CN103442894A - 打印头组件 - Google Patents

Abstract

提供一种打印头组件，该打印头组件包括打印头芯片、形成于打印头芯片中的用于输送黑色打印流体的黑色流体槽以及形成于打印头芯片中的用于输送彩色打印流体的彩色流体槽。

Description

打印头组件

背景技术

喷墨打印系统可包括打印头、将液体墨水提供至打印头的墨水供给装置以及控制打印头的电子控制器。打印头经过多个喷头或喷孔向打印介质（例如一张纸）喷射墨滴，从而打印到该打印介质上。通常，将这些喷孔布置成一列或多列或阵列，使得当打印头与打印介质彼此相对移动时从这些喷孔中以适当顺序喷射的墨水导致字符或其它图像被打印在打印介质上。

打印头（经常称之为打印头芯片）通常包括一个或多个墨水供给槽，该墨水供给槽将不同颜色或类型的墨水引导至与打印头芯片的喷头或喷孔相连通的流体喷射室。由于不同的处理量要求，彩色行幅高度会短于黑色行幅高度。因此，喷墨打印系统一般采用单独的黑色打印头芯片和彩色打印头芯片。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的喷墨打印系统的方框图。

图2是示出根据本发明实施例的喷墨打印盒的透视图。

图3是示出图2的喷墨打印盒的分解透视图。

图4是根据本发明实施例的打印头芯片的某种示意性的平面图。

具体实施方式

在以下的详细说明中参考了构成本发明的一部分的附图，在附图中示出了可实施本发明的说明性具体示例。在这方面，方向性术语，例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前部”、“后部”等是关于（一幅或多幅）所描述附图的方位。因为本发明各示例的部件可以位于一些不同的方位，所以方向性术语用于说明的目的而决不是限制。应该理解的是，在不背离本发明范围的前提下可采用其它示例并且可做出结构和逻辑变化。另外，应该理解的是，一个具体示例的任何（一个或多个）元件、（一个或多个）特征、（一个或多个）结构、（一个或多个）物件等并不局限于该具体示例并且可用于其它示例。因此，以下的详细说明不应被被认为是限制性的，并且本发明的范围由所附权利要求限定。

图1示出了喷墨打印系统10，该喷墨打印系统10包括流体喷射系统，其采用流体喷射装置（例如打印头组件12）以及流体供给装置（例如墨水供给组件14）。在该图示的示例中，喷墨打印系统10还包括安装组件16、介质输送组件18和电子控制器20。

作为打印流体喷射装置的一个示例，打印头组件12根据本发明的一个示例而形成并且经由多个喷射元件13喷射打印流体（例如黑色和彩色墨水）的液滴。虽然以下的描述是指从打印头组件12喷射墨水，但应理解的是也可从打印头组件12喷射其它液体、流体或者可流动材料。

在一个示例中，使液滴对准介质（例如打印介质19）从而打印到打印介质19上。通常，将喷头13布置成列或阵列，使得在一个示例中当打印头组件12与打印介质19彼此相对移动时从喷嘴以适当顺序喷射的墨水导致字符、符号和/或其它图形或图像被打印在打印介质19上。

打印介质19包括例如纸、卡片纸、信封、标签、透明膜、纸板、刚性板等。在一个示例中，打印介质19是连续形态或连续幅面打印介质19。这样，打印介质19可包括连续的未打印纸卷。

作为流体供给装置的一个示例，墨水供给组件14将墨水提供至打印头组件12并且包括用于贮存墨水的贮器15。这样，墨水从贮器15流到打印头组件12。在一些示例中，墨水供给组件14和打印头组件12可形成再循环的墨水输送系统。这样，墨水可从打印头组件12流动返回至贮器15。打印头组件12和墨水供给组件14可一起被容纳在打印盒或打印笔中，如虚线30所示。在一些示例中，墨水供给组件可与打印头组件分离，并且可将墨水经过接口连接（例如供给管（未图示））提供至打印头组件。

安装组件16相对于介质输送组件18而定位打印头组件12，并且介质输送组件18相对于打印头组件12而定位打印介质19。这样，在打印头组件12和打印介质19之间的区域内限定打印区17，打印头组件12使墨滴沉积于打印区17中。在打印期间，利用介质输送组件18使打印介质19行进经过打印区17。

打印头组件12可采用扫描型打印头组件的形态，其中，在打印介质19上打印一个行幅（swath）的期间，安装组件16使打印头组件12相对于介质输送组件18和打印介质19移动。正如下面进一步描述，行幅高度至少部分地决定了打印介质19的处理量。

电子控制器20与打印头组件12、安装组件16和介质输送组件18进行通信。电子控制器20接收来自主机系统（例如计算机）的数据21，并且包括用于暂时地存储数据21的存储器。通常，数据21沿电子的、红外的、光学的或者其它信息传输路径被传送至喷墨打印系统10。数据21代表例如要被打印的公文或文件。这样，数据21形成喷墨打印系统10的打印任务，并且包括一个或多个打印任务命令和/或命令参数。

电子控制器20通常提供对打印头组件12的控制，包括对喷射元件13喷射墨滴的正时控制。这样，电子控制器20限定所喷射的墨滴的图案，该图案在打印介质19上形成字符、符号和/或其它图形或图像。正时控制以及因此所喷射的墨滴的图案由打印任务命令和/或命令参数决定。在一个示例中，形成电子控制器20的一部分的逻辑和驱动电路位于打印头组件12上。在另一个示例中，形成电子控制器20的一部分的逻辑和驱动电路与打印头组件12分离。

现在转向图2，在30处示出了一个示例性打印盒，该打印盒包括打印头组件12和采用墨水供给组件14形式的打印流体供给装置。打印头组件与墨水供给盒联接或连接到一起以形成打印盒30。因此，打印盒30包括主体或壳体32，其支撑打印头组件12并且容纳墨水供给组件14的贮器15（图1）。这样，贮器15与打印头组件12相通以便将墨水提供至打印头组件12。另外，壳体32支撑电路40，电路40便于电子控制器20（图1）与打印头组件12之间的电信号通信以便控制和/或监测打印头组件12的操作。

在一个示例中，电路40包括多个电触点42和多条导电路径44，导电路径44在电触点42和打印头组件12之间延伸并且提供电触点42和打印头组件12之间的电连接。电触点42提供用于与打印盒30（更具体地打印头组件12）进行电连接的点。这样，电触点42便于将电力信号、接地信号和/或数据信号传送至打印头组件12。在一些示例中，电路40可由打印盒30支撑，使得电触点42被沿着打印盒30的壳体32的侧面34设置。

电路40可以是柔性电路。这样，导电路径44可形成于一层或多层的柔性基材46中。基材46可包括例如聚酰亚胺或者其它柔性聚合物材料（例如，聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯），并且导电路径44可由铜、金或者其它导电材料形成。

打印头组件12是由单独部件形成的模块化打印头组件，这些单独部件包括基部50、衬底60（图3）和打印头芯片70。基部50和衬底60相互匹配并且构造成使得基部50和衬底60为通到打印头芯片70的流体路径提供机械支撑并容纳该流体路径。

现在参照图2和图3，基部50具有第一侧52以及与第一侧52相对的第二侧54。在一个示例中，基部50被壳体32支撑。更具体地，基部50的第一侧52被固定到或安装在壳体32的侧面36上。流体出口38（与墨水供给组件14的贮器15（图1）流体连通）被设置在壳体32的侧面36上。基部50被安装在壳体32的侧面36上，从而容纳流体出口38和/或与流体出口38连通。

基部50被固定到或安装在壳体32上以便提供与壳体32的不漏流体密封。例如，通过使用设置在基部50和壳体32之间的胶粘剂80可将基部50的第一侧52固定到或安装在壳体32的侧面36上。也可采用提供基部50和壳体32之间的不漏流体密封的其它连接方法。

在一个示例中，基部50包括斜面56。斜面56被设置在基部50的第二侧54的相对端部上并且有助于防止在打印期间当打印头组件12与打印介质19（图1）彼此相对移动时打印头组件12与打印介质19之间的撞击。

基部50限定凹穴58，衬底60被装配在凹穴58中。凹穴58至少开口到基部50的第二侧54并且凹穴58的尺寸被设计成且构造成接收并支撑衬底60。如图3中所示，衬底60具有第一侧62以及与第一侧62相对的第二侧64。衬底60被装配或者接收在基部50的相应凹穴58内。更具体地，衬底60被装配或者接收在凹穴58内，使得衬底60的第二侧64与基部50的第二侧54相邻。这样，凹穴58将衬底60相对于壳体32定位，并且将衬底60定位成用于支撑打印头芯片70。在一些示例中，凹穴58和/或衬底60包括各种特征物（例如，基准垫和/或锁定特征物），以确保衬底60在凹穴58内的正确定向和保持（例如，压配合）。

衬底60可由塑料、陶瓷、玻璃或者其它合适材料形成。当衬底60由塑料材料形成时，也可使用填充材料，例如玻璃、碳纤维、矿物质或者其它合适的填充材料。另外，取决于衬底材料，可利用若干种方法（例如注射成型、压制、机械加工或者刻蚀）形成衬底60。

衬底60被固定或安装在凹穴58内以便提供与基部50的不漏流体密封。例如，通过使用设置在衬底60和基部50之间的胶粘剂可将衬底60的第一侧62固定或安装在凹穴58内。也可采用提供衬底60和基部50之间的不漏流体密封的其它连接方法。

衬底60的面积或覆盖区可与相应打印头芯片70的面积或覆盖区大致相同，以便为相应打印头芯片70提供支撑。更具体地，衬底60的第二侧64的长度和宽度近似或基本等于相应打印头芯片70的长度和宽度。另外，衬底60具有形成为从中穿过的流体通道66。流体通道66与衬底60的第一侧62和第二侧64连通并且为打印头芯片70提供流体路径，如下所述。

在一个示例中，打印头芯片70包括形成于衬底上的薄膜结构。该衬底由例如硅、玻璃或者稳定聚合物形成，并且该薄膜结构包括导电层以及一个或多个钝化或绝缘层。如下面进一步的描述，打印头芯片70限定多个流体槽72（图4），流体槽72将打印流体从打印流体供给装置14传送至形成于打印头芯片上的喷射元件。喷射元件进而经过对应的喷头阵列74的喷头喷射打印流体。因此，根据所期望的特定打印参数，每个喷头阵列74可与不同的打印流体相关联。尽管图中示出喷头阵列74各自包括单列的喷头，但每个喷头阵列可包括由单个流体槽供应的一列、两列或更多列喷头。其它的喷头构造也是可能的。

可将打印头芯片70与电路40相连接或者将打印头芯片70安装在电路40上，使得打印头芯片70和电路40被衬底60和基部50支撑。打印头芯片70被衬底60支撑从而与相应流体通道66连通。这样，衬底60的打印流体通道66提供经过基部50通到打印头芯片70的流体路径。在一个示例中，电路40包围在打印盒30的壳体32的侧面34的周围，并且被侧面34支撑，如上所述。

打印头芯片70和电路40被固定到或安装到衬底60和基部50上以便提供与衬底60和基部50的不漏流体密封。在一个示例中，通过使用设置在打印头芯片70和衬底60之间的胶粘剂84而将打印头芯片70固定到或者安装在衬底60的第二侧64上，并且通过使用设置在电路40和基部50之间的胶粘剂86而将电路40固定到或安装在基部50的第二侧54上。可将附接层88插在电路40和基部50之间。也可采用提供打印头芯片70和衬底60之间以及电路40和基部50之间的不漏流体密封的其它连接方法。

图4示出了一种示例性的流体槽布局，其中，可经由相同的打印头芯片70输送黑色（K）和彩色（C、M、Y）打印流体。在图4中，示出了打印头芯片70，喷头层被拆除从而暴露出流体槽72和驱动电路76。为了清楚起见，图4中也未示出喷射元件和迹线排布（trace routing）。流体槽72与喷头阵列74相对应，从而指示了由每个喷头阵列产生的行幅高度。

如图4中所示，在一些示例中，打印头芯片70可限定黑色流体槽K，该黑色流体槽K具有黑色槽长度L1，黑色槽长度L1是打印头芯片的长度的90%（或更大）。因此，打印头芯片70可打印具有近似打印头芯片总长度的高度的黑色行幅。在一个示例中，对于具有大约15.5毫米总长度的芯片而言，黑色流体槽K的槽长度L1为大约9/16英寸（14.3毫米）。因此，黑色流体槽基本延伸打印头芯片的长度（例如，除了为保持打印头芯片的结构完整性而在槽上方和下方需要的距离外的所有长度）。为了保持芯片的结构完整性，流体槽与打印头芯片的边缘间隔距离d。在一个示例中，距离d大约为0.63毫米。

打印头芯片70还可限定彩色流体槽，例如青色流体槽C、品红色流体槽M和黄色流体槽Y。尽管描述了青色、品红色和黄色流体槽，但也可使用具有相似效果的其它颜色。此外，尽管描述了三种彩色（加上黑色），但也可使用更多或更少的彩色。

在本示例中，黑色和彩色流体槽布置在侧向间隔的列C1、C2、C3中，以最大化地利用可用空间并且使打印头芯片的覆盖区最小化。所述列是大致平行的，并且基本均匀地间隔开使得流体槽72具有节距（pitch）p，该节距p可至少部分地由流体槽的宽度w和打印头芯片的结构特征确定。在一个示例中，流体槽72具有约为1.2毫米的节距p。

在彩色打印的目标处理量小于黑色打印的目标处理量的情况下，彩色行幅高度可小于黑色行幅高度。相应地，彩色流体槽C、M、Y可各自具有比黑色槽长度L1短的彩色槽长度L2。彩色槽长度L2可以是黑色槽长度的一半或更小。在一个示例中，彩色流体槽C、M、Y各自具有大约是黑色槽长度L1的45%的彩色槽长度L2。因此，列C1可由单个黑色流体槽K限定，并且列C2可由一对彩色流体槽C、M限定，并且在（列C2中的）彩色流体槽之间仍然具有充分的间距以保持打印头芯片70的结构完整性。因此，列C2可由第一和第二彩色流体槽限定，第一和第二彩色流体槽具有与黑色槽长度相对应的总槽长度。

如图所示，列C3可由单个彩色流体槽Y限定。因为彩色流体槽Y仅覆盖列C3的长度的大约一半，所以列C3中的剩余部分可用于容纳驱动电路76。与驱动电路76水平地位于流体槽上方和/或下方的设计相比，该列状布置允许相对高和宽的电路布局。

可经由连接垫78和迹线排布（未图示）将电力和控制提供至电路76。连接垫78可采用任意数量的构造，并且可将其尺寸设计成嵌在打印头芯片70的边缘与流体槽72之间的距离d中。尽管在图4中示出连接垫存在于流体槽72的上方和下方，但连接垫可位于流体槽的上方、下方和/或旁边，处于适合于可用空间以及期望电力和控制路线的任何布置中。在一些示例中，在可能有更高电力需求的情况下，连接垫78可沿着与黑色流体槽K相邻的边缘定位，从而使与黑色流体槽相关联的喷射元件的电压降最小化。在其它示例中，可将连接垫78集成到电路76中以便进一步减小打印头芯片尺寸。

因为黑色槽长度L1是彩色槽长度L2的大约两倍，所以打印头芯片70将以大约是彩色行幅高度两倍的黑色行幅高度进行打印。对于具有大约1/4英寸（6.4毫米）彩色行幅高度的打印盒而言，可用单个打印头芯片70实现大约9/16英寸（14.3毫米）的黑色行幅高度。相应地，打印头芯片70将提供大约是彩色打印处理量两倍的黑色打印处理量。这符合所期望的彩色打印处理量要求。此外，在将青色流体槽C与红色流体槽M放在一起的情况下，如图4中所示，双向色调偏移将被最小化。

单个打印头的使用可降低打印头材料的成本以及用于将电力和控制连接到单独打印头芯片的材料的成本，并且可减小耗电量（由于消除了重复信号以及打印头较窄的缘故）。单个打印头芯片也可减小对准页边空白并且可改善IQ/PQ（由于节距减小的缘故），并且可避免用于将第二打印头芯片固定到衬底的第二连接器的资金成本。在维修时也能够实现额外的节约，并且潜在的盒体尺寸减小也能够实现额外的节约。

尽管本文中已图示并描述了具体示例，但本领域技术人员将理解的是，在不背离本发明范围的前提下，可用多种替代的和/或等效的实施例来代替本文中图示并描述的具体示例。本申请意图涵盖对本文中所描述具体示例的任何调整或变更。因此，所意图的是，本发明仅受到权利要求及其等同物的限制。

Claims (15)

1.一种打印头组件，包括：

打印头芯片；

黑色流体槽，所述黑色流体槽形成于所述打印头芯片中，以将黑色打印流体输送至所述打印头芯片上的喷射元件；以及

彩色流体槽，所述彩色流体槽形成于所述打印头芯片中，以将彩色打印流体输送至所述打印头芯片上的喷射元件。

2.如权利要求1所述的打印头组件，其中，所述黑色流体槽具有黑色槽长度，并且所述彩色流体槽具有比所述黑色槽长度短的彩色槽长度。

3.如权利要求2所述的打印头组件，其中，所述彩色槽长度不大于所述黑色槽长度的大约一半。

4.如权利要求2所述的打印头组件，其中，所述黑色流体槽限定黑色列，并且所述彩色流体槽限定与所述黑色列侧向间隔的彩色列。

5.如权利要求4所述的打印头组件，其中，所述彩色列由第一彩色流体槽和第二彩色流体槽限定，每个具有所述黑色槽长度的大约45%的彩色槽长度。

6.如权利要求5所述的打印头组件，其中，所述第一彩色流体槽将品红色打印流体输送至所述打印头芯片上的喷射元件，并且所述第二彩色流体槽将青色打印流体输送至所述打印头芯片上的喷射元件。

7.如权利要求4所述的打印头组件，其中，所述彩色列还包括驱动电路。

8.如权利要求7所述的打印头组件，其中，所述彩色流体槽将黄色打印流体输送至所述打印头芯片上的喷射元件。

9.一种打印头组件，包括：

打印头芯片，所述打印头芯片具有打印头芯片长度；

第一列，所述第一列由形成于所述打印头芯片中的黑色流体槽限定，所述黑色流体槽具有沿着所述打印头芯片长度延伸的黑色槽长度；

第二列，所述第二列由形成于所述打印头芯片中的第一和第二彩色流体槽限定，所述第一和第二彩色流体槽与所述黑色流体槽侧向地间隔并且具有与所述黑色槽长度相对应的总槽长度。

10.如权利要求9所述的打印头组件，其还包括由第三彩色流体槽和驱动电路限定的第三列，所述第三彩色流体槽与所述第一和第二彩色流体槽侧向地间隔。

11.如权利要求10所述的打印头组件，其中，所述第一和第二流体槽输送青色和品红色打印流体，并且所述第三流体槽输送黄色打印流体。

12.如权利要求10所述的打印头组件，其中，所述第一和第二彩色流体槽以及所述第三彩色流体槽各自具有小于所述黑色槽长度一半的彩色槽长度。

13.如权利要求12所述的打印头组件，其中，所述黑色槽长度是所述打印头芯片长度的至少90%。

14.一种打印头组件，包括：

提供黑色打印流体和彩色打印流体的打印流体供给装置；

与所述打印流体供给装置流体连通的打印头芯片，所述打印头芯片限定第一列和第二列，所述第一列具有黑色流体槽，所述黑色流体槽大致沿所述打印头芯片的长度延伸，所述第二列具有与所述黑色流体槽横向间隔的多个彩色流体槽，所述彩色流体槽合起来大致沿所述打印头芯片的所述长度延伸。

15.如权利要求14所述的打印头组件，其中，所述打印头芯片还限定具有驱动电路的第三列。

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