在墨水上的压 力上升，并且喷射出墨水。回过来参照图5，将考察沿着布置方向A具有与37.5dpi对应的宽 度(678iim)并且沿着布置方向B延伸的带状区域R。在带状区域R中， 对于十六个压力腔室列lla至lld中的任一个中只存在一个喷嘴8。也 就是说，在其中在与一个促动器单元21相对应的喷墨区域的任选位置 中形成如上所述的带状区域R的情况中，在该带状区域R中总是分布 有十六个喷嘴8。通过将十六个喷嘴8投射到沿着布置方向A延伸的直 线上而获得的点位置以与在打印时的分辨率为600dpi等同的间距布 置。当属于一个带状区域R的十六个喷嘴8按照通过将十六个喷嘴8投 射到沿着布置方向A延伸的直线上所获得的位置的向右顺序依次由(l) 至(16)表示时，这十六个喷嘴8从底部开始沿着(1)、 (9)、 (5)、 (13)、 (2)、 (10)、 (6)、 (14)、 (3)、 (11)、 (7)、 (15)、 (4)、 (12)、 (8)和(16)的顺序布 置。在如上所述构成的喷墨头l中，当根据打印介质的输送适当地驱动 促动器单元21时，可以画出分辨率为600dpi的字符、图形等。下面将对其中以600dpi的分辨率打印例如沿着布置方向A延伸的 直线的情况进行说明。首先，对其中每个喷嘴8与在压力腔室10的相同 侧上的锐角部分连通的参考实施例的情况进行简要说明。在该情况中， 根据打印介质的输送，从在位于在图5中的最下面位置中的压力腔室列 中的喷嘴8开始喷射墨水，顺序选择属于在上边相邻压力腔室列的喷嘴 8，并且喷射墨水。由此，这些墨点形成为沿着布置方向A以600dpi的 间距彼此相邻地形成。最后，整体上以600dpi的分辨率画出沿着布置方 向A延伸的直线。另一方面，在该实施方案中，从设置在图5的最下面部分处的压力 腔室列llb中的喷嘴开始喷墨，并且响应于打印介质的输送，顺序选择 与上面相邻压力腔室连通的喷嘴8，并且喷射墨水。这时，由于喷嘴8 在布置方向A的位置在每次压力腔室列从下边上升至上边时的偏移彼此相等，所以响应于打印介质的输送而沿着布置方向A顺序形成的墨点没有以600dpi的相等间隔布置。也就是说，如图5所示，响应于打印介质的输送，首先从在图中与 最下面压力腔室列llb连通的喷嘴(l)中喷射出墨水，并且在打印介质上 以对应于37.5dpi的间隔形成一排墨点。之后，输送该打印介质，并且 当直线的形成位置从底部到达与第二压力腔室列lla连通的喷嘴(9)的 位置时，从该喷嘴(9)喷射出墨水。由此，第二墨点形成在沿着布置方 向A与第一形成墨点位置相距八倍于600dpi的间距的位置处。接下来，输送打印介质，并且当直线的形成位置从底部到达与第 三压力腔室列lld连通的喷嘴(5)的位置时，从喷嘴(5)喷射出墨水。由此， 第三墨点形成在沿着布置方向A与第一形成墨点位置相距四倍于 600dpi的间距的位置处。另外，输送打印介质，并且当直线的形成位置 从底部到达与第四压力腔室列llc连通的喷嘴(13)的位置时，从该喷嘴 (13)喷射出墨水。由此，第四墨点形成在沿着布置方向A与第一形成墨 点位置相距12倍于600dpi的间距的位置处。另夕卜，输送打印介质，并且 当直线的形成位置从底部到达与第五压力腔室列llb连通的喷嘴(2)的 位置时，从该喷嘴(2)喷射出墨水。由此，第五墨点形成在沿着布置方 向A与第一形成墨点位置相距相当于600dpi的间距的位置处。同样，在下面，在从图中的下边开始顺序选择与设置在上边处的 压力腔室10连通的喷嘴8的同时，形成墨点。这时，当在图5中所示的 喷嘴8的号码为N时，在沿着布置方向A与第一形成墨点位置间隔相当于 (系数n-N-l)x(相当于600dpi的间距)的间距的位置处形成墨点。最后， 当已经选择了这16个喷嘴8时，由在图面最下面的压力腔室列llb中的 喷嘴(l)以相当于37.5dpi的间隔形成的相邻墨点由形成为以相当于 600dpi的间隔彼此分开的15个墨点连接，并且可以整体上以600dpi的分 辨率画出沿着布置方向A延伸的直线。
顺便说一下，在每个喷墨区域沿着布置方向A的两个端部(促动器单元21的斜边)附近，沿着布置方向A与对应于另一个相对促动器单元 21的喷墨区域沿着头主体70的宽度方向的两个端部附近建立了互补关 系，从而可以以600dpi的分辨率进行打印。接下来将对第二实施方案的喷墨头进行说明。图10显示出根据本 发明第二实施方案的喷墨头的头主体，其中图10A为与在图6中所示的 剖视图类似的位置的放大剖视图，并且图10B为沿着图10A的A-A线剖 开的剖视图。顺便说一下，与上述喷墨头l相同的部件由相同的符号表 示，并且其说明将省略。在图10A和10B中所示的喷墨头201几乎类似于喷墨头1，并且仅仅 是流动通道单元4的子集管205a的上表面形状与上述喷墨头l不同。通过将一供应板25、三块集管板26'、 27和28以及一盖板29层叠在 一起来构成喷墨头201的流动通道单元4的子集管205a。在上面的子集 管5a中，虽然其上表面为供应板25的下表面，但是在该实施方案中的 子集管205a的上表面为在分两步将集管板26'的下表面侧蚀刻之后留下 的剩余部分。也就是说，从集管板26'的下边对集管板26'进行半蚀刻， 从而具有与上述集管板26的通孔26a相同的开口面积，并且具有其中相 当于子集管205a的上表面的中央区域部分向下伸出的伸出部16。通过 第二次蚀刻来形成两个贯通部分15，从而形成在子集管205a的上表面 中并且位于靠近子集管205a的两个侧端的区域中的供墨口13a与子集管 205a连通。这两个贯通部分15沿着子集管205a的纵向方向形成用于一个 子集管205a，并且在子集管205a中的每个贯通部分15的宽度形成为大于 供墨口13a的直径。顺便说一下，在流动通道单元4和子集管205a由供应 板25、三块集管板26'、 27和28以及盖板29构成的情况中，贯通部分15 变为如图10A中所示的凹槽15。因此，在下面的说明中，贯通部分15 指的是凹槽15。
形成在子集管205a的上表面上的伸出部16具有伸出最多的中央部 分，并且具有如此形成的锥形部分16a，从而伸出量从伸出最多部分向 设置在图10A中的两个端部处的凹槽15减小。凹槽15和伸出部16如图 10B中所示一样与子集管205a的纵向方向平行地延伸。如上所述，由于凹槽15形成在子集管205a的上表面中，所以在子 集管205a中存在气泡的情况中，当这些气泡在凹槽15中运动时，可以 很容易通过供墨口13a从喷嘴8将这些气泡向外排出。也就是说，当在 子集管205a中的气泡在具有较大开口面积的凹槽15中运动时，由于这 些气泡比墨水轻，所以难以使这些气泡从凹槽15朝着子集管205a的凹 槽15以外的区域运动。因此，当试图通过未示出的清洗机构排出这些 气泡时，可以很容易从沿着凹槽15的纵向方向布置并且与该凹槽15连 通的供墨口13a将这些气泡向外排出。此外，由于凹槽15的宽度大于供 墨口13a的直径，所以在排出这些气泡的情况中，由于这些气泡可以沿 着凹槽15平滑地运动(g卩，在凹槽15中的这些气泡变得难以在三个位置 处与凹槽15的内表面接触)，所以进一步便于这些气泡排出。由于伸出部16形成在子集管205a的上表面的中央区域中，所以在 子集管205a中的这些气泡被迫向靠近子集管205a的两个侧端的区域(这 里是，与凹槽15内侧相对应的区域)运动。因此，由于便于这些气泡运 动进入凹槽15，所以可以有效地将这些气泡排出。如上所述，根据第一和第二实施方案的喷墨头1和201，由于供墨 口13a设在靠近子集管5a、 205a沿着纵向方向的两个侧端的区域中，所 以在位于子集管5a、 205a中的气泡中，与在日本专利No.3231786中所披 露的喷墨头相比，可以更容易通过喷嘴从供墨口13a将在两个位置处与 子集管5a、205a的上表面和侧壁接触的难以运动的气泡向外排出。因此， 可以降低在通过喷墨头l、 201对记录介质进行打印时由于气泡引起的 不良喷墨。在存在于子集管5a、 205a中的这些气泡中，由于存在于靠近 子集管5a、205a的两个侧端的区域之外的中央区域等中并且在一个位置
处与子集管5a、 205a的上表面处接触的气泡相对容易运动，所以即使在 供墨口只是设在中央区域附近中的情况下，也可以通过清洗操作从供 墨口将这些气泡向外排出。但是，对于在两个位置处与子集管5a、 205a 的侧壁和上表面接触的气泡而言，它们与子集管5a、 205a的内表面的接 触面积变大，所以难以使这些气泡在子集管5a、 205a中运动，并且另外 由于这些气泡沿着与墨水流动方向交叉的方向运动，所以难以从供墨 口将在两个位置处接触的气泡向外排出。但是，在本发明中，由于供 墨口13a形成在位于其中存在难以运动的气泡的子集管5a、 205a的两侧 的区域中或在靠近子集管5a、205a的两个侧端的区域中而没有在其中存 在可动气泡的中央区域中，所以很容易通过供墨口13a从喷嘴将活动气 泡和难以运动的气泡向外排出。虽然已经对本发明的优选实施方案进行了说明，但是本发明并不 限于上述实施方案，并且在当前权利要求的范围中可以作出各种变化。 例如，在上面的实施方案中，虽然只在靠近子集管的两个侧端的区域 中或在位于分成三个相等部分的子集管沿着宽度方向的两侧的区域中 布置多个供墨口13a,但是在子集管的中央区域中可以形成一个或不少 于两个供墨口，并且如上所述一样，只要形成在靠近子集管的两个侧 端的区域或位于两侧的区域中的供墨口的总开口面积大于形成在中央 区域中的供墨口的总开口面积，则很容易将气泡排出到喷墨头外面。 此外，在靠近子集管的两个侧端的区域中或在位于分成三个相等部分 的子集管沿着宽度方向的两侧处的区域中的供墨口13a的数量可以少 于在子集管的中央区域中形成有供墨口的情况中的供墨口的数量。此 外，在上面的实施方案中，在分成三个相等部分的子集管5a沿着宽度 方向的两侧处的区域没有特定限制，例如子集管沿着宽度方向分成十 个相等部分，并且在两侧处的这十个相等部分的3/10的区域对应于在子 集管的两侧处的区域。也就是说，可以根据子集管沿着宽度方向的长 度来适当作出改变。另外，虽然上面实施方案的喷墨头为行式喷墨头，但是可以釆用
串列式喷墨头。此外沿着流动通道单元4的表面布置成矩阵形式的多个压力腔室10的布置方向不限于在图5中所示的布置方向A和B，并且只要 它沿着流动通道单元4的表面，则可以采用各种方向。其中包含有压力 腔室10的区域可以具有各种形状，例如平行四边形而不是菱形，并且 可以适当地将包含在其中的压力腔室10自身的平面形状改变成具有另 一种形状。此外，流动通道单元4不必是通过将多块板状构件层叠在一 起而形成的。在促动器单元21中的压电板和电极的材料不限于上面的材料，而 是可以改变成不同的公知材料。可以采用压电板之外的绝缘板作为非 活性层。可以适当改变包括活性层的层的数量和非活性层的数量，并 且根据压电板的层叠数量，可以适当改变单独电极和共用电极的数量。 在上面的实施方案中，虽然共用电极保持在接地电位处，但是只要该 电位为各个压力腔室10所共用，则该共用电极就不限于此。此外，在上面实施方案的促动器单元21中，虽然非活性层布置在 包括活性层的层的压力腔室侧，但是包括活性层的层可以布置在非活 性层的压力腔室10侧处，或者可以不设置非活性层。但是，当在包括 活性层的层的压力腔室侧处设置了非活性层时，预期可以进一步提高 促动器单元21的位移效率。在上面的实施方案中，如图4所示，多个梯形促动器单元21成两列以交错的方式布置，但是该促动器单元不必总是做成为梯形，并且多 个促动器单元可以沿着流动通道单元的纵向方向仅仅设置成一列。或者，可以按照交错的方式布置三列或多列促动器单元。此外，代替将 一个促动器单元布置在多个压力腔室10上，可以为每个压力腔室10布 置一个促动器单元21。可以为各个压力腔室10形成许多共用电极34，从而向层叠方向的 伸出区域包括压力腔室区域，或者该伸出区域包括在压力腔室区域中，
并且共用电极不必总是为设在一个促动器单元21的几乎整个区域中的 一块导电板。但是这时，共用电极必须相互电连接，从而与压力腔室 IO对应的所有部分具有相同的电位。此外，在第二实施方案中，为了便于将在子集管205a中的气泡排出，在子集管205a中伸出的锥形部分形 成在子集管205a的上表面上，但是只要能够有助于很好地将气泡排出， 子集管的上表面可以具有任意形状，例如子集管的上表面的伸出部可 以由弯曲表面形成。
权利要求
1.一种喷墨头，它包括多个压力腔室，所述多个压力腔室与喷嘴连通并且沿着一平面以矩阵形式布置，从而在该平面上沿着一个方向形成多个压力腔室列；以及共用墨水腔室，所述共用墨水腔室沿着所述一个方向延伸并且与多个压力腔室连通，其中该共用墨水腔室设有多个供墨口，用于将共用墨水腔室中的墨水提供给通过压力腔室延伸至喷嘴的单独墨水流动通道，在构成共用墨水腔室的多个壁面的其中形成有多个供墨口的一个壁面上，在沿着与所述一个方向垂直的方向靠近两个侧端的区域中形成的供墨口的总开口面积大于在除了靠近两个侧端的区域之外的中心区域中形成的供墨口的总开口面积，并且从与所述平面垂直的方向看时，形成在靠近各侧端处的供墨口中的一些供墨口与沿相对于所述一个方向倾斜的第一方向延伸并分别到达所述多个压力腔室中的一些压力腔室的单独墨水流动通道相连，并且形成在靠近各侧端处的供墨口中的其他供墨口与沿相对于与所述一个方向相反的方向倾斜的第二方向延伸并分别到达所述多个压力腔室中的一些压力腔室的单独墨水流动通道相连。
2. 如权利要求l所述的喷墨头，其中形成在靠近两个侧端的区域中的多个供墨口布置成在沿着所述一 个方向看时至少部分地彼此重叠。
3. 如权利要求1所述的喷墨头，其中形成在共用墨水腔室中的多个供墨口的相应面积彼此相等，并且 形成在靠近两个侧端的区域中的供墨口的总数大于形成在中央区 域中的供墨口的总数。
4. 如权利要求1所述的喷墨头，其中供墨口只形成在靠近两个侧端的区域中。
5. 如权利要求l所述的喷墨头，其中设在共用墨水腔室的两个侧壁之间的壁面的内侧表面具有这样一 种形状，其中中央区域朝着共用墨水腔室的内侧伸出。
6. 如权利要求l所述的喷墨头，其中在设在共用墨水腔室的两个侧壁之间的壁面处，在沿着所述一个 方向包围着多个供墨口的区域中形成有沿着所述一个方向细长的凹 槽。
7. 如权利要求6所述的喷墨头，其中所述凹槽沿着与所述一个方 向垂直的方向的宽度大于供墨口的直径。
8. 如权利要求4所述的喷墨头，其中设在共用墨水腔室的两个侧壁之间的壁面的内侧表面为一平面。
全文摘要
本发明公开了一种喷墨头，它包括多个压力腔室；及共用墨水腔室，其中在沿与一个方向垂直的方向靠近两个侧端的区域中形成的供墨口的总开口面积大于在除了靠近两个侧端的区域之外的中心区域中形成的供墨口的总开口面积，并且从与所述平面垂直的方向看时，形成在靠近各侧端处的供墨口中的一些供墨口与沿相对于所述一个方向倾斜的第一方向延伸并分别到达所述多个压力腔室中的一些压力腔室的单独墨水流动通道相连，并且形成在靠近各侧端处的供墨口中的其他供墨口与沿相对于与所述一个方向相反的方向倾斜的第二方向延伸并分别到达所述多个压力腔室中的一些压力腔室的单独墨水流动通道相连。
文档编号B41J2/14GK101148120SQ2007101801
公开日2008年3月26日 申请日期2004年8月16日 优先权日2003年8月14日
发明者渡边英年 申请人:兄弟工业株式会社