CN102802957A - 液体排出记录头 - Google Patents

Abstract

一种液体排出记录头，包括用于排出黑色墨和彩色墨的多个记录元件板，通过该液体排出记录头在不降低黑色墨的图像质量的情况下提高彩色墨的图像质量。液体排出记录头包括：第一记录元件板，该第一记录元件板包括用于排出液体的第一排出孔；第二记录元件板，该第二记录元件板包括第二排出孔，该第二排出孔比第一排出孔小；以及支承部件，该支承部件包括用于支承第一记录元件板和第二记录元件板的面。从支承部件的所述面到第二排出孔的距离比从支承部件的所述面到第一排出孔的距离长。

Description

液体排出记录头

技术领域

本发明涉及一种液体排出记录头，用于通过从排出口排出液体(例如墨)来进行记录操作。具体地说，本发明涉及一种用于通过排出墨来进行记录的喷墨记录头。本发明的液体排出记录头能够应用于例如复印机、具有通信系统的传真机、具有打印部分的字处理器之类的设备以及用于工业用途的记录装置，该记录装置除了常规的打印设备外还与各设备进行多功能组合。在本发明中，“记录”的意思也指添加图像(例如简单图形)。

背景技术

作为安装在喷墨记录装置上的记录头，已知日本专利公开No.2002-154208的结构。日本专利公开No.2002-154208公开了一种用于将具有两种不同排出方法的两个记录元件板安装在一个芯片板(支承部件)上以便获得高等级记录和高速记录，同时实现低成本以及简化和减小结构尺寸的结构。这样的结构在图6中表示。

图6是现有技术中的记录元件板5、6以及支承部件3的剖视图。图6相当于图8的液体排出记录头的A-A′剖面的一部分。日本专利公开No.2002-154208公开了分别用于两个记录元件板4和5的硅板18和19具有相同厚度。通过将能量产生元件2和排出口11之间的距离制成为较长，在记录元件板4中用于排出黑色墨的流动通路形成部件20具有用于排出大液滴并用于有效地进行纯色打印的喷嘴结构。对于这种喷嘴结构的排出方法，采用了通过驱动记录元件来在墨中产生空气泡和通过空气泡的去除来排出墨的方法。另一方面，与黑色墨相比，通过缩短在能量产生元件2和排出口11之间的距离，用于排出彩色墨的记录元件板5具有用于通过排出小量液滴(与黑色墨相比)而实现高精度和高质量记录的喷嘴结构。对于这种喷嘴结构的排出方法，采用了通过使得空气泡的内部压力与在负压状态下的空气连通而排出墨的方法，该空气泡通过驱动记录元件而在墨中产生。

在进行记录的过程中，通过如图7中所示地设置于记录装置中，其中两个记录元件板安装在一个支承部件上的液体排出记录头沿与要进行记录的介质基本垂直的方向来排出墨。另外，在要进行记录的介质的表面上有一些波纹。因此，在液体排出记录头和要进行记录的介质之间提供有大约1.2mm的间隙，以使得液体排出记录头的其上布置了排出口的面不会与要进行记录的介质的表面干涉。该间隙称为头到纸张的距离。通过平衡图像质量和成本，给所述头到纸张的距离设置最合适的距离。

引用专利文献：

专利文献1：日本专利公开No.2002-154208

发明内容

技术问题

对于在日本专利公开No.2002-154208中公开的记录头，在用于排出黑色墨的记录元件板4中，能量产生元件2和排出口11之间的距离更长(与记录元件板5相比)，原因是记录元件板4被构造成排出更大液滴(与记录元件板5相比)。另一方面，用于排出彩色墨的记录元件板5具有这样的喷嘴结构，其中记录元件和排出口之间的距离较短，原因是记录元件板5被构造成排出较小的液滴。因此，当硅基片18和19的厚度大致相同时，排出口和要进行记录的介质之间的距离(头到纸张的距离)在用于排出彩色墨的记录元件板5中比在用于排出黑色墨的记录元件板4中相对更长。通常，当头到纸张的距离变得更长时，排出的墨落在要进行记录的介质上的着陆精度变差。因此，当头到纸张的距离较长时，即使用于彩色墨的记录元件板5被设计成能够获得所需的排出特性，也不能最大程度地实现潜在的能力。因此，液滴着陆精度可能变差。液滴着陆精度变差是在由彩色墨形成的所谓的合成色形成中色彩不均匀的原因之一。作为针对该问题的一种措施，在常规产品中，通过增加记录头在要进行记录的介质上面扫描的次数(经过次数)来提高图像质量。不过，当对于提高打印速度的需求增加时，倾向于减少所述经过次数。同时还存在更高图像质量的需求，提高小量液滴(例如彩色墨)的着陆精度变得更重要。排出液体的量越小，落在要进行记录的介质上的着陆精度以及伴随主液滴而产生的卫星液滴的影响变得越大。因此，对图像质量的影响变得更明显。

考虑到上述问题，本发明改善了用于进行相对小量排出的、用于彩色墨的头的图像质量，且不会降低用于黑色墨的头的图像质量。

解决问题的方案

本发明的液体排出记录头包括：第一记录元件板，该第一记录元件板包括用于排出液体的第一排出孔；第二记录元件板，该第二记录元件板包括第二排出孔，该第二排出孔比第一排出孔更小；以及支承部件，该支承部件包括用于支承第一记录元件板和第二记录元件板的面，在所述液体排出记录头中，从支承部件的所述面到第二排出孔的距离比从支承部件的所述面到第一排出孔的距离更长。

发明的有利效果

与现有技术相比，本发明改善了排出相对小量液滴的用于彩色墨的头的着陆精度，且不会降低用于黑色墨的头的图像质量。因此，图像质量能够提高。

附图说明

图1表示了关于本发明第一实施例的记录元件板和支承部件。

图2表示了关于本发明第一实施例的液体排出记录头的打印状态。

图3表示了关于本发明第二实施例的记录元件板和支承部件。

图4表示了关于本发明第二实施例的液体排出记录头的打印状态。

图5表示了关于本发明第三实施例的记录元件板和支承部件。

图6表示了常规记录元件板和支承部件。

图7表示了液体排出记录头的常规打印状态。

图8表示了本发明的液体排出记录头的实例形状。

图9表示了本发明的记录元件单元的主要部件。

图10表示了第一记录元件板。

图11表示了第二记录元件板。

图12表示了记录元件板和支承部件。

具体实施方式

下面将参考附图介绍本发明的示例实施例。

图8表示了液体排出记录头。本实施例的液体排出记录头包括记录元件单元16和液体供给单元15。液体排出记录头设置在记录装置中，使得形成记录元件单元16的表面与要在上面记录图像的介质相对。记录元件单元16的实例结构在图9中表示。在图9中，第一记录元件板4和第二记录元件板5胶接于支承部件3。然后，通过将第二支承部件10胶接于支承部件3以及将电接线带12附连于第二支承部件10而形成记录元件单元16。

第一实施例

图1是根据本发明示例实施例的第一记录元件板4、第二记录元件板5和支承部件3的放大剖视图。该图1相当于图8的液体排出记录头的A-A′剖面的一部分。下面将介绍图1的结构。在本实施例中，支承部件3由例如厚度为0.5-10mm的氧化铝(Al2O3)材料形成。例如，在本实施例中，使用厚度为7mm的支承部件3。支承部件3的构成材料并不局限于氧化铝，也可以由线性膨胀率与记录元件板4和5的材料的线性膨胀率近似相同以及导热率与记录元件板4和5的材料的导热率相同或更大的材料来形成。例如，支承部件3的材料可以是硅(Si)、氮化铝(AlN)、氧化锆、氮化硅、钼、钨。

能够排出黑色墨的第一记录元件板4和能够排出彩色墨的第二记录元件板5形成于支承部件3上。用于供给黑色墨的液体连通口6形成于第一记录元件板4上，用于供给青色墨、品红色墨和黄色墨的液体连通口6形成于记录元件板5上。将作为通孔形成于记录元件板上的公共液体供给口13分别与各液体连通口6对应布置。另外，第一记录元件板4和第二记录元件板5在分别与支承部件3对应定位的状态下利用粘合剂材料而固定。对于粘合剂材料17，优选是具有较低粘性、具有低固化温度、只需很短时间来固化、在固化后具有相对较高硬度以及具有耐墨性的材料。例如，在本实施例中，使用环氧树脂作为主要组分的热固粘合剂材料，该粘合剂材料的厚度优选是50μm或更小。在本实施例中，厚度制备为25μm。

下面将参考图10介绍第一记录元件板4的示例结构。第一记录元件板4包括第一基板18和第一流动通路形成部件20。第一基板18是厚度T1＝0.5mm-0.625mm的Si基板。能量产生元件(第一能量产生元件)2和电接线(例如Al)形成于该Si基板的表面上，该能量产生元件2用于产生用于排出液体的能量，该电接线用于向各能量产生元件供电。在本实施例中，能量产生元件包括电热换能器。在本实施例中，0.625mm的厚度用作Si基板18的厚度T1。如后面所述，本实施例的特征在于Si基板18的厚度与第二记录元件板5的基板厚度不同，且使用的Si基板18的厚度相对更薄(薄50μm以上)。通过光刻技术形成与能量产生元件2相对应的多个墨槽道和多个排出孔(第一排出孔)11。第一记录元件板4用于排出黑色墨，从能量产生元件到第一排出孔11的距离Z1优选是等于或大于50μm，并等于或小于100μm。在本实施例中，距离Z1为75μm。墨排出量为30pl，点直径为80μm，分辨率为600dpi。

另外，在Si基板18上形成用于将墨供给多个墨槽道的公共液体供给口13，使得所述公共液体供给口开口通向相对表面(后表面)。

下面将参考图11介绍第二记录元件板5的结构。第二记录元件板5包括第二基板19和第二流动通路形成部件21。用于排出液体的多个能量产生元件(第二能量产生元件)2和用于向各能量产生元件供电的电接线(例如Al)形成于该第二基板19上。期望Si基板19的厚度T2＝0.71mm-0.8mm，且在本实施例中，0.725mm的厚度用作Si基板19的厚度T2。如后面所述，本实施例的特征在于用作Si基板19的Si基板比第一记录元件板的基板相对更厚(厚50μm以上)。通过光刻技术形成与能量产生元件2相对应的多个墨槽道和多个排出孔(第二排出孔)11。在第二记录元件板上，从第二记录元件板上的能量产生元件至排出孔11的距离Z2优选是等于或大于10μm，并等于或小于30μm，以便能够通过小液滴来进行高精度和高质量的记录。在本实施例中，距离Z2为25μm。对于每种颜色，墨排出量设置为5pl和1pl。5pl的点直径为40-50μm，1pl的点直径为10-30μm，分辨率为1200dpi。

另外，在Si基板19上形成用于将墨供给多个墨槽道的公共液体供给口13，使得所述公共液体供给口开口通向相对表面(后表面)。对应于三种颜色(青色、品红色和黄色)的排出喷嘴排，形成三个墨供给口。上面是第二记录元件板的说明。

下面将参考图2介绍使用液体排出记录头的实际打印状态。在通过将液体排出记录头设置于实际记录装置中而进行的打印中，排出孔11布置在支承部件3下方，记录介质的记录表面14布置在排出孔11下方。然后，墨滴从排出孔排出，墨滴落在记录介质的记录表面14上，并进行记录。在进行这样的记录时，需要预定距离作为排出孔11与记录介质的表面14之间的距离，以便防止例如由于片材表面的波纹而摩擦记录头。在本实施例中，所述距离为1.2mm。对于喷嘴结构，墨基本垂直于记录介质14排出。不过，由于例如流动通路形成部件的处理公差和与能量产生元件2相对应的排出孔的位移的影响，存在排出角度可能相对于记录介质稍微倾斜的情况。由于记录装置内部气流的影响，还存在落在记录介质上的着陆精度漂移的情况。

当A表示第一记录元件板4上的排出孔11到记录介质的表面14之间的距离(头到纸张的距离)，B表示第二记录元件板5的头到纸张的距离时，对于尺寸将满足A＞＝B的关系。不过，由于制造处理的特性，从电热换能器到排出孔的距离越长，也就是流动通路形成部件的厚度越大，流动通路形成部件的处理公差增加。因此，当进一步包括这一因素时，关系A＝B基本很难满足。如果满足关系A＜B，则如常规情况那样，从彩色头排出的液滴的着陆精度变差。在本发明中，期望改善从用于排出小液滴的第二记录元件板排出的液滴的着陆精度，所述着陆精度对图像的形成有较大影响。

因此，考虑到上述制造和安装公差，希望A＞B，且A-B＝0.01-0.03mm为特别优选。通过这样的关系，能够获得优选的彩色墨排出特性，原因是能够将第二记录元件板5的头到纸张的距离调节至已经设定的上述预定头到纸张的距离。换句话说，头到纸张的距离能够根据用于彩色墨的记录元件板5来设置，这是优选的。因此，改进了第二记录元件板5的潜在能力，提高着陆精度，并能够提高图像质量。

在本实施例中，能够通过由不同尺寸的Si晶片制造第一记录元件板4和第二记录元件板5来很容易地提高彩色图像的质量。例如，由满足SEMI标准的6英寸晶片形成的Si基板用作第一记录元件板4，由满足SEMI标准的8英寸晶片形成的Si基板用作第二记录元件板5。8英寸晶片的厚度大于6英寸晶片的厚度。因此，通过由具有不同尺寸的晶片来形成元件板，能够精确制备大约0.1mm的上述厚度差。本实施例的检验结果在下面的表1中表示。

表1

头到纸张的距离	彩色墨的打印质量	黑色墨的打印质量
			1.2mm	◎	○
1.25mm	○	○
			1.3mm	○	○
1.4mm	△	○
			1.5mm	×	○
1.6mm	×	△

评价标准：

◎显著

○好

△局部不稳定打印

×不稳定打印

对于彩色图像的质量，通过具有1.2mm(该1.2mm是设置的最小值)的头到纸张的距离B而获得显著的图像质量。已经证明，当墨为黑色时，如果头到纸张的距离等于或小于1.5mm，则图像质量不会变坏，原因是更大液滴被排出(与当墨为彩色时相比)，尽管黑色墨的头到纸张的距离A比彩色墨的距离更长。

因此，与常规技术相比，当对于液体排出记录头(特别是支承部件)提供不同记录元件板(分别用于黑色墨和彩色墨)时，能够在不损害黑色墨的质量的情况下改善彩色打印，如本实施例中所示，这是优选的。特别是，通过使得彩色墨的Si基板的厚度大于黑色墨的基板厚度(与本实施例中相同)，彩色墨的流动通路形成部件的厚度能够比黑色墨的流动通路形成部件的更薄。借助于这一特征，彩色墨排出量能够通过简单结构而降低(与黑色墨排出量相比)，同时能够降低彩色头到纸张的距离(与黑色头到纸张的距离相比)。也就是，因此，从支承部件3的、支承记录元件板的表面到第二排出孔11的距离能够制造为比从支承部件到第一排出孔11的距离更长，这是优选的。

第二实施例

图3是本发明第二实施例中的记录元件板4或5和支承部件3的剖视图。图3相当于于图8的液体排出记录头的A-A′剖面的一部分。

在图3中，对于记录元件板4和5的粘接面，支承部件3包括大约0.05mm-0.3mm的台阶。在本发明中，在支承部件3的相对较薄部分中(记录元件板4粘接在该部分上)厚度X1＝6.8mm，而在支承部件3的相对较厚部分中(记录元件板5粘接在该部分上)厚度X2＝7mm。因此，满足公式X2-X1＞＝0.05mm的公式。如图12中所示，该台阶可以由用于偏移的材料(例如板7)来形成。支承部件3和用于偏移的板的材料可以由氧化铝(Al2O3)材料形成。支承部件3和用于偏移的板的材料并不局限于氧化铝，例如，所述材料能够为硅(Si)、氮化铝(AlN)、氧化锆、氮化硅、钼或钨。

用于将黑色墨供给第一记录元件板4的液体连通口6和用于供给青色墨、品红色墨和黄色墨的液体连通口6形成于支承部件3中。如图12中所示，液体连通口也形成于用于偏移的板7中。记录元件板的公共液体供给口13分别与支承部件3或者用于偏移的板7的液体连通口6相对应。第一记录元件板4和第二记录元件板5在分别相应于支承部件和用于偏移的板精确定位的状态下通过粘合剂材料而固定。对于这种粘合剂，优选是具有较低粘性、固化温度较低、固化时间较短、在固化后具有相对较高硬度以及具有耐墨性的材料。例如，在本实施例中，粘合剂材料优选是环氧树脂作为主要组分的热固粘合剂材料，它的厚度优选是50μm或更小。在本实施例中，厚度为25μm。

下面将参考图10和11介绍第一记录元件板4和第二记录元件板5的示例结构。在本实施例中，第一记录元件板4的Si基板22的厚度为0.71mm-0.8mm，第二记录元件板5的Si基板23的厚度为0.71mm-0.8mm，它与Si基板22相同。第一记录元件板4的流动通路形成部件24的厚度和第二记录元件板5的流动通路形成部件25的厚度制备成与第一实施例相同。

下面将介绍如图4中所示的使用液体排出记录头进行的实际打印的状态。在通过将液体排出记录头设置于实际记录装置中而进行的打印中，排出孔11布置在支承部件3下方，记录介质的记录表面14布置在记录元件板4和5的排出孔11下方。然后，墨滴从排出孔排出，墨滴落在记录介质的记录表面14上，并进行记录。对于本实施例，排出孔11和记录介质的记录表面14之间的距离为1.2mm。当C表示第一记录元件板4上的排出孔11到记录介质的记录表面14之间的距离(头到纸张的距离)，D表示第二记录元件板5的头到纸张的距离时，优选地满足C＞＝D的关系。当考虑到处理公差时，优选是C-D＝0.01-0.03mm。通过上述结构，能够将第二记录元件板5的排出孔11设置为针对最小的头到纸张的距离的基准，用于防止记录介质和头相互干涉。因此，能够获得所需的彩色墨特性。因此，改善了第二记录元件板5的潜在能力，提供了着陆精度，并能够显著提高图像质量。本实施例的特征在于能够仅通过使得支承部件3的、在粘接第二记录元件板的位置处的厚度比支承部件3的、在粘接第一记录元件板的位置处的厚度大0.05mm或更多来提高彩色图像的质量。本实施例的优点是能够只通过增加支承部件的处理步骤而明显提高彩色图像的质量，而并不改变记录元件板，这是优选的。另外，如图12中所示，通过利用不同部件来调节高度对于不需要处理支承部件的效果来说是优选的。另外，这在能够精确进行高度调节方面是优选的。

第三实施例

图5是本发明第三实施例中的记录元件板和支承部件的放大剖视图。图5相当于图8的液体排出记录头的A-A′剖面的一部分。与第一和第二实施例之间的差别是，通过改变用于粘接支承部件和记录元件板的粘合剂层的厚度，使得第一和第二记录元件板之间的头到纸张的距离不同。当Y1表示第一记录元件板4的粘合剂材料层的厚度，且Y2表示第二记录元件板5的粘合剂材料层的厚度时，满足关系Y2-Y1＞＝0.05mm。通过满足这样的关系表达式将提供与第一和第二实施例类似的效果。

本实施例的特征在于能够只通过使得用于粘接第二记录元件板的粘合剂层的厚度比用于粘接第一记录元件板的粘合剂层的厚度大0.05mm或更多来提高彩色图像的质量。

工业实用性

本发明能够广泛用于要安装在喷墨记录装置(例如喷墨打印机)中的液体排出记录头。

参考标号表

2    能量产生元件

3    支承部件

4    第一记录元件板

5    第二记录元件板

6    液体连通口

7    用于偏移的板

8     液体供给单元

9     流动通路形成部件

11    排出孔

13    公共液体供给口

16    记录元件单元

17    粘合剂材料层

18、19、22、23    Si基板

Claims (9)

1.一种液体排出记录头，包括：

第一记录元件板，该第一记录元件板包括用于排出液体的第一排出孔；

第二记录元件板，该第二记录元件板包括第二排出孔，该第二排出孔比第一排出孔小；以及

支承部件，该支承部件包括用于支承第一记录元件板和第二记录元件板的面，

其中，从支承部件的所述面到第二排出孔的距离比从支承部件的所述面到第一排出孔的距离长。

2.根据权利要求1的液体排出记录头，其中：

所述液体排出记录头通过向要进行记录的介质排出液体而进行记录；以及

第二排出孔与要进行记录的介质之间的距离比第一排出孔与要进行记录的介质之间的距离短。

3.根据权利要求1或2的液体排出记录头，其中：

第一记录元件板包括：第一基板，该第一基板具有第一能量产生元件，该第一能量产生元件用于产生排出液体的能量；以及第一流动通路形成部件，该第一流动通路形成部件具有流动通路和所述第一排出孔；以及

第二记录元件板包括：第二基板，该第二基板具有第二能量产生元件，该第二能量产生元件用于产生排出液体的能量；以及第二流动通路形成部件，该第二流动通路形成部件具有流动通路和所述第二排出孔。

4.根据权利要求3的液体排出记录头，其中：第二基板的厚度大于第一基板的厚度。

5.根据权利要求3或4的液体排出记录头，其中：第一流动通路形成部件的厚度大于第二流动通路形成部件的厚度。

6.根据权利要求1至3中任意一项的液体排出记录头，其中：在支承部件中，支承第一记录元件板的部分的厚度小于支承第二记录元件板的部分的厚度。

7.根据权利要求6的液体排出记录头，其中：第一基板的厚度和第二基板的厚度相同。

8.根据权利要求1至3中任意一项的液体排出记录头，其中：支承部件与第一记录元件板之间的粘合剂材料的厚度小于支承部件与第二记录元件板之间的粘合剂材料的厚度。

9.根据权利要求1至8中任意一项的液体排出记录头，其中：

第一排出孔能够排出黑色墨；以及

第二排出孔能够排出彩色墨，彩色墨的排出量小于黑色墨的排出量。

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