专利名称：喷墨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及经由喷出口朝向诸如纸张等记录介质喷出墨的喷墨头。
背景技术：
在通过经由喷出口喷出墨进行记录的喷墨头中，已经要求降低成本以及高速打印。通过减小头的尺寸、特别是通过减小记录元件基板的尺寸能够有效地降低喷墨头的成本。通过将很多喷嘴高密度地配置于单个记录元件基板能够有效地提高打印速度。已经开发了光刻法，在光刻法中，感光性树脂被用作形成喷出口和流路用的部件的材料。通过使用光掩模来使部件的表面选择性地暴露于光，然后进行显影处理。通过使用先进的光刻法，可以形成高精度、高分辨率的喷嘴。例如，可以通过使用光刻法的喷嘴形成方法来形成专利文献1中所述的喷嘴结构。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2008-49533号公报
发明内容
发明要解决的问题已经发现当使用高密度地配置有喷嘴的头进行高速打印时发生下面的问题。图7是示出高密度地配置有喷嘴的喷墨头的喷嘴结构的示例的图。喷嘴列C1、M1、 Yl和Y2的喷出量为大约5pl，喷嘴列C2和M2的喷出量为大约2pl，并且喷嘴列C3和M3的喷出量为大约lpl。这里，C、M和Y相应地代表喷出青色墨、品红色墨和黄色墨的喷嘴。具有5pl喷出量的喷嘴列在排列方向上的配置密度为600dpi，并且具有2pl和Ipl喷出量的喷嘴在排列方向上的配置密度为600dpi。换言之，具有2pl和Ipl喷出量的喷嘴以1200dpi 的密度配置。使用上述喷墨头多次重复进行高浓度实心(solid)红色图像的单程(single pass)记录过程。更具体地，具有5pl墨喷出量的喷嘴列Yl、Y2和M 1中的所有喷嘴均被使用并且以滑架扫描方向上的600dpi/75%占空(duty)的记录密度来记录图像。在上述记录过程之后对喷墨头中的所有喷嘴均进行打印检查。结果，在喷嘴列M3中的多个喷嘴处发生喷出不良。观察发生了喷出不良的喷嘴列M3周围的喷出口表面，发现如图8所示，很多小墨滴、即所谓的墨雾(ink mist)已附着到喷出口表面。此外，打印具有较低图像密度(例如， 滑架扫描方向上的600dpi/25%占空的图像密度)的实心图像。在该情况下，附着到喷出口表面的墨雾的量小，从而不发生喷出不良。因此，使用如下的喷墨头打印二次色和三次色的高浓度图像在该喷墨头中，在小的范围中配置均包括高密度配置的喷嘴的多个喷嘴列。结果，发现大量的墨雾附着到喷出口表面，并且由于墨雾引起喷出不良。
能够通过例如降低单次滑架扫描操作用的打印浓度来解决上述问题。然而，在这样的情况下，必须增加滑架扫描操作的重复次数以打印高浓度图像。结果，增加了打印时间。此外，还能够通过在喷出口表面的墨雾量达到一定量之前清洁喷出口表面来解决上述问题。然而，在该情况下，进行清洁处理的次数以及清洁所需的时间增加。由此，在该情况中，打印时间也增加。根据上述情形，本发明的目的是提供如下一种喷墨头在喷墨头中，高密度地配置有喷嘴，并且即使在以少量重复滑架扫描操作的方式打印例如二次色等的高浓度图像时， 该喷墨头也不会由于喷出口周围的墨雾的附着而容易引起喷出不良。用于解决问题的方案为了解决上述问题，根据本发明的喷墨头包括喷嘴和供给口，各所述喷嘴均包括喷出口和流路，墨经由所述喷出口被喷出，所述流路与所述喷出口连通，并且各所述供给口与多个所述流路连通。第一喷嘴列、第二喷嘴列和第三喷嘴列彼此邻近地配置，所述第一喷嘴列包括喷出第一颜色的墨的多个喷嘴，所述第二喷嘴列包括喷出第二颜色的墨的多个喷嘴，所述第三喷嘴列包括喷出第三颜色的墨的多个喷嘴。所述第一喷嘴列至所述第三喷嘴列中的至少一方包括大喷嘴列和小喷嘴列，所述大喷嘴列包括喷出较大量的墨的多个喷嘴，所述小喷嘴列包括喷出较小量的墨的多个喷嘴。当A为从各所述供给口到各所述喷出口的液路的沿着与供墨方向垂直的方向的平均截面积并且L为所述液路的所述供墨方向上的长度时，多个喷嘴列中的A/L的值最小的喷嘴列被布置于彼此邻近地配置的所述大喷嘴列之间的区域的外侧。发明的效果根据本发明，即使当使用高密度地配置有喷嘴的喷墨头打印二次色或三次色的高浓度图像时，具有低流路扩散性的喷嘴也不位于发生墨雾的附着的区域附近。由此，即使当已经附着到喷出口周围表面的墨雾进入喷嘴时，发生喷出不良的可能性也低并且也能够长时间连续地进行正常打印操作。
图1示出根据本发明的第一实施方式的记录元件基板。图2是用于本发明的喷嘴的示意性立体图。图3示出使用根据本发明的喷墨头进行实心图像打印之后的喷出口表面的状态。图4示出根据本发明的喷嘴的内部结构和附着到喷出口表面的墨的行为。图5示出安装有根据本发明的喷墨头的记录设备的结构。图6示出根据本发明的喷墨头的外观结构。图7示出现有技术的喷墨头的喷嘴结构的示例。图8示出使用现有技术的喷墨头进行实心图像打印之后的喷出口表面的状态。图9示出根据本发明的第二实施方式的记录元件基板的结构。图10示出附着到喷出口表面的墨雾的流动方式。
具体实施例方式(第一实施方式)
图5是示出用于本发明的记录设备的结构的示意图。打印机主体包括壳体1、沿着一定方向往复移动的滑架3、供给记录片材4的片材供给机构2以及在图像被记录于记录片材4之后排出记录片材4的片材排出机构(未示出)。沿着由箭头B示出的、与由箭头A示出的滑架扫描方向(下文中称为记录扫描方向)垂直的方向传送记录片材4。喷墨头5安装于滑架3，并且通过定位部件和电触点以指定状态被固定和支撑。喷墨头5的结构示于图6。喷墨头5包括喷出彩色(青色、品红和黄色)墨的记录元件基板100、喷出黑色墨的记录元件基板100以及盒保持件6。喷墨头5可以收容黑色墨的盒7K、青色墨的盒7C、品红色墨的盒7M以及黄色墨的盒7Y，并且包括用于将容纳在墨盒中的墨输送到记录元件基板100的流路。各记录元件基板100均设置有多个喷嘴，并且在与滑架3 —起沿与片材排出方向垂直的方向移动的状态下均朝向记录片材4喷出墨。喷嘴是墨从供给口 104流向喷出口 101所经过的部分，即是均包括喷出口、压力室以及流路的部分。根据经由设置于滑架3的电触点所接收的记录数据以预定的定时从各喷嘴喷出墨，使得能够记录预定的图像。片材排出机构与滑架3的运动同步地将从片材供给机构2所供给的记录片材4传送必要的量， 片材排出机构引导由喷墨头5所进行的图像形成操作，最后将已经记录有图像的片材排出到壳体的外部。现在将说明喷嘴的结构。图1是示出记录元件基板100的形成有喷嘴的区域的一部分的图。喷出作为第一颜色的墨的品红色墨的第一喷嘴列M1、M2和M3、喷出作为第二颜色的墨的黄色墨的第二喷嘴列Yl和Y2以及喷出作为第三颜色的墨的青色墨的第三喷嘴列 C1、C2和C3彼此邻近地配置于记录元件基板100。关于喷出品红色墨的喷嘴列和喷出青色墨的喷嘴列，喷出大滴的喷嘴列配置在各供给口 104的一侧，喷出中滴的喷嘴列和喷出小滴的喷嘴列配置在供给口 104的另一侧。为各颜色均设置供给口 104，墨经由相应的供给口 104被供给到各颜色的喷嘴列并且经由单独形成的流路103和起泡室102(参见图2~)从喷出口 101喷出。关于各颜色的喷嘴列之间的间隔P，品红色和黄色之间的间隔与青色和黄色之间的间隔基本上彼此相等，并且为大约1. 4mm。从喷嘴列Cl、Ml、Yl和Y2喷出的墨的量为大约5pl，从喷嘴列C2和M2喷出的墨的量为大约2pl，并且从喷嘴列C3和M3喷出的墨的量为大约lpl。在高浓度实心图像的记录过程中，通过使得喷墨量最大的喷嘴列C1、M1、Y1和 Y2以高的密度和高的频率喷出墨而进行高速记录。因此，需要以高的流量将墨供给到喷嘴列C1、M1、Y1和Y2中的喷嘴。由此，流路的形状、截面积和长度以及设置于流路的入口附近的过滤器状结构(未示出)的形状和尺寸被调整成使得减小喷嘴列C1、M1、Y1和Y2中的喷嘴中的粘度阻力。图2是示出单个喷嘴的内部结构的放大立体图。如图2所示，加热器105设置于其与喷出口 101相面对的位置，该加热器105是产生喷出墨用的能量的能量产生元件。起泡室102形成为包围加热器105。起泡室102经由流路103与供给口 104流体连接。通过该结构，能够经由相应的供给口 104将墨供给到各喷出口 101。在起泡室102填充有墨的状态下，驱动加热器105。因此，在起泡室102中产生气泡并且墨通过气泡所施加的压力从喷出口 101喷出。
从喷出口 101向起泡室延伸的部分(喷出口部106)形成为具有基本上均一的截面积Al并具有长度Li。起泡室102形成为具有基本上均一的截面积A2并具有长度L2。流路103形成为具有基本上均一的截面积A3并具有长度L3。在图1中，喷嘴列C1、M1、Y1和Y2中的喷嘴基本上具有同样的结构，其中，Al为约 210 μ m2，Ll 为约 114 11142为约 390 4 1112丄2为约314 11143为约 270 4 1112丄3为约 19 μ m。此夕卜，喷嘴列C2和M2中的喷嘴基本上具有同样的结构，其中，Al为约99ym2，Ll为约11 μ m， A2为约240 μ m2，L2为约46 μ m, A3为约132 μ m2，L3为约16 μ m。此外，喷嘴列C3和M3中的喷嘴基本上具有同样的结构，其中，Al为约60μπι2，υ为约1111111^2为约32(^1112丄2为约 88 μ m, A3 为约 140 μ m2，L3 约为 67 μ m。图3示出紧接在使用根据本发明的记录元件基板100重复进行高浓度实心红色图像的单程打印过程(喷嘴列Yl、Y2和Ml中的所有喷嘴都被使用并且滑架扫描方向上的记录密度为600dpi/75%占空)之后的喷出口表面的状态。发现大量的墨雾附着到喷嘴列Ml 和Yl之间的区域的表面。然而，即使紧接在打印完A4尺寸的片材的全部区域之后，也不会在任一喷嘴中发生喷出不良，从而确定能够正常地进行打印操作。可能由于下面的原因而发生墨雾在喷出口表面的附着。即，在使用黄色墨和品红色墨进行二次色的高浓度打印的情况下，如果通过以彼此之间具有预定距离的方式彼此接近的各喷嘴列进行高浓度喷墨，则归因于从各喷嘴列喷出墨，而在竖直向下的方向(朝向记录片材的方向)上产生气流。通过从各喷嘴列喷出墨而产生的气流在片材附近的区域中彼此冲突，从而形成竖直向上方向上的强漩涡(参见图10)。因此，由于漩涡使得从喷出口 101喷出的墨滴中的具有小直径的一些墨滴或以低速喷出的一些墨滴(墨雾)向上行进并且附着到喷出口表面。墨雾附着到喷出口表面的位置集中在进行高密度喷墨的喷嘴列之间的区域。
背景技术：
部分所述的由于墨雾向喷出口表面的附着而引起的喷出不良可能由于下面的机制而发生。即，如上所述，当使用高密度地配置有喷嘴的头进行二次色的高浓度打印时，墨雾附着到喷出口表面。在记录扫描操作期间墨的附着持续地发生，因此墨雾蓄积并聚集于喷出口表面，由此形成墨的大量聚集。如果聚集的墨扩大并到达喷出口的边缘，则喷出口表面上的墨经由喷出口流入到喷嘴中(下文中，参照图4)。在该情况下，在从喷出墨到墨流入到喷嘴的时间段内，墨中的水分持续地蒸发。由此，流入到喷嘴的墨具有比喷嘴中的墨的粘度高的粘度。当在具有增大的粘度的墨流入到喷出口中之后驱动加热器105时，加热器105的前方部分(喷出口附近的部分)的阻力比通常状态下的阻力高。由此，存在墨不能被喷出的风险。即使墨能够被喷出，也存在喷出方向倾斜或喷出速度减小的可能性。然而，在具有增大的粘度的墨经由喷出口流入到喷嘴中之后，随着时间的推移 (with time)，来自供给口 104的水分被供给到具有增大的粘度的墨(来自供给口 104的水分扩散到具有增大的粘度的墨)，使得墨的粘度逐渐减小。由此，如果水分扩散瞬时地发生， 则喷出状态立即返回到通常状态并且基本上不对实际的打印操作产生不利影响。如果水分扩散花费了较长时间，则加热器105的前方部分中的墨的粘度高的状态被维持一定时间间隔。由此，存在如下的可能性不能进行正常喷出的状态将会持续。根据上述机制，在具有增大的粘度的墨从喷出口表面流入喷出口中的情况下，流入喷出口的墨的粘度减小的速度随着从供给口 104到喷出口 101的距离减小而增大、即随着扩散距离减小而增大。此外，随着水分扩散所经过的路径的截面积增大，流入喷出口的墨的粘度减小的速度增大并且回复到正常喷出状态所需要的时间减少。在图2所示的喷嘴结构中，Q被定义如下Q= (A1/L1) + (A2/L2) + (A3/L3) (1)随着Q值增大，具有增大的粘度的墨的侵入的不利影响减小。换言之，可以说Q值小的喷嘴容易受到具有增大的粘度的墨的侵入的影响。这是因为墨的粘度减小的速度随着路径的截面积减小而减小并且随着路径的长度增长而减小。在根据本发明的实施方式的记录元件基板100中，喷出较大滴的喷嘴列C1、M1、Y1 和Y2的Q值为约45. 9。相反，喷出较小滴的喷嘴列C2和M2的Q值为约22. 5，并且喷出最小滴的喷嘴列C3和M3的Q值为约11. 2。因此，喷嘴列的Q值满足下述关系(Cl，Ml, Yl, Y2) > (C2，M2) > (C3，M3)。在本实施方式中，Q值小的喷嘴配置于在二次色的打印期间喷出大滴的喷嘴列之间的区域的外侧，即，配置于墨雾容易附着到喷出口表面的区域的外侧。更具体地，Q值小的喷嘴列M2和M3布置于配置有喷嘴列Y1、Y2和Ml的区域的外侧。特别地，Q值最小的喷嘴列Μ3布置于距离上述区域最远的位置。更具体地，从各供给口 104到各喷出口 101的区域(液路)的沿着与供墨方向垂直的方向的平均截面积被定义为Α，并且所述区域(液路)的供墨方向上的长度被定义为 L。在该情况下，在喷嘴列的阵列中，A/L值最小的喷嘴列被配置于彼此邻近配置的具有最大喷出量的喷嘴列之间的区域的外侧。在本实施方式中，A/L值最小的喷嘴列在与喷嘴列交叉的方向上被配置于喷嘴列的阵列的端部。通过该结构，即使当重复进行二次色的高浓度记录扫描操作时，由于墨雾向喷出口表面的附着而引起的喷出不良也不易于发生。尽管在本实施方式中说明了通过使用品红色墨和黄色墨形成作为二次色图像的红色系实心图像，但是，当通过使用黄色墨和青色墨形成蓝色系实心图像时也能获得相似效果。更具体地，通过将喷嘴列C2和C3配置于喷嘴列Cl与喷嘴列Yl和Υ2之间的区域的外侧并且通过将Q值最小的喷嘴列C3配置于距离上述区域最远的位置，能够减小具有增大的粘度的墨的影响。(第二实施方式)图9示出用于本发明的第二实施方式的结构。根据本实施方式的记录元件基板 100除了包括用于喷出基本色(青色、品红色和黄色)的墨的喷嘴列以外，还包括喷出黑色墨的喷嘴列(Kl和Κ2)，黑色墨辅助性地用于记录黑色图像。具有该喷嘴结构的头能够喷出黑色墨，由此能够形成如下的图像，该图像的对比度比由仅包括三种基本色(青色、品红色和黄色)用的喷嘴列的头所形成的图像的对比度高。黑色喷嘴列被配置于三种基本色用的喷嘴列的外侧。由此，如第一实施方式所述的那样，在二次色图像的形成过程中，能够减小已附着到喷出口表面的具有增大的粘度的墨的影响。与青色喷嘴Cl、品红色喷嘴Ml以及黄色喷嘴Yl和Υ2相似，黑色喷嘴Kl和Κ2的喷出量为大约5pl，并且黑色喷嘴Kl和Κ2的Q值与青色喷嘴Cl、品红色喷嘴Ml以及黄色喷嘴Yl和Υ2的Q值接近。然而，黑色墨被用作辅助色的墨，并且在二次色的高浓度实心图像的形成过程中并不主要使用黑色墨，这与其他三种基本色不同。由此，不以高的密度和高的频率喷出黑色墨。因此，即使当喷嘴列Kl和K2以及其他色用的喷嘴列(在本实施方式中为喷嘴列Ml)同时喷墨时，也不产生朝向相面对的表面的强漩涡并且附着到喷出口表面的墨雾的量非常小。由此，即使当Q值小的喷嘴列M2和M3被配置于喷嘴列Ml与喷嘴列Kl 和K2之间时，也不会发生问题。在上述实施方式中，品红色喷嘴列和青色喷嘴列中的小喷嘴列(M3和C3)和中喷嘴列(M2和C2)被配置于供给口 104的同侧。然而，本发明不限于此。例如，在品红色喷嘴列和青色喷嘴列中，大喷嘴列(Ml和Cl)和中喷嘴列(M2和C2)可以被配置于相应供给口的同侧，而仅小喷嘴列(M3和C3)被配置于相应供给口的另一侧。因此，至少易于受具有增大的粘度的墨影响的喷嘴列⑴值小的喷嘴列)被布置于大喷嘴列之间的区域的外侧。喷出黑色墨的喷嘴列可以由喷出灰色墨的喷嘴列代替。可选地，除了黑色喷嘴列以外还可以设置灰色喷嘴列。在上述实施方式中，品红色喷嘴列、黄色喷嘴列和青色喷嘴列以该顺序沿与喷嘴列垂直的方向排列。然而，只要满足上述关于Q值的关系，则各颜色的喷嘴列的配置顺序不限于此。此外，在上述实施方式中，说明了喷出大滴、中滴和小滴这三种滴的喷嘴列。然而， 本发明不限于此，还可以适用于包括喷出大滴和小滴这两种滴的喷嘴列的喷墨头。产业上的可利用件本发明适用于安装于喷墨打印机的喷墨头，该喷墨头通过朝向诸如纸张等记录介质喷出诸如油墨等墨而进行记录。附图标记说明5喷墨头100记录元件基板101 喷出口102起泡室103 流路104 供给口
权利要求
1.一种喷墨头，其包括喷嘴和供给口，各所述喷嘴均包括喷出口和流路，墨经由所述喷出口被喷出，所述流路与所述喷出口连通，并且各所述供给口与多个所述流路连通，其中，第一喷嘴列、第二喷嘴列和第三喷嘴列彼此邻近地配置，所述第一喷嘴列包括喷出第一颜色的墨的多个喷嘴，所述第二喷嘴列包括喷出第二颜色的墨的多个喷嘴，所述第三喷嘴列包括喷出第三颜色的墨的多个喷嘴，所述第一喷嘴列至所述第三喷嘴列中的至少一方包括大喷嘴列和小喷嘴列，所述大喷嘴列包括喷出较大量的墨的多个喷嘴，所述小喷嘴列包括喷出较小量的墨的多个喷嘴，并且当A为从各所述供给口到各所述喷出口的液路的沿着与供墨方向垂直的方向的平均截面积并且L为所述液路的所述供墨方向上的长度时，多个喷嘴列中的A/L的值最小的喷嘴列被布置于彼此邻近地配置的所述大喷嘴列之间的区域的外侧。
2.—种喷墨头，其包括喷嘴和供给口，各所述喷嘴均包括喷出口和流路，墨经由所述喷出口被喷出，所述流路与所述喷出口连通，并且各所述供给口与多个所述流路连通，其中，第一喷嘴列、第二喷嘴列和第三喷嘴列以所述第二喷嘴列在与喷嘴列交叉的方向上被布置于所述第一喷嘴列和所述第三喷嘴列之间的方式彼此邻近地配置，所述第一喷嘴列包括喷出品红色墨的多个喷嘴，所述第二喷嘴列包括喷出黄色墨的多个喷嘴，所述第三喷嘴列包括喷出青色墨的多个喷嘴，所述第一喷嘴列和所述第三喷嘴列均包括大喷嘴列和小喷嘴列，所述大喷嘴列包括喷出较大量的墨的多个喷嘴，所述小喷嘴列包括喷出较小量的墨的多个喷嘴，所述第二喷嘴列包括多个所述大喷嘴列，包含在所述第一喷嘴中的大喷嘴列被配置为与包含在所述第二喷嘴中的大喷嘴邻近， 包含在所述第三喷嘴中的大喷嘴列被配置为与包含在所述第二喷嘴中的大喷嘴邻近，并且当A为从各所述供给口到各所述喷出口的液路的沿着与供墨方向垂直的方向的平均截面积并且L为所述液路的供墨方向上的长度时，所述第一喷嘴列和所述第三喷嘴列中的 A/L的值最小的喷嘴列在与喷嘴列交叉的方向上被布置于多个喷嘴列的阵列的端部。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其特征在于，所述第一喷嘴列和所述第三喷嘴列还包括中喷嘴列，各所述中喷嘴列均包括喷出如下量的墨的多个喷嘴该量比从所述大喷嘴列喷出的墨的量少并且比从所述小喷嘴列喷出的墨的量多。
4.根据权利要求3所述的喷墨头，其特征在于，在所述第一喷嘴列和所述第三喷嘴列的每一方中，所述大喷嘴列位于相应供给口的一侧并且所述中喷嘴列和所述小喷嘴列位于所述相应供给口的另一侧。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的喷墨头，其特征在于，所述喷墨头还包括喷出黑色墨的喷嘴列和喷出灰色墨的喷嘴列中的至少一方。
6.根据权利要求5所述的喷墨头，其特征在于，喷出黑色墨的所述喷嘴列和喷出灰色墨的所述喷嘴列中的至少一方在与喷嘴列交叉的方向上被配置于多个喷嘴列的阵列的端部。
全文摘要
本发明提供一种喷墨头，其包括高密度喷嘴列，并且当以少量路径打印二次色的高浓度图像时，该喷墨头不会由于墨雾在喷出口周围的附着而易于导致喷出不良。喷墨头包括喷出不同量的墨的至少两种以上喷嘴列。当A是从各喷出口到供给口的供墨路径的关于供墨方向的截面积并且L是供墨路径的长度时，两种以上喷嘴列的A/L的值不同。A/L的值小的喷嘴列被布置于喷出最大量的墨并且彼此邻近地配置的喷嘴列之间的区域的外侧。
文档编号B41J2/16GK102548765SQ200980161718
公开日2012年7月4日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者及川真树, 富泽惠二, 村冈千秋, 梅山干也, 赤间雄一郎, 辻内直子, 饭岛康, 黑田伦嗣 申请人:佳能株式会社