CN101437684B - 喷墨头 - Google Patents

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Abstract

一种喷墨头，包括：基板，其具有墨供应口；喷射出口，其用于喷射通过墨供应口供应的墨；流路部，其提供墨供应口和喷射出口之间的流体连通；其中，流路部包括靠近基板的近部(6A)和远离基板的远部(6B)，在垂直于墨流动方向的截面上，近部的宽度与远部的宽度不同，并且，在近部和远部之间设置台阶部。

Description

喷墨头 
技术领域
在本发明的喷墨头中，所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述远部的所述宽度大于所述近部的所述宽度的所述流路部和所述远部的所述宽度小于所述近部的所述宽度的所述流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。 
背景技术
在本发明的喷墨头中，所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述近部的所述宽度与所述远部的所述宽度彼此不同的所述流路部和所述近部的所述宽度与所述远部的所述宽度彼此相等的所述流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。 
在本发明的喷墨头中，所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述流路部的长度不同，在相对较长的流路部中，所述远部的所述宽度大于所述近部的所述宽度，而在相对较短的流路部中，所述远部的所述宽度小于所述近部的所述宽度，并且所述相对较长的流路部和所述相对较短的流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。 
在本发明的喷墨头中，所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述喷射出口具有不同的开口面积，在与具有相对较大的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部中，所述远部的所述宽度大于所述近部的所述宽度，在与具有相对较小的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部中，所述远部的所述宽度小于所述近部的所述宽度，与具有相对较大的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部和与具有相对较小的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。 
本发明的以下优选实施方式能够使相邻两个喷墨嘴的喷墨 量不同的喷墨头的、或相邻两条墨通路的长度不同的喷墨头的每条墨通路的流阻与直接连接墨通路的喷墨嘴的特性(喷墨嘴的喷墨量)相匹配。因此，可以提供一种以高密度配置墨通路的可靠的喷墨头。换句括说，可以提供一种喷墨头，该喷墨头不仅使每条墨通路的流阻与墨通路的长度和直接连接到墨通路的喷墨嘴的喷墨量相匹配，还使每个墨通路的横壁足够厚以经得住为喷墨而产生的压力。 
考虑以下结合附图对本发明的优选实施方式的说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。 
发明内容
图1是本发明的第一实施方式的喷墨头的平面透视图(plantom plan view)，示出喷墨头的喷墨嘴和墨通路。 
图2是图1中的喷墨头在图1中的A-A’平面的剖视图。 
图3是图1中的喷墨头在图1中的B-B’平面的剖视图。 
图4是图1中的喷墨头在图1中的C-C’平面的剖视图。 
附图说明
图5的(a)至图5的(d)是在制造本发明的第一实施方式的喷墨头的墨通路的各阶段，该喷墨头的相邻两条墨通路部分用的模具(mold)的剖视图。 
图6是本发明的第二实施方式的喷墨头的平面透视图，示出喷墨头的喷墨嘴的开口和喷墨头的对应的墨通路。 
图7是图6中的喷墨头在图6中的D-D’平面的剖视图。 
图8是第二实施方式的喷墨头的一个变型例的示意性剖视图。 
图9是本发明的第三实施方式的喷墨头的示意性剖视图，示出相邻两条墨通路。 
图10是本发明的第四实施方式的喷墨头的示意性剖视图，示出相邻两条墨通路。 
图11是传统的喷墨头(根据现有技术喷墨头)的平面图，示出长度不同的相邻两条墨通路以及它们的周边部分。 
图12是图11中的喷墨头在图11中的F-F’平面的剖视图。 
图13是传统的喷墨头的平面透视图。 
图14是图13中的喷墨头在图13中的G-G′平面的剖视图。 
图15是传统的喷墨头的图。 
图16是传统的喷墨头的图。 
具体实施方式
以下，将参照附图说明本发明的优选实施方式。将参照采用以下记录方法的喷墨头说明本发明的以下优选实施方式，该记录方法利用来自通过加热墨而在墨中产生的气泡的能量使墨以墨滴的形式喷出。然而，这些实施方式不是为了限制本发明的范围。 
(实施方式1)
图1是本发明的第一实施方式的喷墨头的平面透视图，示出喷墨头的喷墨嘴和对应的墨通路。图2是图1中的喷墨头在图1中的A-A’平面(垂直于墨传送方向)的剖视图，图3是图1中的喷墨头在图1中的B-B’平面(平行于墨传送方向)的剖视图。图4是图1中的喷墨头在图1中的C-C’平面(垂直于传送方向)的剖视图。 
参照图1-4，本实施方式的喷墨头具有：作为能量产生部件的多个能量产生元件14(加热器)；具有储墨室1的基板2；用于通过结合到基板2的顶面来形成墨通路的板3(有时被称作孔板)。墨通路形成板3是用于形成以下部分的构件：多个气泡 产生室4(液室)，其中一对一地布置加热器；一对一地连接气泡形成室4并喷出记录液滴(液体墨滴)的多个喷墨嘴5；以及一对一地连接储墨室1和气泡形成室4的多条墨通路6。参照图1，将喷墨头构造成使得加热器所在的气泡产生室和喷墨嘴5以交错的形式配置。更具体地，本实施方式的喷墨头具有多条相对较长的墨通路和多条相对较短的墨通路，将这些墨通路配置成使得较长的墨通路和较短的墨通路在垂直于墨通路的方向上交替布置。 
图1示出一对一地连接四个喷墨嘴5的四个气泡形成室4。然而，实际的喷墨头具有在图的水平方向以交错的形式配置的远多于四个的气泡形成室4。尽管图1中未示出，储墨室1位于墨通路6的与喷墨嘴5相反的一侧。储墨室1的开口在墨通路侧细长，并且该开口在大致平行于图1中的A-A′线的方向上延伸。 
该实施方式中的每条墨通路6均具有所谓的双层(double-decker)结构；该双层结构由与基板2的顶面接触的第一部分6A和位于第一部分6A上方的第二部分6B构成。 
此外，通过对应的墨通路6一对一地通向喷墨嘴5的气泡形成室4以交错的形式配置。因此，相邻的两条墨通路的长度不同。通常，较长的墨通路6(下文中将被称为长墨通路)的流阻大于较短的墨通路6(下文中将被称为短墨通路)的流阻。因而，为了使长度不同的相邻两条墨通路连接的喷墨嘴的喷墨量相等并且使重新填充时所需的时间长度相等，长墨通路的截面要大于短墨通路的截面。 
因此，在本实施方式中，在相邻的两条墨通路6中，使长墨通路6的第一部分6A在以下范围内尽可能得宽：在该范围内能提供长墨通路6的第一部分6A与连接短墨通路的气泡产生室4之间的预设距离L(图2)。更具体地，本实施方式中长墨通路 的第一部分6A的宽度为8μm。预设距离L(宽度)是使每条墨通路的横壁7足够厚以在横壁7和基板2之间提供大到足以防止横壁7由于为喷墨而产生的压力而与基板2分离的接触面积所必需的距离。此外，如果长墨通路的第一部分6A的加宽不足以使长墨通路的截面如所需的那样大，则要加宽位于长墨通路的第一部分6A之上的长墨通路的第二部分6B以补偿长墨通路的所需尺寸与通过第一部分6A的加宽可达到的尺寸之间的差。 
更具体地，参照图4，相邻两条墨通路，也就是一条短墨通路和一条长墨通路的部分6A和6B的高度相同。但是，长墨通路的第一部分6A的宽度大于短墨通路的第一部分6A的宽度，长墨通路的第二部分6B的宽度大于同一长墨通路的第一部分6A的宽度。顺便提及，在本实施方式中，短墨通路的第二部分6B的宽度小于同一短墨通路的第一部分6A的宽度。换句话说，相对较长的墨通路在与基板相反的一侧的比基板侧宽，然而，相对较短的墨通路的与基板2相反的一侧比基板侧窄。并且，在本实施方式中，每条墨通路的第一和第二部分6A和6B之间的边界处具有阶梯。这种结构配置的使用可以为每条墨通路提供足够的强度，并且确保即使墨通路高密度地配置，每条墨通路的横壁仍附着到基板2上。此外，在本实方式中，将喷墨头构造成使得每条墨通路的第一部分和第二部分6A和6B的横壁垂直于基板2。然而，该结构配置不是为了限制本发明的范围。也就是，本发明可适用于墨通路的横壁相对于基板倾斜的喷墨头，与墨通路的横壁垂直于基板的喷墨头一样有效。在这种喷墨头的情况下，考虑到墨传送的效率，希望每条墨通路的横壁都倾斜，使得各墨通路与基板的距离越远宽度越小。 
接着，将参照相邻两条墨通路说明制造本实施方式的喷墨头的方法，具体为制造喷墨头的墨通路部分的方法。图5的(a) 至图5的(d)是在制造喷墨头的墨通路的不同阶段中，用于本发明的第一实施方式的喷墨头中的相邻两条墨通路的模具的剖视图。 
首先，参照图5的(a)，通过在基板2上涂布用于层8的材料而在基板2上形成用于形成墨通路的第一部分6A用模具13的层8，该基板2上有加热器(未示出)和用于为加热器供电的半导体电路。使用ODUR1010(Tokyo Ooka Kogyo，Co.，Ltd.生产)作为层8(模具13)的材料。层8的厚度是14μm。 
接着，参照图5的(b)，通过在层8上涂布用于层9的材料而在层8上形成用于形成墨通路的第二部分6B用模具11的层9。使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为层9(模具11)的材料。层9的厚度是5μm。 
接着，参照图5的(c)，使用光刻(photolithographic)法，利用具有用于形成模具11的图案的掩膜10使层9曝光，并且使层9显像，形成用于墨通路的第二部分6B(图4)的模具11。在该步骤中，对用于曝光层9的光进行滤光以去除用于曝光层8的波长范围的光。此外，为了防止模具11在随后进行的用于形成墨通路的第一部分6A的层8的显像(development)期间被溶解，以150℃加热模具11。 
接着，参照图5的(d)，使用光刻法，利用具有用于形成墨通路的第一部分6A(图4)用模具13的图案的掩膜12，使用于形成墨通路的第一部分6A用模具13的层8曝光，并且使层8显像，形成墨通路的第一部分6A用模具13。在该步骤中，对用于曝光层8的光进行滤光以去除用于曝光层9的波长范围的光。 
然后，用于形成墨通路形成构件3的材料被涂布到基板2(包括模具11和13)上，利用光刻法，在保护墨通路形成构件3的表面的状态下，通过图案化形成喷墨嘴5(未示出)。然后， 通过从墨通路形成构件3的背面蚀刻墨通路形成构件3而在墨通路形成构件3中形成储墨室1。然后，去除墨通路形成构件3上的保护膜。然后，去除用于墨通路的第一部分6A的模具13和用于墨通路的第二部分6B的模具11。然后，使墨通路形成构件3完全硬化。最后，切断基板2以形成多个独立的喷墨头，结束根据本发明的喷墨头的制造过程。 
(实施方式2)
图6是本发明的第二实施方式的喷墨头的平面透视图，具体地，为喷墨头的喷墨嘴和对应的墨通路的平面透视图。图7是图6中的喷墨头在图6的D-D’平面的剖视图。在用于说明本实施方式的这些图中，为与第一实施方式中的结构部件相似的结构部件分配与第一实施方式中的对应部件所使用的附图标记相同的附图标记，并且将不再说明这些相似的结构部件；仅说明本实施方式中与第一实施方式不同的结构配置和部件。 
参照图6和图7，在本实施方式中，与相应的喷墨嘴5连接的气泡产生室4并列布置在与配置喷墨嘴的方向平行的直线上，并且相邻两条墨通路6的长度相等。然而，相邻两个喷墨嘴的开口尺寸不同。也就是，喷墨嘴配置直线包括开口尺寸较小的喷墨嘴5A和开口尺寸较大的喷墨嘴5B，并且将喷墨嘴5配置成使得喷墨嘴5A和喷墨嘴5B在它们的排列方向上交替地设置。显然地，喷墨嘴5B的喷墨量大于喷墨嘴5A的喷墨量。换句话说，在本实施方式中，连接较大的喷墨嘴5B的墨通路的与基板相反的一侧的宽度比该墨通路的基板一侧的宽度大，然而连接较小的喷墨嘴5B的墨通路的与基板相反的一侧的宽度比该墨通路的基板一侧的宽度窄。 
在例如上述喷墨头的喷墨头的情况下，为了向喷墨量较大的喷墨嘴供应足量的墨，连接该喷墨嘴的墨通路6必须较宽， 如图16所示。因此，为了防止墨通路的横壁厚度不够，有时必须减小连接喷墨量较小的喷墨嘴5A的墨通路6的宽度。 
因此，在本实施方式中，作为上述问题的解决方法，使相邻两条墨通路在墨通路的第一部分6A的宽度相同，而在墨通路的第二部分6B的宽度不同。更具体地，连接喷墨量较大的喷墨嘴的墨通路6的第二部分6B比同一墨通路的第一部分6A宽。并且，连接喷墨量较大的喷墨嘴的墨通路6的第二部分6B的宽度大于连接喷墨量较小的喷墨嘴的墨通路6的第二部分6B的宽度。而且，连接喷墨量较小的喷墨嘴的墨通路6的第二部分6B的宽度小于同一墨通路的第一部分6A的宽度。顺便提及，相邻两条墨通路的第一部分6A的高度和第二部分6B的高度分别相同。 
如上所述地构造第二部分6B可以确保每条墨通路的横壁保持气密地附着到基板上，还确保即使高密度地并列配置墨通路，就重新填充的频率而言，连接喷墨量较小的喷墨嘴5A的墨通路6仍然是令人满意的。另外，还确保连接喷墨量较大的喷墨嘴的墨通路在流过墨通路的墨量上是令人满意的。因此，即使高速喷墨打印机也可以使用本实施方式的喷墨头。 
图8所示的为本实施方式的喷墨头的变型例。图8是对应的喷墨嘴喷墨量不同的相邻两条墨通路的示意性剖视图。在该图所示的实施例的情况下，两条墨通路6的部分6A的宽度和高度均相同，仅对应的喷墨嘴喷墨量较大的墨通路6(图8中的右手侧墨通路)设置有位于部分6A上方的第二部分6B。本发明也适用于图8所示的喷墨头的变型例，与图6和图7所示的喷墨头一样有效。 
(实施方式3)
图9是本发明的第三实施方式的喷墨头中的相邻两条墨通 路的示例性剖视图。在该图中，为与第一实施方式中的对应部件相同的结构部件分配与用于说明第一实施方式的的对应部件的附图标记相同的附图标记，并且主要就使本实施方式不同于之前的实施方式的特征对本实施方式进行说明。图9对应于图1的C’-C线。 
参照图9，在本实施方式中，相邻两条墨通路的第一部分6A的宽度不同；一个比另一个宽。此外，第一部分6A的宽度较大的墨通路的第二部分6B的宽度比该墨通路的第一部分6A的宽度窄。此外，第一部分6A的宽度较窄的墨通路6的第二部分6B的宽度比该墨通路6的第一部分6A的宽度宽。就第一部分6A和第二部分6B的高度而言，两条墨通路相同。 
与具有离储墨室较近的气泡产生室和离储墨室较远的气泡产生室的喷墨头的情况一样，这种结构对于以交错的形式配置一对一地通到喷墨嘴的气泡产生室的情况是有效的。本实施方式的优点与第一实施方式的优点相同，都是确保每条墨通路的横壁的厚度足够的厚以经得住用于喷墨的压力。具体地，在图3所示的每条墨通路的第二部分不延伸到气泡产生室的喷墨头的情况下，墨通路的第一部分6A的高度确定在墨通路与气泡产生室的连接点处的墨通路的截面尺寸。因此，使截面积必须大于较短的墨通路的截面积的较长的墨通路的第一部分6A的宽度大于较短的墨通路的第一部分6A的宽度。对于因较长的墨通路的第一部分6A的加宽导致的较短的墨通路的截面积的损失，通过加宽较短的墨通路的第二部分6B来进行补偿，以减小较短的墨通路的流阻。 
(实施方式4)
图10是本发明的第四实施方式的喷墨头中的相邻两条墨通路的示意性剖视图。在该图中，为与第一实施方式中的对应 部件相同的结构部件分配与用于说明第一实施方式的部件的附图标记相同的附图标记，并且主要就使本实施方式不同于之前的实施方式的特征对本实施方式进行说明。图10对应于图1中的C-C’线。 
参照图10，在本实施方式中，相邻两条墨通路的第一部分6A的宽度不同；一个比另一个宽。此外，仅第一部分6A的宽度较窄的墨通路6设置有位于第一部分6A上方的第二部分6B。顺便提及，两条墨通路的第一部分6A的高度相同。 
与具有离储墨室较近的气泡产生室和离储墨室较远的气泡产生室的喷墨头的情况一样，这种结构对于以交错的形式配置一对一地通到喷墨嘴的气泡产生室的喷墨头是有效的。本实施方式的优点与第一实施方式的优点相同，都是确保每条墨通路的横壁的厚度足够厚以经得住用于喷墨的压力。具体地，在本实施方式的喷墨头的情况下，与第三实施方式一样，墨通路的第一部分6A的高度确定在墨通路与气泡产生室4的连接点处墨通路的截面尺寸。因此，使截面积必须大于较短的墨通路的截面积的较长的墨通路的第一部分6A的宽度大于较短的墨通路的第一部分6A的宽度。确保长墨通路在流阻方面令人满意的长墨通路的第一部分6A的加宽需要减小相邻的短墨通路的宽度，以补偿两条墨通路之间的横壁的厚度损失。这使短墨通路的流阻不令人满意；无法使短墨通路向相应的喷墨嘴提供足量的墨。为了应对这种情况，使短墨通路设置有第二部分6B。通过使用上述结构配置，甚至能够设计气泡产生室以交错的形式配置并且喷墨嘴的喷墨量不同的喷墨头，使得每条墨通路的流阻最佳。 
在本实施方式中，第一部分6A的宽度较窄的墨通路的第二部分6B比该墨通路的第一部分6A窄。然而，不用说，本实施方式也适于如图10所示的第二部分6B比第一部分6A(底部)宽 的喷墨头，因为如果第二部分6B比第一部分6A(底部)宽，上述效果提高。此外，本实施方式还适于构造成墨通路的第一部分6A、也就是第二部分6B下方的部分比相邻墨通路的第一部分6A宽的喷墨头。 
顺便提及，本发明适于上述实施方式的任意组合。此外，参照构造成使相邻两条墨通路中的至少一条具有第一部分(底部)和第二部分(顶部)的喷墨头说明了每个前述优选实施方式。然而，前述实施方式不是为了限制本发明的范围。也就是，本发明也适于具有三级(level)或更多级的墨通路的喷墨头。 
[工业实用性] 
如上所述，根据本发明，可以使相邻两个喷墨嘴的喷墨量不同的喷墨头d或者相邻两条墨通路的长度不同的喷墨头的每条墨通路的流阻与直接连接墨通路的喷墨嘴的特征(喷墨嘴的喷墨量)相匹配。因此，可以提供具有以高密度配置的墨通路的可靠的喷墨头。换句话说，可以提供以下喷墨头：不仅每条墨通路的流阻与墨通路的长度和直接连接该墨通路的喷墨嘴的喷墨量相匹配，而且每个墨通路的横壁的厚度足够厚以经得住为喷墨而产生的压力。 
虽然已经参照此处公开的结构说明了本发明，但是本发明不限于所说明的细节，本申请旨在覆盖在改善的目的或所附的权利要求书范围内的改进和变化。

Claims (4)

1.一种喷墨头，其包括：
基板，其具有墨供应口；
喷射出口，其用于喷射通过所述墨供应口供应的墨；
流路部，其提供所述墨供应口和所述喷射出口之间的流体连通；
其中，所述流路部包括靠近所述基板的近部和远离所述基板的远部，在垂直于墨流动方向的截面上，所述近部的宽度与所述远部的宽度不同，并且，在所述近部和所述远部之间设置有台阶部，
所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述远部的所述宽度大于所述近部的所述宽度的所述流路部和所述远部的所述宽度小于所述近部的所述宽度的所述流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。
2.一种喷墨头，其包括：
基板，其具有墨供应口；
喷射出口，其用于喷射通过所述墨供应口供应的墨；
流路部，其提供所述墨供应口和所述喷射出口之间的流体连通；
其中，所述流路部包括靠近所述基板的近部和远离所述基板的远部，在垂直于墨流动方向的截面上，所述近部的宽度与所述远部的宽度不同，并且，在所述近部和所述远部之间设置有台阶部，
所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述近部的所述宽度与所述远部的所述宽度彼此不同的所述流路部和所述近部的所述宽度与所述远部的所述宽度彼此相等的所述流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。
3.一种喷墨头，其包括：
基板，其具有墨供应口；
喷射出口，其用于喷射通过所述墨供应口供应的墨；
流路部，其提供所述墨供应口和所述喷射出口之间的流体连通；
其中，所述流路部包括靠近所述基板的近部和远离所述基板的远部，在垂直于墨流动方向的截面上，所述近部的宽度与所述远部的宽度不同，并且，在所述近部和所述远部之间设置有台阶部，
所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述流路部的长度不同，在相对较长的流路部中，所述远部的所述宽度大于所述近部的所述宽度，而在相对较短的流路部中，所述远部的所述宽度小于所述近部的所述宽度，并且所述相对较长的流路部和所述相对较短的流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。
4.一种喷墨头，其包括：
基板，其具有墨供应口；
喷射出口，其用于喷射通过所述墨供应口供应的墨；
流路部，其提供所述墨供应口和所述喷射出口之间的流体连通；
其中，所述流路部包括靠近所述基板的近部和远离所述基板的远部，在垂直于墨流动方向的截面上，所述近部的宽度与所述远部的宽度不同，并且，在所述近部和所述远部之间设置有台阶部，
所述喷墨头包括多个所述的喷射出口和多个所述的流路部，其中，所述喷射出口具有不同的开口面积，在与具有相对较大的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部中，所述远部的所述宽度大于所述近部的所述宽度，在与具有相对较小的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部中，所述远部的所述宽度小于所述近部的所述宽度，与具有相对较大的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部和与具有相对较小的开口面积的所述喷射出口流体连通的流路部沿所述喷射出口的配置方向交替地配置。
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