CN100475531C - 喷墨记录头 - Google Patents

Abstract

本发明中的喷墨记录头(100)包括：多个边缘喷射型头单元(20)，具有形成有喷嘴喷射面的头芯片；以及将这些多个头单元(20)以相对于行排列方向倾斜的状态并列设置的定位板(41)，其中，定位板(41)将多个头单元(20)以相对于行排列方向倾斜的状态并列设置，且形成为使在喷嘴喷射面的直线上的相邻的两个喷嘴(21a)的沿行排列方向的喷嘴间隔对应于规定分辨率的倾斜角度。

Description

喷墨记录头

技术领域

本发明涉及喷墨记录头，其中，油墨以微小的液滴从喷嘴中喷出以在记录介质上进行记录，具体来说，涉及能提高记录速度的喷墨记录头。

背景技术

一般地，在从记录头的微小喷嘴喷出油墨液滴并使其附着在纸等记录介质上进行记录的方式中，已知有喷墨记录方式。作为该喷墨记录方式的一个方式，有控制周期性的喷出时间的油墨液滴的有无从而产生记录图像的按需式喷墨记录方式。

该方式中使用的油墨液滴喷出机构(以下称为记录头)，根据油墨喷出方式的不同，可进一步分类为热阀方式和凯撒(Kaiser)方式这两种方式。

在热阀方式中，被瞬时地加热并在喷嘴附近沸腾的墨被排出。然而，在热阀方式中，产生热量的加热器部分的寿命很短，且发热量与喷出频率成比例地增加，所以，它不适于高速连续的记录。

在由其发明者命名的凯撒方式中，喷嘴后部装备有油墨加压室，在加压室的可变形的壁面上紧贴有压电元件，这样，施加电压而使压电元件变形，从而对油墨进行加压而使其喷出。凯撒方式中记录头的原理已经揭示在专利文献1中(日本专利特公昭53-12138号公报，图2和图3)。它很少有在热阀方式中指出的缺点，可进行高速和连续的记录。

由于可进行高速和连续记录的优点，通常都采用凯撒方式。

该凯撒方式的记录头有边缘喷射型记录头和侧边喷射型记录头这两种类型。图10是说明边缘喷射记录头110和侧边喷射记录头120之间差别的示意图。在边缘喷射器中，基底垂直地使用，而侧边喷射器水平地使用基底。为此原因，边缘喷射器在纸或其它记录介质130上的投射面积显著地小于侧边喷射器的投射面积。

以下是边缘喷射记录头和侧边喷射记录头的详细说明。首先说明边缘喷射记录头。图11是单面型边缘喷射记录头的结构图，其中，图11(a)是主视图，图11(b)是仰视图，图11(c)是沿XIc-XIc的截面图。

单面型的边缘喷射记录头包括：流路基底1、喷嘴2、油墨加压室3、节流流路4、墨槽5、墨供应口6、振动板7和压电元件8。

流路基底1是由硅片、玻璃或金属板等制成的基底，在流路基底1的单侧的面(11(b)中的上侧的面)上，使用蚀刻或机械加工等方法，将喷嘴2、油墨加压室3、节流流路4等的流路、以及连接这些流路的墨槽5等形成为槽状。此外，墨槽5通过墨供应口6连接到外部的墨供应源(图中未示出)。在加工该流路基底1的一侧的面上层叠和集成振动板7之后，在对应于油墨加压室3的位置处的振动板7的相反侧表面上粘接作为电气机械转换元件的压电元件8。在这种边缘喷射记录头中，喷嘴2安装在对应于某一方向的基底的端面上，该方向垂直于压电元件8向油墨加压室3的位移方向。该装置装备有20个喷嘴2。

当操作单面型边缘喷射记录头时，对压电元件8施加脉冲形的电压致使振动板7变形，而当油墨加压室3识别到该变形时，油墨加压室3的容积快速地减小，总量相当于该减小体积的一部分的墨液滴150从喷嘴2喷出，并以点状附着在记录介质(未示出)上进行记录。

图12是双面型边缘喷射记录头的结构图，其中，图12(a)是主视图，图12(b)是仰视图，图12(c)是沿XIIc-XIIc的截面图。

在图11所示的单面型边缘喷射记录头中，流路仅形成在流路基底1的一侧上，与单面型边缘喷射记录头相比，图12中示出的双面型边缘喷射记录头装备有以同样方式形成在流路基底1的两侧的面上(图12(b)中的上表面和下表面)的流路。其结果是，40个单元，两倍于普通的20个喷嘴2，可形成在同一基底上。

下面是对侧边喷射记录头的说明。图13是侧边喷射型记录头的结构图，其中，图13(a)是主视图，图13(b)是沿XIIIb-XIIIb的截面图。

侧边喷射记录头包括：凹腔板11、油墨加压室12、节流流路13、油墨供应路径14、喷嘴板15、振动板16、喷嘴17、压电元件18以及墨供应口19。

凹腔板11是金属板、玻璃板、陶瓷板、塑料等基底，使用蚀刻或机械加工等方法形成有油墨加压室12、节流流路13、油墨供应路径14，并且，在其两面上通过粘接或扩散接合等方法层叠和集成有喷嘴板15和振动板16。

油墨供应路径14对于形成在凹腔板11上的多个油墨加压室12是公共的，它沿着这些油墨加压室12延伸到两侧。各个油墨加压室12和油墨供应路径14通过节流流路13连接。此外，油墨供应路径14的一端连接到墨供应口19。喷嘴板15装备有与油墨加压室12连通的喷嘴17，该喷嘴17垂直于油墨加压室12形成。

此外，作为电气机械转换元件的压电元件18粘接或接合到对应于油墨加压室12的振动板16的外周缘。这种类型的侧边喷射记录头沿与压电元件18和振动板16的位移方向相同的方向设置。该装置装备有20单元的喷嘴17。

当操作侧边喷射记录头时，对压电元件18施加脉冲形电压时，振动板16向内位移，因此，油墨加压室12内的容积减小。其结果是，对应于容积减小部分的墨量从喷嘴17喷出，从而在记录介质(未示出)上进行记录。

以下是边缘喷射记录头和侧边喷射记录头的记录密度的比较。这里，我们以增加喷嘴数量为目的，对安装密度、即基底的单位面积可形成的喷嘴数量进行探讨。

为了使边缘喷射记录头和侧边喷射记录头达到相同的喷出特性(喷出量、喷出速度、喷出频率)，必须在各个系统内提供相同水平的驱动力，但当压电元件的性能相同时，所输出的驱动力基本上由加压室的面积和形状确定。虽然形状是由气泡去除特性和导线引出方法等确定的，但两种记录头的形状基本上都为矩形带。其结果是，它们加压室的面积也近似相同。

此外，如图12所示，边缘喷射记录头可在头基底的两面上构成记录头的功能。与此相比，侧边喷射记录头因加压部和喷嘴部位于不同的表面上，故不能在两面构成。为此原因，从提高喷嘴密度的观点来看，边缘喷射记录头是高度得益的。因此，当通过将这些头基底排列多个以增加喷嘴数量时，边缘喷射型记录头比侧边喷射型提供更有优点的结构。

最新的喷墨记录装置大多采用使记录头沿记录介质的宽度方向扫描(横扫)的方法。需要如此进行扫描的原因在于，记录头装备有限数量的喷嘴，因此一下子不能覆盖记录介质的全部宽度。例如，用固定头以600dpi的点记录密度在A4纸上(宽度210mm)进行记录，则要求记录头以1/600英寸(＝42.33μm)的间隔沿用纸宽度方向并列4961(＝210÷25.4×600)个喷嘴。

用一块基底制造这种有大量喷嘴的记录头是极其困难的。为了实现这一点，通常采用一适用于精密加工的半导体制造方法，然而，为此目的，必须使用比210mm宽的记录宽度大得多的材料，诸如一300mm直径的硅片，但处理这样大直径的晶片所需要的设备极其昂贵，从生产的观点来看，不是很实用的。

因此，通常采用使用可在一块基底上容易地实现的几十至几百喷嘴数的记录头来进行扫描的方式。然而，在该记录头扫描方法中，因为记录头的往复移动需要反复地加速和减速，故对记录高速化来说极其不利。

因此，为了解决上述问题，在专利文献2(日本专利特开平8-300645号公报(图1-图3))中揭示了一种长型的固定的喷墨记录头，其中，在一块基底上将制造上希望的喷嘴数用边缘喷射型构成，并将其以所需要的数量排列，从而不需使记录头进行扫描。

按需式的喷墨记录装置的结构是简单的，但尽管它使用不贵并适于着色的作为记录手段的油墨，但其缓慢的记录速度阻碍了其扩展到需要高速的工业领域中。

为了达到大大提高的记录速度，需要使用一系统，其中，目标记录介质的宽度完全被记录头覆盖，以使记录头保持静止，而仅记录介质走行。然而，因为这种长型的记录头的喷嘴数量非常多，使得记录介质表面上的喷嘴密度必须很高，且记录头必须是提供良好产量的结构。

在上述专利文献2的喷墨记录头中，除了喷嘴部之外的所有部件构造在单独的基底上，但所有的喷嘴建立在单一的板上。此外，使用粘结剂等使个别基底和喷嘴板集成起来，这样，即使一个喷嘴故障，长型的喷墨记录头也必须更换。因此，该结构具有的缺点在于，对制造良品率的要求非常严酷。

针对该问题，考虑到上述问题开发出本发明，以便提供一种制造容易且可实现高速连续记录的长型的喷墨记录头。

发明内容

为了解决上述问题，涉及本发明技术方案1的喷墨记录头，其特征在于，包括：多个边缘喷射型头单元，该头单元具有头芯片，该头芯片形成有将喷出油墨的喷嘴以一定间隔直线状连续配置的喷嘴喷射面；以及对多个头单元进行定位的定位板，该定位板将多个头单元以相对于行排列方向倾斜的状态并列配置，且形成为使在喷嘴喷射面的直线上相邻的两个喷嘴的沿行排列方向的喷嘴间隔对应于规定分辨率的倾斜角度。喷墨记录头还包括：左右安装螺钉，沿与定位板的板面大致垂直的方向旋转地旋入，一方为左旋螺纹，另一方为右旋螺纹，安装在头单元的两端；以及沿与定位板的板面平行的方向旋转地旋入而与头单元抵接的微动螺钉，在头芯片的长度方向上利用微动螺钉向一个方向施加推压力，在头芯片的宽度方向上利用左右两个安装螺钉在头单元的两端拧紧时产生的旋转力向一个方向施加推压力，从而使定位板的基准面与头芯片的侧面紧贴。

例如，边缘喷射型头单元的头芯片设定为：多个微细的槽以规定的间隔形成在流路基底上，这样，由于振动板接合或粘接到该流路基底，从而微细的槽成为各个油墨流路，而压电元件分别粘接或接合到对应于各个油墨流路的加压室的振动板上，以使油墨从沿垂直于压电元件(PZT)的加压方向的方向且与加压室连通地设置的各个喷嘴中喷出。

此外，头单元构造成：将对应于其头芯片的墨供应部和压电元件驱动电路部集成一体而形成单一单元。

此外，将以行排列方向(垂直于纸输送方向的方向)的喷嘴间隔对应于规定分辨率的方式倾斜的头单元平行于行排列方向地并列配置多个。为此目的，确定头单元的外形，以使它们不阻碍以规定间隔排列。

通过该结构，通过排列头单元，可容易地实现长型的喷墨记录头，由此，在安装有喷墨头的喷墨记录装置中可大大提高记录速度。

而且，该结构还提供容易地更换头单元、成本降低和提高维护保养性等特征。

微动螺钉等以与定位板的板面大致平行的方向的旋转轴为中心旋转地旋入，从而向头芯片的长度方向施加推压力，且位于头单元两端的安装螺钉以与定位板的板面大致垂直的方向的旋转轴为中心旋转地旋入，在其拧紧时产生旋转力，从而在头芯片的宽度方向(厚度方向)上将各头芯片向定位板的基准面的方向推压，由此，可使头芯片与定位板的基准面紧贴，确保头单元的规定位置精度。利用附设到定位板的螺钉等微动机构，通过使头单元沿倾斜方向(长度方向)滑动，可确保X方向(垂直于纸输送方向)的规定的位置精度。通过调整油墨相对于纸输送距离的喷出时间，可达到Y方向(纸输送方向)的位置精度，由此可实现X、Y方向的位置精度。

此外，涉及本发明技术方案2的喷墨记录头，在技术方案1所述的喷墨记录头中，其特征在于，包括作为结构部件的梁，该梁在定位板上延伸设置，并对多个并列设置的头单元进行排列保持。

通过使用该梁作为结构部件，可使用容易加工并可提供较高加工精度的薄的定位板，且在定位板上能容易地形成高位置精度的切口。

再者，涉及本发明技术方案3的喷墨记录头，在技术方案2所述的喷墨记录头中，其特征在于，包括油墨流路，用于向头单元供应油墨，是由在梁上设置的槽上加盖形成的油墨流路、或埋设在梁上设置的槽中的管子形成的。

用来将油墨供应到头单元的油墨流路形成在作为结构部件的梁的部分上，该梁对多个并列设置在定位板上的头单元进行排列保持。该流路是如此形成的：在作为结构部件的梁上设置槽，在该槽上加盖而形成流路，或者在槽中埋设管子而形成流路。

该结构能使用尽可能小的空间将油墨供应到头单元，且能使喷墨记录头小型化。

此外，涉及本发明技术方案4的喷墨记录头，在技术方案3所述的喷墨记录头中，其特征在于，包括从油墨流路的两端供应油墨的墨源。

由于油墨从油墨流路的两端供应，所以高速打印所需的油墨可足够地和快速地予以供应。

此外，涉及本发明技术方案5的喷墨记录头，在技术方案1至技术方案4中任一项所述的喷墨记录头中，其特征在于，包括插入在头单元与定位板之间的密封部件，以确保头单元与定位板之间的气密密封。

该密封部件(O形环或垫片)插入在多排头单元和定位板之间，以便在所述头单元和定位板之间实现气密密封。

外部抽吸机构覆盖头单元的喷嘴喷射面，在喷嘴上抽吸并将油墨导向到油墨流路，由此，用油墨填充头单元，并在油墨喷出失效时执行恢复操作等。

该结构使用外部的抽吸机构，以从喷嘴中容易地抽吸油墨，由此，有利于提高喷墨记录头的可靠性。

此外，涉及本发明技术方案6的喷墨记录头，在技术方案1至技术方案4中任一项所述的喷墨记录头中，其特征在于，所述定位板形成为多层结构的板，由形成基准面的基准面形成层和用于保持机械强度的加强层构成。

这种结构的一个实例的多层结构，将薄的中间板用作基准面形成层，而将厚的顶板和底板用作加强层，以使中间板夹在顶板和底板之间。在此结构中，基准面形成层提供定位板所要求的加工精度和位置精度，而加强层提供防止定位板因外部抽吸装置抽吸时施加的力而变形所需要的强度。

此外，涉及本发明技术方案7的喷墨记录头，在技术方案1至技术方案4中任一项所述的喷墨记录头中，其特征在于，包括：配置在头单元的内部、用于驱动压电元件的电气驱动电路；与电气驱动电路连接的连接用连接器；以及连接器直接连接到多个并列设置的各头单元上的母板。

压电元件用的电气驱动电路内置在头单元的内部，在该头单元上部设置有所述电气驱动电路附属的电源、以及外部信号用的连接用连接器，这样，多个并列设置的各个头单元直接地连接到母板的连接器上。

由于在此结构中可利用尽可能小的空间将电源和驱动信号供应到大量头单元，所以，可实现喷墨记录头的小型化和省空间化。

采用本发明提供的这种类型的结构，以利用现有技术已经实现的有限喷嘴数的头单元为单位，可构造具有大量喷嘴数的长型的喷墨记录头。因此，头单元可进行大量生产。而且，可方便地进行头单元的更换，由此提高了产量，可提供产品容易维护保养、并极其实用的长型的喷墨记录头。

此外，由于三维结构利用了边缘喷射型的特征，可以实现小型且高性能的长型的记录头。

总的来说，可提供制造容易且可进行高速连续记录的长型的喷墨记录头。

附图说明

图1是表示实施本发明所需的喷墨记录头的优选实施例的结构的立体图。

图2是头单元的结构图，其中，图2(a)是主视图，图2(b)是俯视图，图2(c)是仰视图，以及图2(d)是沿IId-IId的截面图。

图3是定位板的结构图。

图4是喷墨记录头的示意图，其中，图4(a)是沿IVa-IVa的截面图，图4(b)是沿IVb-IVb的截面图，图4(c)是喷嘴喷射面的示意图。

图5是说明另一位置精度调整机构和误差纠正原理的示意图。

图6是说明传统技术中墨供应系统的示意图。

图7是实施本发明所需的喷墨记录头和墨供应系统的优选实施例的结构图。

图8是喷墨记录头的另一实施例的结构图，其中，图8(a)是沿VIIIa-VIIIa的截面图，8(b)是沿VIIIb-VIIIb的截面图。

图9是定位板多层结构的结构图。

图10是说明边缘喷射记录头和侧边喷射记录头之间差异的示意图。

图11是单面型边缘喷射记录头的结构图，其中，图11(a)是主视图，图11(b)是仰视图，以及图11(c)是沿XIc-XIc的截面图。

图12是双面型边缘喷射记录头的结构图，其中，图12(a)是主视图，图12(b)是仰视图，以及图12(c)是沿XIIc-XIIc的截面图。

图13是侧边喷射型记录头的结构图，其中，图13(a)是主视图，图13(b)是沿XIIIb-XIIIb的截面图。

具体实施方式

参照附图说明实施本发明所需要的优选实施例。图1是表示实施本发明所需要的喷墨记录头的实施例的结构的立体图。请注意到图1，为了说明的目的，附图显示的结构已移去前侧的一个头单元。喷墨记录头100是长型的记录头，如图1所示，包括：多个(在此实施例中为11个)头单元20、上部保持器29、下部保持器30、定位板41、梁43a和43b、螺孔44a和44b、安装螺钉45a和45b、槽46、盖47、分叉孔48、墨供应口49a和49b、微动螺钉50a和母板51。

其中，首先说明确定分辨率的头单元20。图2是头单元的结构图，其中，图2(a)是主视图，图2(b)是俯视图，图2(c)是仰视图，以及图2(d)是沿IId-IId的截面图。头单元20包括：头芯片21、过滤器22、管子23、O形环24、驱动电路部25、驱动IC 26、连接器27、安装孔28、上部保持器29、下部保持器30和O形环31。

头芯片21起到使墨液滴喷出的作用，且与图12所示的凯撒方式的双面边缘喷射型记录头的基本结构相同，但其具有较多数量的喷嘴。作为该实施例的一实例，该结构的说明将作如下的假定：单面喷嘴数为64个，两面总共128个。在此情形中，图12中所述的各个喷嘴2、油墨加压室3、压电元件8等将装有128单元。此外，其流路基底1的材料采用硅片，其加工将利用半导体元件制造工艺中广泛使用的设备和方法。

因此，喷嘴尺寸、喷嘴间间隔等各部分的尺寸精度容易达到本记录头所需的几个μm量级的足够的精度。基底外形和喷嘴孔位置的尺寸还可达到±3μm的足够精度。

过滤器22建立在油墨供应路径内，并防止油墨内的异物流入头基底内。

在此实施例中，为了使油墨易于流动，管子23形成为没有拐弯部的半圆形形状，并形成该头单元20的墨供应口和供应路。

O形环24安装在管子23的墨供应口侧的前端，防止在分叉孔48(见图1)与管子23的连接处发生墨泄漏，所述分叉孔48与墨总管(将在下文中说明)连通。

驱动电路部25是将薄金属板覆盖到安装有压电元件驱动IC 26的柔性印刷线路板上形成的。这样，柔性印刷线路板的一端钎焊到压电元件的电极上，而另一端连接到连接器27。

上部保持器29和下部保持器30是树脂模制的部件，是用于在上述各部件安装之后完成头单元20的结构体。之所以将保持器上下分割是为了从它们之间将柔性印刷线路板引出。

此外，如放大图中所示，特点在于：下部保持器30的两侧被切断以从下部保持器30中露出头芯片21的端部。由此，如下文中将说明的，可在定位板41和头单元20的定位过程中达到更大的精度。密封剂注入在上下保持器与其它部件之间，以防止油墨泄漏，同时又集成两个保持器。此外，上部保持器29装备有安装孔28，其用来将头单元20安装到其它部件。另一O形环31安装在保持器的底端，当头单元20安装在定位板41上时，O形环用来保持气密的密封。

图3是定位板的结构图。定位板41变为底部，将各个头单元20如图1所示地并排设置，以形成长型的喷墨记录头100。设于定位板41上的切口42是用于插入头单元20进行定位的长开口。

该定位板41是通过对不锈钢等金属板进行光刻、激光加工、放电加工或利用NC装置等进行高精度加工制成的。图3中，切口42的短边侧基准面(A面)和长边侧基准面(B面、B’面)的定位精度特别重要，在此实施例中，在记录头中，精度保持在±5μm。

应该指出的是，图3所示定位板41设计为用来构造一A4规格的纸宽的记录头，其并列设有38个记录密度为600dpi、喷嘴数为128个的头单元。因此，尽管切口42以5.419mm(＝25.4÷600×128mm)的间隔在定位板41的横向即行排列方向(垂直于纸输送方向的方向)上排列，但该切口的间隔和数量当然会因记录头的记录密度、记录宽度、以及各头单元的喷嘴数不同而有所不同。

定位板41构造成使多个头单元20以相对于行排列方向倾斜的状态并列配置。图4是喷墨记录头的示意图，其中，图4(a)是沿IVa-IVa的截面图，图4(b)是沿IVb-IVb的截面图，图4(c)是喷嘴喷射面的示意图。排列状态显示在图4(a)和图4(b)中。如图4(c)所示，如果d代表在喷嘴喷射面的直线上彼此邻近的两个喷嘴21a之间的间隔，则形成为沿行排列方向的喷嘴间隔p＝d.cosθ对应于规定分辨率(若为600dpi，由于头芯片21的两面装备有喷嘴，所以，单面的分辨率是300dpi。因此，间隔p变为p＝1/300英寸(＝84.66μm))的倾斜角度。为了便于参考，甚至2个邻近头单元的沿行排列方向的喷嘴间隔也为p，从而在行排列方向上喷嘴间隔全部一定。

在喷墨记录头100中，如图1所示，多个头单元20安装在定位板41上。梁43a和43b固定到定位板41的两侧。各个这些梁43a和43b装备有用于安装头单元20的螺孔44a、44b。应该注意到，原因将在下文中说明，螺孔44a构造成右旋螺纹，而螺孔44b构造成左旋螺纹。

螺孔44a和44b用来使用安装螺钉45a和45b将头单元20的下部保持器30安装到梁43a和43b上。如图1所示，头单元20的头芯片21插入到定位板41上的切口42内，并垂直于定位板41的表面。垂直度通过拧紧螺钉使头单元20的上部保持器29与梁43a、43b紧贴来得以保持。

从梁43a上凿出槽46，并在该槽46上粘接有盖47，从而形成墨供应总管。槽46的上部装备有分叉孔48，其对应于各头单元20的墨供应口，以使油墨通过槽46供应到各个头单元20。

在槽46的两端装备有墨供应口49a和49b。此外，梁43a装备有微动螺钉50a以便执行头单元20位置的微调。而且，母板51连接到头单元20上部的连接器27以便将电源和电信号供应到各头单元。应注意到，图1表示连接母板51之前的结构。

该实施例的喷墨记录头100以此方式进行构造。

在构造图1所示的长型的喷墨记录头100时，最重要的问题是在各个头单元之间达到喷嘴定位精度。因此，在本实施例中具有位置精度调整机构。该机构将在下文中说明。

尽管喷墨记录头100是在定位板41上装备多个头单元20构成的长型的记录头，但在图4中，着重对实现规定的喷嘴位置精度的结构进行了图示，为了便于说明，附图仅显示2个头单元，而简化所有其它相邻的头单元。

如图4所示，将头单元20的头芯片21和下部保持器30插入到定位板41上的切口42内，使用安装螺钉45a(右旋螺纹)和45b(左旋螺纹)轻轻地稍作紧固(到达这样的程度：未示出的弹簧垫圈开始被挤压使头单元20能移动而不上升)。接下来，利用梁43a上的微动螺钉50a沿图4(a)中的Y方向推压下部保持器30。

这里，应该指出的是，切口42的长度方向不是与梁垂直形成的，而沿倾斜方向形成的。其结果是，被沿Y方向推压的下部保持器30受到A方向(长度方向)和B方向(宽度方向)的分力。由于下部保持器30与头芯片21形成一体，所以头芯片21也受到A方向和B方向的力，从下部保持器30露出的头芯片21的两端侧面被压向定位板41的切口42的短边侧基准面(A面)和长边侧基准面(B面、B’面)的各面。

接下来，稍作紧固的安装螺钉45a和45b一个接着一个地全部拧紧。此时，由于安装螺钉45b采用左旋螺纹，所以，在安装螺钉45b拧紧过程中，相对于上部保持器29沿图4(a)中的箭头所示方向致动起回旋力，这样，与上部保持器一体形成的头芯片21朝向长边侧基准面(B和B’面)受压。同样地，当梁43a侧的右旋螺纹的安装螺钉45a拧紧时，沿图4(a)中的箭头所示方向致动起回旋力，这样，头芯片21同样朝向长边侧基准面(B和B’面)受压。

其结果是，头芯片21的短边侧的侧面和长边侧的侧面可容易地和不需特殊手艺地在分别与切口42的短边侧基准面(A面)和长边侧基准面(B和B’面)压紧的状态下进行固定。应该指出的是，切口42的宽度方向的宽度大于插入在切口内的头芯片21的部分的宽度，这样，与头基底的长边侧基准面(B和B’面)的紧贴不受阻碍。

如果安装螺钉45b不使用左旋螺纹，则即使使用另一方法来朝向长边侧基准面(B和B’面)推压头单元20并进行拧紧也会形成间隙，且特别难于达到喷墨记录头100的该实施例所要求的以几个μm以下的间隙紧贴的程度。

如上所述，由于使各头芯片21与定位板41的切口42的短边侧基准面(A面)和长边侧基准面(B和B’面)紧贴地进行组装，从而横跨各头芯片21之间的所有喷嘴的彼此定位精度基本由下式确定：[头芯片21的喷嘴和两侧面(短边侧和长边侧)之间的尺寸误差]+[定位板各基准面之间的尺寸误差]。如上所述，这2个误差因素均可使用光刻或半导体制造工艺等容易地进行高精度加工，从而可提高定位关系精度。

此外，头单元20相对定位板41的垂直度可通过确保上部保持器29和下部保持器30的模制精度和梁43a和43b的加工精度来实现。

作为墨滴在记录介质上的定位误差有“头芯片21的垂直度误差”，但由于头芯片21的高度在几个mm以上，而头前端的喷嘴喷射面与记录介质之间的距离通常约为1mm，从而记录介质上的误差是头芯片前端的倾斜尺寸的数分之一，因为作为其主要因素的各头单元20的上部保持器29和下部保持器30都以均匀尺寸进行模制，故该误差可以限制到几个μm以内。

从这些结果可以看到，尽管图1所示的长型的喷墨记录头由大量的头单元20构成，但所有喷嘴的相对位置都可容易地达到记录密度为600dpi的喷墨记录装置所需要的精度。

下面将说明另一位置精度调整机构，该机构为消除用上述定位方法产生的微小误差而执行误差纠正。图5是说明位置精度调整机构和误差纠正原理的示图。该实施例与图4所示位置精度调整机构的结构不同之处在于，在梁43b侧也装备有微调螺钉50b。

如图5所示，由于头芯片21倾斜地配置，所以，当头芯片21沿着切口42沿A方向移动时，喷嘴的X方向位置和Y方向位置都发生变化。使用该原理，首先使头芯片21沿A方向前后地移动，以使头芯片21的X方向的误差达到最小。然后，由于剩下的Y方向的误差变为记录介质的移动方向，所以，通过控制头单元20的喷出时间可容易地执行纠正。

下面将说明促进油墨有效地供应给消耗大量油墨的长型的喷墨记录头的本发明。这里，说明涉及传统技术的问题。图6是说明传统技术中墨供应系统的示意图，图7是本实施例的喷墨记录头和墨供应系统的结构图。

如图6所示，在传统技术中，墨供应总管62平行于喷墨记录头本体外侧而形成，该墨供应总管62作为分叉管装备有与头单元20的个数对应的管接头63。各头单元20具有墨供应管61，以在将头单元20安装到梁43a上时插入管接头63内使它与总管连通。

图6所示的结构是黑白打印机的结构，但在将该长型的喷墨记录头并列设置4个(CMYK用)而构成彩色打印机时，则要求相应地增加墨供应总管62所需的空间。此外，与该墨供应总管62相关的部分必须构造成使大量管接头63小型化，并不会产生油墨泄漏。此外，需要用于保持墨供应总管62的机构。而且，由于在管接头63前后的连接部位等处形成有台阶，故容易产生残留气泡。如果残留气泡在记录过程中流入头基底侧，则油墨不能喷出，需要中止记录工作来执行恢复处置，这对喷墨记录头来说是极其不理想的状态。

针对该问题，本实施例提供一改进的墨供应系统的结构。如图7所示，在此实施例中，墨供应总管设定在两个梁(43a和43b)之一的梁43a内，两个梁是长型的喷墨记录头100的一部分。换句话说，在梁上挖掘出槽并加盖而形成墨供应路。

梁43a是用于保持长型的喷墨记录头100的长度方向强度的结构部件，但施加到梁43a上的荷载仅是多个头单元20的重量，从梁43a的形状和尺寸来看，该重量极其轻，强度足以满足要求。因此，即使挖掘形成一定量的墨供应总管用槽，从强度上来说也没有问题。在该实施例的实例中，对于5mm宽的梁43a，挖掘形成3mm的槽是不成问题的。梁43a的5mm宽度是原本安装头单元20所需要的宽度。在该槽的上部作为分叉管与头单元20的数量对应地装备有纵孔。

头单元20装备有嵌入在上部保持器29内的用于供应油墨的管子23。当上部保持器29安装在梁43a上时，管子23的前端接触梁43a的上部。以上图1中所示的分叉孔48刚好形成在管子23和梁43a接触的部分。管子23的内径与图1中的分叉孔48的尺寸相同。

在管子23和梁43a的接触部装备有O形环24，这样，仅需将保持器29固定到梁43a上，管子23和梁43a的分叉孔48即可结合而没有油墨的泄漏。这样，在该实施例中，因结构极其简单，故仅需少量的部件，组装也变得简单，且仅需要少量用于墨供应系统的空间，产生残留气泡的部位也少，因此，对长型的喷墨记录头的墨供应系统来说是极其理想的结构。

应注意到，墨供应总管的流量当然与头单元20的数量成比例地增加，为了将在梁内形成的槽的截面积加大到规定程度，必须使梁加粗，这对于需要小型化的本产品来说不佳。为了最大可能地避免这种情形，当头单元20的数量变得过分大时，本发明装备有一通过形成在梁43a两端的墨供应口49a、49b进行连接的墨源(未示出)。由于油墨以此方式从两侧充足地供应，所以，槽的截面积可以减少一半。在此实施例中，例如在分辨率为600dpi、油墨喷出频率为30KHz时，若槽的截面积为10mm，则在单元数小于24时从单侧供应油墨，在单元数在25以上时从两侧供应油墨。

此外，上文说明了将形成在梁上的槽用作油墨流路的情况，但也可将埋设在槽内的管子用作油墨流路。当使用这种管子作为油墨流路时，可适当选择是否设置盖。

再者，在喷墨记录头中，在记录头的组装已经完成之后，需要进行最初的向记录头内的各部分填充油墨(该过程一般地称之为初始填充)的操作。此时，由于即使在通常应填充油墨的区域内残留有极少量的气泡也会造成不能喷出，所以，在对喷嘴进行真空抽吸后执行油墨的填充。此外，若由于长时间储存或未可预见的事故使可造成喷出故障的气泡侵入，则作为恢复操作也需要进行该抽吸操作。

为此目的，过去抽吸的执行是通过将与真空泵连通的抽吸帽推压到各个头单元的喷嘴端面上进行的。然而，在本申请的长型的记录头中，由于所使用的头单元的数量较多，需要逐个地执行抽吸，从而会花费太多的时间，所以并不实用。此外，实现这样一过程的机构很复杂。为了解决该问题，在本发明中，对构成长型的记录头的所有单元同时地执行抽吸和填充。

图8是喷墨记录头另一实施例的结构图，其中，图8(a)是沿VIIIa-VIIIa的截面图，图8(b)是沿VIIIb-VIIIb的截面图。多个(此实施例中单元数为10个)头单元20在定位板41上成排布置，以形成长型的喷墨记录头100。如图8(a)所示，对于该喷墨记录头100，抽吸帽71(用来实现抽吸的装置的具体实例)从定位板41的底部接触以执行抽吸。在抽吸帽71和定位板41之间装备有O形环73，以保持气密性。抽吸口72与真空泵(未示出)连通。

这里重要的是，头单元20和定位板41之间要保持气密性。为此目的，在此实施例中，头单元20的下部保持器30装备有O形环31。如图8(a)的放大图中虚线所示，O形环31位于下部保持器30的周围以便保持气密性。应注意到，尽管当抽吸帽71的内部相对于大气压变为负压时，压力施加到定位板41上，但这可通过选择合适的定位板41的材料和厚度来解决。在此实施例中，使用1.5mm厚的不锈钢材料可达到我们的目的。这样，通过合适地使用O形环31、73这样的普通部件，能以简单结构、低成本且抽吸机构的结构也不复杂地实现我们的目的。应注意到，也可使用各种垫片材料等其他密封部件来代替O形环31、73。

同样应注意到，上述定位板41用于对头单元20进行定位，所以，必须确保具有高位置精度的基准面、以及防止因油墨抽吸过程中的负压而产生有损气密性的变形所需要的机械强度。

尽管生产高精度的定位板41可使用蚀刻加工、激光加工、放电加工、压力加工、电铸加工等方法来实施，但在所有这些加工方法中，都是定位板41越薄则达到加工精度就越容易。当然，尽管蚀刻加工提供最大可能程度的精度加工，但在此情形中，掩膜表面和蚀刻区域之间的距离随着定位板41厚度的增加而增加，由此，影响边缘的蚀刻且精度降低。因此，尽管定位板41最好是薄的，但若厚度小于1mm，则油墨抽吸过程中的负压会造成定位板41变形，从而不能在头单元20和定位板41之间保持气密性。

为此原因，在本发明中，因为加工精度和机械强度都是要追求的，所以，将形成有基准面的板做得尽可能薄，而将加强板接合或粘结到板的一面或两面，从而形成定位板41。图9是多层定位板41的结构图。如图9所示，定位板41用三块板构造，即，顶板81、中间板82和底板83。中间板82作为基准面形成层发挥作用，形成有短边侧基准面A和长边侧基准面B、B’，是将50μm厚的不锈钢板使用湿法蚀刻加工来制成的，可确保几个μm的加工精度。顶板81和底板83作为加强层发挥作用，它们分别用1mm和0.5mm厚的不锈钢板制成，尽管它们也可用湿法蚀刻加工形成，但由于它们的厚度较厚的缘故使得加工精度略小于中间板的精度。因此，顶板81和底板83内的切口略微宽于中间板82的切口的短边侧基准面A和长边侧基准面B、B’，通过层叠和粘结这3块板来形成定位板41，因此，头芯片21仅与高精度的中间板82接触。此外，由于该3层的结构，机械强度大大地提高，并能确保墨抽吸过程中保持气密性。而且，也可使用加强用的顶板81或底板82中的仅一个，或可形成四层或更多层的结构。应注意到，可使用粘结剂或扩散接合等方法来实现多层的集成。

此外，在此实施例中，电气系统已经简化以便更容易地更换各个头单元20。换句话说，如从图1中的头单元20的结构图中可见，压电元件的驱动电路内置在头单元20内，这样，可减少头单元20的接口信号的数量，如图2所示，在头单元20的上部装备有接口用连接器27，使用图1中所示的母板51进行直接连接，从而可供应电源和接口信号，并使得个别单元的更换或添加变得更加容易。此外，连接电缆也能得到简化。

Claims (7)

1.一种喷墨记录头，其特征在于，包括：多个边缘喷射型头单元，该头单元具有头芯片，该头芯片形成有将喷出油墨的喷嘴以一定间隔直线状连续配置的喷嘴喷射面；以及对多个头单元进行定位的定位板，

该定位板将多个头单元以相对于行排列方向倾斜的状态并列配置，且形成为使在喷嘴喷射面的直线上相邻的两个喷嘴的沿行排列方向的喷嘴间隔对应于规定分辨率的倾斜角度，

所述喷墨记录头还包括：左右安装螺钉，沿与定位板的板面大致垂直的方向旋转地旋入，一方为左旋螺纹，另一方为右旋螺纹，安装在头单元的两端；以及沿与定位板的板面平行的方向旋转地旋入而与头单元抵接的微动螺钉，

在头芯片的长度方向上利用微动螺钉向一个方向施加推压力，在头芯片的宽度方向上利用左右两个安装螺钉在头单元的两端拧紧时产生的旋转力向一个方向施加推压力，从而使定位板的基准面与头芯片的侧面紧贴。

2.如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，包括作为结构部件的梁，该梁在定位板上延伸设置，并对多个并列设置的头单元进行排列保持。

3.如权利要求2所述的喷墨记录头，其特征在于，包括油墨流路，用于向头单元供应油墨，是由在梁上设置的槽上加盖形成的油墨流路、或埋设在梁上设置的槽中的管子形成的。

4.如权利要求3所述的喷墨记录头，其特征在于，包括从油墨流路的两端供应油墨的墨源。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的喷墨记录头，其特征在于，包括插入在头单元与定位板之间的密封部件，以确保头单元与定位板之间的气密密封。

6.如权利要求1至4中任何一项所述的喷墨记录头，其特征在于，所述定位板形成为多层结构的板，由形成基准面的基准面形成层和用于保持机械强度的加强层构成。

7.如权利要求1至4中任何一项所述的喷墨记录头，其特征在于，包括：配置在头单元的内部、用于驱动压电元件的电气驱动电路；与电气驱动电路连接的连接用连接器；以及连接器直接连接到多个并列设置的各头单元上的母板。

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