CN101376285B - 喷墨打印头 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种喷墨打印头，该喷墨打印头具有布置在相同基板上的多种类型的喷嘴，并且不同尺寸的墨滴通过上述喷嘴被喷射出，不管喷嘴的类型如何该喷墨打印头均显示出可接受的喷射性能。从而，根据本发明，多种类型的喷嘴中每个均包括发泡室和喷射口部，上述发泡室具有喷射能量产生元件，该喷射能量产生元件允许墨滴被喷射到与喷射口相对的位置上，上述喷射口部允许喷射口和发泡室彼此相通。对于具有更小喷射量的喷嘴来说，在喷射口部和发泡室彼此相通的位置处的喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率更高。

Description

喷墨打印头

技术领域

本发明涉及一种喷射墨滴从而对打印介质进行打印的喷墨打印头，尤其涉及一种具有布置在相同基板上的多种类型的喷嘴、并且不同尺寸的墨滴通过上述喷嘴被喷射出的喷墨打印头。

背景技术

随着喷墨打印设备的操作速度的增加和由喷墨打印设备提供的图像质量的提高，已经试图在增加喷射频率的同时减少由打印头喷射的滴的尺寸。

喷射滴的尺寸的减小需要在打印头中的每个喷射口的开口面积的减小。然而，喷射口的开口面积的减小会增加在与喷射口相通部分(喷射口部)中对于液体的流动阻力，这阻止了获得期望的喷射性能和效率。因而，在日本专利公开No.2004-042651和2004-042652中揭示的喷墨打印头用于在维持喷射口形成部分的强度的同时减小喷射口部的流动阻力。

在日本专利公开No.2004-042651和2004-042652中揭示的每个打印头均具有墨流过的多个喷嘴。如图15所示，每个喷嘴均具有发泡室38和喷射口部36，上述发泡室38将墨沸腾以便产生气泡，上述喷射口部36包括喷射口37，该喷射口37为喷嘴的顶端开口，墨滴喷射通过该顶端开口被喷射。喷射口部36允许喷射口37和发泡室38彼此相通，并由与喷射口37相通的第一喷射口部36a和第二喷射口部36b制成。第一喷射口部36a和第二喷射口部36b构成以中心轴线为中心的圆筒形空间，上述中心轴线通过电热转换元件34的中心并且正交于元件基板32的主表面32a。当沿平行于主表面32a的方向切割第二喷射口部36b时，第二喷射口部36b的所产生的开口位于沿相同方向切割第一喷射口部36a的开口的外部，并且在沿相同方向的发泡室的横截面的内侧。即，第二喷射口36b相应于由在平面方向上扩大第一喷射口部36a而形成的空间。

在如上构造的喷墨打印头30中，第一喷射口部36a的厚度确保喷射口37的周边部分的强度。而且，第二喷射口36b的扩大的空间使得整个喷射口部的流动阻力减小。从而，即使喷嘴设置有具有小直径并且小墨滴被通过其喷射的喷射口，也能够减小在喷射口部36中可能的压力损失。而且，气泡能够沿喷射方向成长。因此，能够有效地喷射墨滴。

喷射滴的尺寸的这种减小能够使构成图像的点的尺寸减小，并且能够减小由图像所传达的粒度感。从而，滴的尺寸的减小明显有助于提高图像质量。然而，也已经发现滴的尺寸减小在成本、打印速度、热效率等等方面不利。即，当图像的整个面积均由小的点形成以便减少粒度感时，图像中的数据量急剧增加。这倾向于增加驱动器和线路的规模，并从而增加成本。而且，喷嘴长度或应付高速打印的芯片的增加也增加了成本。而且，为了使用小的点获得等价于使用大的点形成图像时的打印速度，与使用大的点打印所需的喷嘴驱动频率相比，喷嘴驱动频率需要增加。即，每单位时间形成的点数需要增加。从而，打印操作的热效率趋于降低。

从而，为了解决这些问题，已经提出了如下的技术：在相同的打印头基板上设置不同尺寸的墨滴通过其喷射的多种类型的喷嘴，以便根据图像密度选择使用多种类型喷嘴中之一。例如，已经提出如下打印方法：对于图像的低密度部分和中等密度部分使用小墨滴形成小点，而对于图像的中等密度部分和高密度部分使用大墨滴形成大点。在该情况下，如果可以获得两种类型的滴的尺寸，即，大和小滴的尺寸，并且大点与小点的比率是大约2～4:1，通过根据图像的分辨率从低密度部分到高密度部分将大和小的点连接在一起，能够打印清晰的图像。从而，根据要被打印的图像的密度来选择形成点的尺寸中之一。这能够快速和有效地形成图像，允许打印操作的热效率得以提高。

然而，对于具有不同尺寸的多种类型的喷嘴的传统打印头来说，其中，每个喷嘴均具有由如上所述的第一喷射口部和第二喷射口部构成的喷射口部，喷嘴之间的喷射特征不平衡，会产生不利。

这是因为在传统打印头中，无论喷射口的尺寸如何，喷射口的开口面积与第二喷射口部的开口的开口面积的比率都是固定的。即，与在喷射口部中的制造误差(在第一喷射口部36a和第二喷射口部36b之间的边界部处未对齐)相关地，更小墨滴喷射通过的喷嘴在喷射过程中遭受到更显著的压力损失率的变化。这会影响诸如墨滴的量和着墨精度之类的喷射性能。从而，如上所述的可能的制造误差使得在具有大喷射口的喷嘴和具有小喷射口的喷嘴之间的喷射性能不平衡。这又会降低使用大和小的点的组合所形成的图像的质量。

而且，当前的喷墨打印设备具有吸入恢复机构，该吸入恢复机构通过喷射口强制地吸入并且排出在喷嘴中变浓的墨以及混入墨中的气泡，以便恢复喷嘴的喷射性能。然而，如上所述的可能的制造变化在小喷射口部中急剧地增加对于墨的流动阻力，其中小的墨滴通过上述小的喷射口部被喷射。因此，会使吸入恢复能力下降，即，不能充分地排放喷嘴中的旧墨。就是说，对于传统打印头来说，更小的墨滴喷射通过的喷嘴更可能遭受吸入恢复能力的下降。这也会使得在不同喷嘴之间喷射性能不平衡，降低图像质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷墨打印头，该喷墨打印头具有布置在相同基板上的多种类型的喷嘴，并且不同尺寸的墨滴通过上述喷嘴被喷射，不管喷嘴的类型如何，该喷墨打印头均显示出可接受的喷射性能，从而能够有效和快速地打印高质量图像。

本发明提供一种喷墨打印头，该喷墨打印头具有布置在相同基板上的多种类型的喷嘴，并且不同尺寸的墨滴通过上述喷嘴被喷射。每个喷嘴均包括发泡室和喷射口部，上述发泡室具有喷射能量产生元件，该喷射能量产生元件允许墨滴被喷射到与喷射口相对的位置上，上述喷射口部允许喷射口和发泡室彼此相通，并且对于具有更小喷射量的喷嘴来说，在喷射口部和发泡室彼此相通的位置处的喷射口部的开口面积与所述喷射口的开口面积的比率更高。

根据本发明，在不同尺寸的墨滴喷射通过的多种类型的喷嘴之间，即使小尺寸墨滴喷射通过的喷嘴也能够避免受到在喷射口部中的制造误差的严重影响。因此，能够提高在多种类型喷嘴之间的着墨性能的平衡。

通过示范性实施方式的如下描述(参照附图)，本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1A是示意性示出根据本发明第一实施方式的喷墨打印头1的局部切去透视图；

图1B是示意性示出电热转换元件4如何布置在图1A所示打印元件基板上的底视图；

图2是示出在图1A中所示喷墨打印头的一侧上的一部分喷射口列的放大底视图；

图3A是图2中所示大喷射口的剖面图，该视图沿图2中线IIIA-IIIA剖开；

图3B是图2所示中喷射口的剖面图，该视图沿图2中线IIIB-IIIB剖开；

图3C是图2所示小喷射口的剖面图，该视图沿图2中线IIIC-IIIC剖开；

图4是示出在根据本发明第二实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图；

图5是示出在根据本发明第三实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图；

图6是示出在根据本发明第四实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图；

图7A是图6中所示的大喷射口的剖面图，该视图沿图6中线VIIA-VIIA剖开；

图7B是图6所示的中喷射口的剖面图，该视图沿图6中线VIIB-VIIB剖开；

图7C是图6所示的小喷射口的剖面图，该视图沿图6中线VIIC-VIIC剖开；

图8是示出对于锥形喷射口部和圆筒形喷射口部的每一个来说、在墨流动阻力和喷射口直径之间的关系的图表；

图9是示出在根据本发明第五实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图；

图10A是图9中所示第一喷射口列中的大喷射口的剖面图，该视图沿图9中线XA-XA剖开；

图10B是图9所示第二喷射口列中的中喷射口的剖面图，该视图沿图9中线XB-XB剖开；

图10C是图9所示第三喷射口列中的小喷射口的剖面图，该视图沿图9中线XC-XC剖开；

图11是示出在根据本发明第六实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图；

图12A是图11中所示大喷射口的剖面图，该视图沿图11中线XIIA-XIIA剖开；

图12B是图11所示中喷射口的剖面图，该视图沿图11中线XIIB-XIIB剖开；

图12C是图11所示小喷射口的剖面图，该视图沿图11中线XIIC-XIIC剖开；

图13是示出在根据本发明第七实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图；

图14A是图13所示第一喷射口列中的大喷射口的剖面图，该视图沿图13中线XIVA-XIVA剖开；

图14B是图13所示第二喷射口列中的中喷射口的剖面图，该视图沿图13中线XIVB-XIVB剖开；

图14C是图13所示第三喷射口列中的小喷射口的剖面图，该视图沿图13中线XIVC-XIVC剖开；

图15A是在传统墨打印头中的大喷射口的垂直剖面侧视图；

图15B是在传统墨打印头中的中喷射口的垂直剖面侧视图；以及

图15C是在传统墨打印头中的小喷射口的垂直剖面侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

首先，将参照图1、2、3A、3B和3C描述本发明的第一实施方式。

图1A是示意性示出根据第一实施方式的喷墨打印头1的局部切去透视图。该喷墨打印头1包括具有作为喷射能量产生元件的电热转换元件4的元件基板2和堆叠在元件基板2的主表面2a上的通道构成基板(孔板)3。

如图1B所示，每个均由多个电热转换元件4构成的三个打印元件列H1、H2和H3彼此平行地布置在元件基板2上。在第一打印元件列H1与第二和第三两个打印元件列H2和H3之间形成墨供应口5。

在通道构成基板3中形成多个喷射口部6、多个发泡室9和多个墨供应通道10；在每个打印元件列H1、H2和H3中，与各电热转换元件4相对地设置多个喷射口部6，多个发泡室9与各喷射口部6相通，并且多个墨供应通道10与发泡室9相通。每个喷射口部6均具有喷射口71、72和73，每个喷射口71、72和73均具有在通道构成基板3的一个表面中开口的端部。与电热转换元件4相对地形成喷射口71、72和73。从而，三个喷射口列E1、E2和E3形成在元件基板3上形成。在三个喷射口列E1、E2和E3中，喷射口列E1此后称为第一喷射口列，喷射口列E2此后称为第二喷射口列，喷射口列E3此后称为第三喷射口列。由喷射口部6、发泡室9和墨供应通道10构成的部分此后称为喷嘴。此处使用的术语“墨”不限于附着到打印介质上以便形成图像的预定着色剂，而是包括例如在图像形成之前或之后从打印头喷射出以便提高在打印介质上形成的图像的着色能力、耐气候性等等的透明处理液。

在如上所述其内形成有多个喷嘴的打印头中，墨盒(未示出)被连接到墨供应口5上，使得墨盒中的墨通过墨供应口5经由墨供应通道10被填充入发泡室8和喷射口部6内。此处，当通电时，电热转换元件4产生热量以瞬间沸腾发泡室8中的墨。墨从液态到气态的快速改变快速地增加发泡室8中的压力，从而允许墨滴以高速通过喷射口71、72和73喷射。从而，根据本实施方式的喷墨打印头1是称为侧滑道类型(side chuter type)的喷墨打印头，其中，墨通过平行于元件基板形成的喷射口71、72和73喷射。

图2是在根据本实施方式的喷墨打印头上的一部分喷射口列的放大底视图。图2示出在发泡室9、墨供应通道10、电热转换元件4与喷射口71、72和73之间的位置关系。在图2中，第一喷射口列E1由喷射口71构成，具有比其它喷射口列E2和E3中的喷射口72和73更大的开口面积。通过喷射口71喷射具有比从其它喷射口72和73喷射的墨滴更大尺寸(液量)的墨滴(大墨滴)。大墨滴喷射通过的喷嘴此后称为大喷嘴(第一喷嘴)。第三喷射口列E3由喷射口73构成，具有比其它喷射口列E1和E2中的喷射口71和72小的开口面积。通过喷射口73喷射具有比从其它喷射口71和72喷射的墨滴的尺寸小的尺寸(液量)的墨滴(小墨滴)。小墨滴喷射通过的喷嘴此后称为小喷嘴(第三喷嘴)。第二喷射口列E2由喷射口72构成，具有比喷射口71小并且比喷射口73大的开口面积。通过喷射口72喷射具有比从喷射口71喷射的墨滴小并且比从喷射口73喷射的墨滴大的尺寸(液量)的墨滴(中墨滴)。中墨滴喷射通过的喷嘴此后称为中喷嘴(第二喷嘴)。喷射口71、73和72此后也分别称为大喷射口、小喷射口和中喷射口。

在本实施方式中，以600dpi的间隔布置构成第一喷射口列E1的大喷射口71。类似地，以1200dpi的间隔布置在第二喷射口列E2中的中喷射口72和小喷射口列E3。然而，在第二喷射口列E2中的每个喷射口(中喷射口)72位移离开在第三喷射口列E3中的喷射口(小喷射口)中的相应的一个相当于1200dpi的距离。也即，在喷射口布置方向上彼此相邻的中喷射口72和小喷射口73之间的距离相当于1200dpi。在图像形成过程中，由喷射口的间距和面积因素来确定通过大、中和小喷射口71、72和73喷射的墨滴的液量的比率。优选地，大墨滴的液量与中墨滴的液量的比率以及中墨滴的液量与小墨滴的液量的比率每个均大约是2到4。

图3A是图2中所示大喷射口的剖面图，该视图沿图2中线IIIA-IIIA剖开。图3B是图2所示中喷射口的剖面图，该视图沿图2中线IIIB-IIIB剖开。图3C是图2所示小喷射口的剖面图，该视图沿图2中线IIIC-IIIC剖开。

在图3A、3B和3C中，附图标记61、62和63表示在通道构成基板3中形成的与喷射口71、72和73相通的三种类型的喷射口部。附图标记91、92和93表示与各个喷射口部相通的发泡室。在图1A中，喷射口部和发泡室分别共同地被示出为喷射口部6和发泡室9。然而，在此，由于需要将喷射口部彼此区分开，因此由不同的附图标记来表示喷射口和发泡室。

在图3A中，在喷射口部61中形成第一喷射口部61a和第二喷射口部61b；在第一喷射口部61a的第一端部处形成大喷射口71，并且第二喷射口部61b与发泡室91相通，该第二喷射口部61b具有与第一喷射口部61a的第二端部相通的第一端部和与形成在墨供应通道10的端部处发泡室91相通的第二端部。在通道构成基板3中，形成有大喷射口71的表面3a平行于元件基板的主表面2a。大喷射口71的中心与正交于元件基板的主表面2a并且通过加热元件4的中心的轴线(中心轴线)重合。

第一喷射口部61a和第二喷射口部61b中每一个均形成以中心轴线为中心的圆筒形空间。形成在第一喷射口部61a的第一端处的大喷射口71的开口面积S1a大于形成在第二喷射口部61b的第二端处的开口81的开口面积S1b。从而，在第一喷射口部61a和第二喷射口部61b之间的边界部处、在喷射口部61的内表面上形成台阶部31。即，在本实施方式中，喷射口部61的内表面形成得类似于台阶。

已经描述了第一喷射口部61。类似地，在第二喷射口部62中形成有形成圆筒形空间的第一喷射口部62a和第二喷射口部62b，并且在第三喷射口部63中形成有形成圆筒形空间的第一喷射口部63a和第二喷射口部63b。在每种情况下，在第一喷射口部和第二喷射口部之间的结合部处均形成台阶部31。

在本实施方式中，大墨滴的液量(第一液量)Va为2.8ng，中墨滴的液量(第二液量)Vb为1.4ng，并且小墨滴的液量(第三液量)Vc为0.7ng。第一、第二和第三喷射口71、72和73的开口面积S1a、S2a和S3a分别是大约120um²、大约60um²和大约30um²。进而，第二喷射口部的开口81的开口面积S1b与喷射口71的开口面积的比率是S1b/S1a＝2.5。第二喷射口部的开口82的开口面积S2b与喷射口72的开口面积的比率是S2b/S2a＝3.6。第二喷射口部的开口83的开口面积S3b与喷射口73的开口面积的比率是S3b/S3a＝6.3。也即，在第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率之间的大小关系如下：

S1b/S1a<S2b/S2a<S3b/S3a......(公式1)

与喷射口部71、72和73相通的发泡室91、92和93的宽度由S1c、S2c和S3c表示。在S1c和S2c和S3c之间的关系是S1c>S2c>S3c。然而，发泡室91、92和93具有相同高度。

因而，在本实施方式中，对于具有更小开口面积的喷射口的喷射口部来说，第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率更高。这是因为如果对于大墨滴喷射通过的喷射口部和小墨滴喷射通过的喷射口部来说，第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率相同，则仅仅小墨滴的着墨精度会降低。也即，通过具有更小开口面积的喷射口喷射的小墨滴更可能受到由在制造过程中的对准误差导致的对墨的空气阻力或流动阻力的影响。从而，对于具有更小开口面积的喷射口的喷射口部来说，增加第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率，以便急剧地减少在喷射口部中的可能的流动阻力。这能够使得在喷射过程中在墨上的压力损失进一步减少，并且也允许喷嘴中的旧墨在吸入恢复操作过程中通过大、中和小喷射口被确实地喷射出。这又能够防止喷嘴的不合适的喷射和喷射性能的下降。因而，对于中和小墨滴喷射通过的喷嘴来说，通过抑制对准误差的不利效果而能够维持合适的墨滴喷射特征。这能够极大减少在不同喷嘴之间墨滴着墨精度的变化。因此，本实施方式通过将大、中和小滴组合在一起允许快速和有效地打印高质量的图像。本实施方式还形成第一和第二喷射口部，以便能够将整个喷射口部的厚度保持在维持喷射口部的合适的物理强度所需要的值。

(第二实施方式)

现在将要描述本发明的第二实施方式。

图4是根据第二实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的底视图。图4示出在发泡室9、墨供应通道10、电热转换元件4与喷射口71、72和73之间的位置关系。在第二实施方式中，四个喷射口列E1、E2、E3和E4彼此平行地布置。第一和第二喷射口列E1和E2布置在墨供应口5的一侧上(在图中在左侧上)。第三和第四喷射口列E3和E4布置在墨供应口5的另一侧上(在图中，在右侧上)。如图3A所示，第一和第三喷射口列E1和E3中每一个均由大喷射口71构成。如图3B所示，第二喷射口列E2由中喷射口72构成。如图3C所示，第四喷射口列E4由小喷射口73构成。

在第二实施方式中，以600dpi的间隔布置喷射口列。对于构成第一喷射口列E1的大喷射口71和构成第二喷射口列E2的中喷射口72来说，在喷射口布置方向上彼此邻近的大喷射口71和中喷射口72之间的距离为1200dpi。进而，对于构成第三喷射口列E3的大喷射口71和构成第四喷射口列E4的小喷射口73来说，在喷射口布置方向上彼此邻近的大喷射口71和小喷射口73之间的距离也为1200dpi。

在第二实施方式中，大、中和小墨滴的液量类似于第一实施方式中的液量。第一、第二和第三喷射口71、72和73的开口面积也类似于第一实施方式中的开口面积。因此，第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率，即，S1b/S1a、S2b/S2a和S3b/S3a分别是2.5、3.6和6.3。也即，在第二喷射口部的开口面积与第一喷射口部的开口面积的比率之间的大小关系如下：

S1b/S1a<S2b/S2a<S3b/S3a......(公式1)

即，第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率随着喷射口的开口面积的降低而增加。从而，小墨滴喷射通过的喷嘴不会受到对准误差和空气阻力影响。从而能够维持可接受的墨滴喷射特征。这能够极大地减少在不同喷嘴之间的墨滴着墨精度的变化。因此，通过将大、中和小滴组合在一起能够快速和有效地打印高质量的图像。

(第三实施方式)

现在将要描述本发明的第三实施方式。

在第二实施方式中，所有喷射口部均是圆筒形的。然而，喷射口部不必须是圆筒形的，而可以具有其它形状。在第三实施方式中，每个喷射口部均形成为具有椭圆横截面。

而且在第三实施方式中，大、中和小墨滴的液量Va、Vb和Vc分别是2.8ng、1.4ng和0.7ng。喷射口的截面积S1a、S2a和S3a是大约120um²、60um²和30um²。第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率，即，S1b/S1a、S2b/S2a和S3b/S3a分别是3.1、3.6和6.3。

因此，在第二喷射口部的开口面积与第一喷射口部的开口面积的比率之间的大小关系如下：

S1b/S1a<S2b/S2a<S3b/S3a......(公式1)

从而，第三实施方式也能够极大地减少在不同喷嘴之间墨滴着墨精度的变化。因此，通过将大、中和小滴组合在一起，能够快速和有效地打印高质量的图像。

(第一到第三实施方式的变型)

在第一到第三实施方式中，只要满足在(公式1)中的关系，就能够适当改变用于大、中和小点的墨滴的液量的值、喷射口的开口面积等等。

例如，大、中和小墨滴的液量Va、Vb和Vc能够分别设定为5ng、2ng和0.7ng，并且大、中和小喷射口71、72和73的开口面积S1a、S2a和S3a能够分别设定为200um²、80um²和30um²。在该情况下，在每个喷射口列中的每个喷射口部中的第二喷射口部的开口面积与第一喷射口部的开口面积的比率，即，S1b/S1a、S2b/S2a和S3b/S3a分别设定为1.7、2.9和6.25。这也满足在(公式1)中的关系。从而预期本实施方式实现与第一到第三实施方式类似的效果。

大、中和小墨滴的液量Va、Vb和Vc可以分别设定为2ng、1ng和0.5ng，并且在每个喷射口部中的第二喷射口部的开口面积与第一喷射口部的开口面积的比率，即，S1b/S1a、S2b/S2a和S3b/S3a可以分别设定为2.9到3.7、4.5、和9.1。这也满足在(公式1)中的关系。从而预期本实施方式实现与第一到第三实施方式类似的效果。

相反，如果对于不同尺寸的墨滴(即大、中和小墨滴)喷射通过的喷嘴来说，用于喷射口部的液量不满足在(公式1)中的关系，则不会能预期实现类似于上述实施方式的效果。例如，假定例如对于具有液量Va、Vb和Vc分别为2.8ng、1.4ng和0.7ng的三种类型的喷嘴来说，喷射口部的开口面积的比率S1b/S1a、S2b/S2a和S3b/S3a均是2.5。在该情况下，由于在制造过程中产生的在喷射口部中的对准误差，具有更小喷射量的喷嘴遭受着墨位置的更大的量的偏离。例如，当第二喷射口部和第一喷射口部错位大约1um时，通过具有0.7ng液量Vc的墨滴喷射通过的喷嘴所喷射的墨滴的着墨位置的偏离量增加到通过具有2.8ng液量Va的墨滴喷射通过的喷嘴所喷射的墨滴的着墨位置的偏离量的大约两倍。与打印图像质量的改进相关联地，对于更小的墨滴需要更高的着墨精度。从而，将打印头设计成能够吸收诸如制造公差之类的误差是很重要的。

从而，为了将制造误差考虑在内以便减少着墨位置的偏离量，随着喷嘴喷射量降低，上述实施方式将第二喷射口部的开口面积S1b与第一喷射口部的开口面积S1a的比率设定为使得这些比率满足(公式1)中的关系。

S1b/S1a<S2b/S2a<S3b/S3a......(公式1)

假定在相同的头基板中形成两种类型的喷嘴，两种喷嘴的喷射量中的一个是另一个的大约两倍。在该情况下，当喷嘴中之一的第一和第二喷射口部的开口被定义为S1a和S1b，并且另一个喷嘴的第一和第二喷射口部的开口被定义为S2a和S2b，那么根据经验，优选建立下面的关系。

S1b/S2a＝α×S2b/S2a(α>1，2)

在上述实施方式中，在打印头中布置三种类型的墨滴(即大、中和小墨滴)喷射通过的喷嘴。然而，滴的尺寸不限于三种类型，而可以是两种类型——大和小，或者四种类型——大、中、小和很小。进且，喷射口的布置方式不限于上述的实施方式。简言之，所需关系是使得随着降低喷射口的开口面积而增加第二喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率。

在上述实施方式中，喷射口部的内表面以两个级改变，即，从第一喷射口部改变到第二喷射口部。然而，可以以多个级形成喷射口部。即，能够以三个或更多级形成喷射口部。然而，定位在各个级中的喷射口部需要被形成为使得开口面积从喷射口到喷射口部和发泡室彼此相通的位置增加。

(第四实施方式)

现在将参照图6、7A、7B和7C描述本发明的第四实施方式。

图6是根据本实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图。图6示出在墨供应通道10、电热转换元件4与喷射口71、72和73之间的位置关系。在第四实施方式中，与第一实施方式的情况一样，由大喷射口71构成的第一喷射口列E1、由中喷射口72构成的第二喷射口列E2和由小喷射口73构成的第三喷射口列E3彼此平行地布置。除了大、中和小喷射口的布置之外，诸如发泡室9和墨供应通道10之类的布置类似于在第一实施方式中的布置。然而，第四实施方式在每个喷嘴的喷射口部的形状方面不同于第一实施方式。

图7A是图6中所示大喷射口的剖面图，该视图沿图6中线VIIA-VIIA剖开。图7B是图6所示中喷射口的剖面图，该视图沿图6中线VIIB-VIIB剖开。图7C是图6所示小喷射口的剖面图，该视图沿图6中线VIIC-VIIC剖开。

在第一到第三实施方式中，形成第一和第二喷射口部，在第一和第二喷射口部之间的边界部中形成的台阶部31。相反，在第四实施方式中喷射口部161、162和163的内表面每个均由如图7所示的连续表面形成，并且像第一到第三实施方式的情况那样不具有台阶部31。即，喷射口部不像第一到第三实施方式的情况那样被分成第一和第二喷射口部。

如图7A所示，在第四实施方式中，大墨滴喷射通过的喷嘴的喷射口部161形成圆筒形空间。喷射口71和位于与喷射口71相对位置的发泡室侧开口81具有相同的直径。相反，如图7B所示的中墨滴喷射通过的喷嘴的喷射口部162和如图7C所示的小墨滴喷射通过的喷嘴的喷射口部163每个均形成锥形空间，使得随着喷射口部靠近喷射口72或73，喷射口部的横截面的面积连续降低。即，喷射口部162和163两者均是锥形并具有锥角α。该锥角优选大约是5～15°。在第四实施方式中，与喷射口部71、72和73相通的发泡室91、92和93的宽度S1c、S2c和S3c处于S1c>S2c>S3c的关系。然而，发泡室91、92和93具有相同高度。

更具体地说，大、中和小墨滴共同的喷射口部高度Ho是大约20μm～30μm。墨供应通道的高度Hc是大约10μm～20μm。喷射口部的直径对于大喷嘴来说至少大约11μm，对于中喷嘴来说至少大约8μm～11μm，并且对于小喷嘴来说至少大约5μm～8μm。

从而，第四实施方式使得形成中和小墨滴喷射通过的喷嘴的喷射口部162和163的表面成锥形。锥角是α。从而，仍然在本实施方式中，在喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率之间的大小关系如下：

S1b/S1a<S2b/S2a<S3b/S3a......(公式1)

即，对于具有更小开口面积的喷射口的喷射口部来说，喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率更高。从而，对于具有更小开口面积的喷射口的喷射口部来说，能够更加急剧地减少在喷射口部中的流动阻力。即，即使对于具有更小开口面积的喷射口的喷射口部来说，也能够减少在喷射过程中在墨上的压力损失率。在第四实施方式中，喷射口部71、72和73的内表面每个均是连续的。本实施方式与在喷射口部的内表面上具有台阶部的第一到第三实施方式相比，能够减少对于墨的流动阻力。

从而，本实施方式能够保持可接受的受对准误差影响的墨滴喷射能力、以及基于吸入恢复操作的墨吸入和排出能力。因此，第四实施方式能够极大地减少在不同喷嘴之间墨滴的着墨精度的变化。而且，大墨滴喷射通过的喷射口部形成圆筒形(该形状此后也称为直的形状)。这能够相对于喷射墨滴的液量减少喷射口部和发泡室的总体积。这又能够减少喷射的大墨滴的量的变化，而该喷射的大墨滴的量的变化会导致显著的密度不均匀。

图8示出对于锥形喷射口部和圆筒形喷射口部每一种来说在各喷射口部中的墨流动阻力和喷射口直径之间关系。

图8示出假设元件基板的高度(发泡室的高度)是10μm并且锥形的喷射口具有10°锥角，在每个喷射口部中对于墨的流动阻力的计算结果。当圆筒形的喷射口部的直径是16μm时，流动阻力是1。在纵轴上示出每个喷射口部的流动阻力。在横轴上示出喷射口直径。

如图8所示，对于圆筒形喷嘴来说，随着降低喷射口直径，喷射口部中对于墨的流动阻力迅速增加；当直径是大约11μm时，该快速增加开始。相反，当喷射口直径处于从11μm～4μm的范围内时，在锥形喷射口部中对于墨的流动阻力是圆筒形的喷射口部中对于墨的流动阻力的大约40～60％。而且，更小的锥形喷射口更有效地减小墨流动阻力。例如，当喷射口部具有10μm的高度时，基于10°锥角的粘度阻力减少效果在16μm的喷射口直径时是大约30％，在4μm的喷射口直径时是大约60％。

从而，即使小墨滴被喷射通过喷射口部，锥形的喷射口部也能够急剧减少墨流动阻力而不需要改变通道构成基板3的高度(厚度)或者发泡室的高度。因此，如上所述，通过使中和小墨滴喷射通过的喷嘴的喷射口部成锥形，能够合适地喷射所有尺寸的墨滴。这能够通过将所有尺寸的墨滴组合在一起来形成高质量的图像。

(第五实施方式)

将要描述本发明的第五实施方式。

图9是示出在根据本实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的底视图。图9示出在发泡室9、墨供应通道10、电热转换元件4与喷射口71、72和73之间的位置关系。

如图9所示，在第五实施方式中，三个喷射口列E1、E2、和E3彼此平行地布置。第一喷射口列E1位于墨供应口5的一侧(在图中，在左侧)。第二和第三喷射口列E2和E3布置在墨供应口5的另一侧(在图中，在右侧)。第一喷射口列E1由多个大喷射口71构成。各个第二和第三喷射口列E2和E3分别由多个小喷射口72和73构成，相同尺寸的墨滴(小墨滴)喷射通过上述多个小喷射口72和73。在第一喷射口列E1中，在喷射口布置方向上以600dpi的间隔布置大喷射口71。因此，第一喷射口列E1在喷射口布置方向上以600dpi的密度形成大的点。相反，在第二喷射口列E2中的每个喷射口(小喷射口)72在喷射口布置方向上以相应于1200dpi的距离与在第三喷射口列E3中的相应喷射口73分离开。从而，喷射口列E2和E3能够在喷射口布置方向上以1200dpi的密度形成小的点，这是大的点的密度的两倍。因此，通过将大和小墨滴组合在一起，能够有效地形成高分辨率的图像。

图10A是图9中所示在第一喷射口列中的大喷射口的剖面图，该视图沿图9中线XA-XA剖开。图10B是图9所示的在第二喷射口列中的中喷射口的剖面图，该视图沿图9中线XB-XB剖开。图10C是图9所示在第三喷射口列中的小喷射口的剖面图，该视图沿图9中线XC-XC剖开。

如图10A所示，形成大点的在第一喷嘴列中的喷射口部为大致圆筒形。如图10B和10C所示，形成小点的分别在第二和第三喷射口列E2和E3中的喷射口部162和163为锥形，使得喷射口部的截面积随着喷射口部靠近喷射口而连续降低。每个喷射口部162和163均具有大约5～15°的锥角α。喷嘴具有大约20～30μm的喷嘴高度Hn和10～20μm的墨供应通道高度Hc；这些数值对于所有喷嘴都是相同的。大喷射口具有至少11μm的直径。小喷射口具有至少5μm并小于11μm的直径。其它布置类似于第四实施方式的布置。

如上所述，在第五实施方式中，形成喷嘴的喷射口部162和163的表面也为锥形。从而，仍然在本实施方式中，在喷射口部161、162、163和发泡室91、92、93之间的边界部分处，在喷射口71、72、73的开口面积S1a、S2a、S3a与开口81、82和83的开口面积S1b、S2b和S3b之间的大小关系如下。

S1b/S1a<S2b/S2a＝S3b/S3a

因此，第五实施方式也能够合适地维持受对准误差影响的墨滴喷射能力、以及基于吸入恢复操作的墨吸入和排出能力。因此，第五实施方式能够极大地减少在不同喷嘴之间的墨滴着墨精度的变化。进而，喷射口部71、72和73具有不带有台阶的连续内表面，能够减少对于墨的流动阻力。进而，大墨滴喷射通过的喷射口部形成圆筒形，这能够减少喷射墨滴的液量与喷射口部和发泡室的总体积的比率。这又能够减少喷射的大墨滴的量的变化。

(第六实施方式)

将会描述本发明的第六实施方式。

图11是在根据本实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图。图11示出在发泡室9、墨供应通道10、电热转换元件4和喷射口71、72和73之间的位置关系。图12A是图11中所示大喷射口的剖面图，该视图沿图11中线XIIA-XIIA剖开。图12B是图11所示中喷射口的剖面图，该视图沿图11中线XIIB-XIIB剖开。图12C是图11所示小喷射口的剖面图，该视图沿图11中线XIIC-XIIC剖开。

如图11、12A、12B和12C所示，如上述第一实施方式那样，第六实施方式包括大、中和小墨滴喷射通过的喷嘴，这些喷嘴具有喷射口部61、62和63，每个喷射口部61、62和63均包括第一喷射口部61a、62a和63a以及第二喷射口部61b、62b和63b。然而，第六实施方式不同于第一实施方式之处在于，每个喷射口部62和63的第一喷射口部形成得象像锥形，该锥形具有朝向喷射口连续减小的截面积(第一喷射口部成锥形)。第六实施方式在其它方面类似于第一实施方式。

从而，中和小墨滴分别喷射通过的喷射口部62和63的第一喷射口部62a和63a成锥形。本实施方式与第一实施方式相比较能够减少对于墨的流动阻力。从而第六实施方式能够减少在喷射口部之间可能的制造变化的不利效果，并提高与吸入恢复操作相关联的墨排出能力。因此，能够获得高的图像质量。

本实施方式也形成第一和第二喷射口部，以便确保整个喷射口部的所需的厚度。从而第六实施方式能够提供物理强度比第四和第五实施方式高的喷射口部。

(第七实施方式)

现在将参照图13、14A、14B和14C描述本发明的第七实施方式。

图13是在根据本实施方式的喷墨打印头中的一部分喷射口列的放大底视图。图13示出在发泡室9、墨供应通道10、电热转换元件4和喷射口61、62和63之间的位置关系。图14A是图13中所示在第一喷射口列中的大喷射口的剖面图，该视图沿图13中线XIVA-XIVA剖开。图14B是图13所示在第二喷射口列中的中喷射口的剖面图，该视图沿图13中线XIVB-XIVB剖开。图14C是图13所示在第三喷射口列中的小喷射口的剖面图，该视图沿图13中线XIVC-XIVC剖开。

如图13和14所示，像上述第六实施方式那样，第七实施方式包括大和小墨滴喷射通过的喷嘴，这些喷嘴具有喷射口部71、72和73，所述喷射口部71、72和73分别包括第一喷射口部61、第二喷射口部62和第四喷射口部63。然而，在第七实施方式中，构成第三喷射口列E3的喷射口73是具有与构成第二喷射口列的喷射口72相同直径的小喷射口，使得第二和第三喷射口列E2和E3能够以1200dpi的密度形成。如图9所示，这类似于第五实施方式。

因此，通过结合第六和第五实施方式而提供了第七实施方式。从而，与第六实施方式一样，第七实施方式能够减少在喷射口部之间的制造变化的不利效果，并提高与吸入恢复操作和喷射口部的物理强度相关联的墨排出能力。除了实现这些效果之外，第七实施方式与第五实施方式一样，能够使用小墨滴形成高分辨率的图像。

虽然参照示范性实施方式已经描述了本发明，但应当理解本发明不限于所揭示的示范性实施方式。下面的权利要求的范围给出最宽泛的解释，以便包括所有这些修改和等价的结构及功能。

Claims (11)

1.一种喷墨打印头，该喷墨打印头具有布置在相同基板上的多种类型的喷嘴，并且不同尺寸的墨滴通过上述喷嘴被喷射出，

其中，每个喷嘴均包括发泡室和喷射口部，上述发泡室具有喷射能量产生元件，该喷射能量产生元件允许墨滴被喷射到与喷射口相对的位置上，上述喷射口部允许喷射口和发泡室彼此相通，以及

对于具有更小喷射量的喷嘴来说，在喷射口部和发泡室彼此相通的位置处的喷射口部的开口面积与喷射口的开口面积的比率更高。

2.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，多种类型的喷嘴至少包括第一液量的墨滴喷射通过的第一喷嘴和第三液量的墨滴喷射通过的第三喷嘴，第三液量少于第一液量，以及

当第一喷嘴的喷射口的开口面积被定义为S1a，并且第三喷嘴的喷射口的开口面积被定义为S3a，并且对于第一和第三喷嘴来说，在喷射口部和发泡室彼此相通的位置处的开口的开口面积被分别定义为S1b和S3b时，满足下面的关系：

S1b/S1a＜S3b/S3a。

3.如权利要求2所述的喷墨打印头，其特征在于，多种类型的喷嘴进一步包括第二液量的墨滴喷射通过的第二喷嘴，第二液量小于第一液量并大于第三液量，以及

当第一、第二和第三喷嘴的喷射口的开口面积分别被定义为S1a、S2a和S3a，并且对于第一、第二和第三喷嘴来说，在喷射口部和发泡室彼此相通的位置处的开口的开口面积被分别定义为S1b、S2b和S3b时，满足下面的关系：

S1b/S1a＜S2b/S2a＜S3b/S3a。

4.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，设置有多个所述喷射口部，使得开口面积逐步增加到喷射口部和发泡室彼此相通的位置。

5.如权利要求4所述的喷墨打印头，其特征在于，所述喷射口部包括形成与喷射口相通的空间的第一喷射口部和形成第一喷射口部和发泡室在其中彼此相通的空间的第二喷射口部，以及

在喷射口部和发泡室彼此相通的位置处的开口的开口面积大于喷射口的开口面积。

6.如权利要求2所述的喷墨打印头，其特征在于，所述喷射口部包括形成与喷射口相通的空间的第一喷射口部，包括在多种类型喷嘴中的至少第三喷嘴的所述第一喷射口部为锥形，使得所述第三喷嘴的所述第一喷射口部的截面积朝着喷射口连续减少。

7.如权利要求2所述的喷墨打印头，其特征在于，包括在多种类型喷嘴中的至少一种类型的喷嘴的喷射口部具有朝着发泡室和喷射口部彼此相通的位置连续增加的截面积。

8.如权利要求7所述的喷墨打印头，其特征在于，多种类型的喷嘴的每个喷射口部均由连续的表面形成，以及

包括在多种类型喷嘴中的至少第三喷嘴的喷射口部为锥形，使得喷射口部的截面积朝着喷射口连续减少。

9.如权利要求7或8所述的喷墨打印头，其特征在于，包括在多种类型喷嘴中的至少第三喷嘴的喷射口是圆筒形的。

10.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，包括其中布置有第一喷嘴的喷射口的第一喷射口列和其中布置有第三喷嘴的喷射口的第三喷射口列，以比布置第一喷射口列中的喷射口的间隔小的间隔来布置在第三喷射口列中的喷射口。

11.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，对于多种类型的喷嘴来说，发泡室和喷射口部的总高度相同。

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