CN1328050C - 液体喷射头以及液体喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体喷射头以及液体喷射装置，其中液体喷射头包括多个液体喷射单元和一个公共流动通道。所述液体喷射单元包括用来容纳即将喷射的液体的墨水腔，布置在墨水腔中给液体施加喷射动力的加热元件，以及一个具有多个用来喷射墨水腔中的液体的喷嘴板。所述公共流动通道将液体供应给液体喷射单元。液体喷射单元相对于公共流动通道面向相同的方向，并且液体喷射单元的喷嘴以预定的间距布置。相邻的喷嘴以垂直于喷嘴排列的方向被预定的间隔分开。

Description

液体喷射头以及液体喷射装置

技术领域

本发明涉及一种液体喷射头，它可用作例如喷墨打印机的打印头。尤其特别的是，本发明涉及限制由于液体喷射导致的喷嘴元件的变形的工艺。

背景技术

喷墨打印机的打印头作为一种液体喷射装置的相关液体喷射头是已知的。图11是一种热打印头(此后简称为“打印头”)1的分解透视图。

在图11中，加热元件(例如加热电阻)13布置在打印头1的半导体衬板15的上表面。限定墨水腔12的阻挡层16布置在半导体衬板15上。具有多个喷嘴18(即，在沿中轴线的截面上基本成梯形的通孔)的喷嘴板17布置在阻挡层16上。喷嘴18和加热元件13这样布置即喷嘴18的中轴线通过布置在喷嘴18下面的加热元件13的中心。

墨水腔12由其上布置有加热元件13的半导体衬板15、阻挡层16、以及具有喷嘴18的喷嘴板17构成。

在本说明书中，由墨水腔12、布置在墨水腔12内的加热元件13、以及具有喷嘴18并布置在加热元件13上的喷嘴板17构成的部分被称为一个液体喷射单元。换句话说，打印头1包括多个平行布置的液体喷射单元。(这同样可应用到以下描述的一个具体实施例的打印头11中。)

在图11中，每一喷嘴18的中心布置在沿着喷嘴18排列方向的一条直线上。因此，每一加热元件13的中心也成一条直线布置。喷嘴18(和加热元件13)成一条直线布置，是因为按照喷嘴18生产工艺的观点，将它们成一条直线布置不是特别难。同样地，布置在喷嘴板17的右下的加热元件13也成一条直线布置，因为将它们成一条直线布置更容易。

也已知一种方法，其中喷嘴18刻意不成一条直线布置(参考美国专利No.4812859)。

图12A和12B分别是一列喷嘴18和由它形成的点的平面图以及多列喷嘴18和由它们形成的点的平面图。在这些图中，上侧显示喷嘴18的排列，而下侧表示了所形成的点的排列。

在图12A中，喷嘴A1到A4以及喷嘴B1到B4如图11中成一条直线布置。相反，图12B中，喷嘴A1到A4以及喷嘴B1到B4如美国专利No.4812859中所公开的不是成一条直线布置。

在图12中，四个喷嘴18被定义为一组。被定义为一个组的喷嘴18的数量取决于，例如，墨水的再充性(即，对由于随着时间过去喷射而导致的墨水消耗的再次注入性能)，加热，打印头寿命，以及由于喷射导致的液体表面(弯月面)干涉的程度。通常，将16、32、或64个喷嘴定义为一个组。这里，为了方便解释，四个喷嘴18被定义为一个组。

通常，当多个喷嘴18在热打印头上被布置成一列时，墨滴不是同时从所有的喷嘴18或同时从相邻的喷嘴18喷射出来的。不实行这种喷射操作的第一个原因是为了消除能量损耗问题和伴随能量损耗问题产生的加热问题。

第二个原因是，由于将墨水供应到所有墨水腔12的公共流动通道靠近喷嘴18布置，当墨滴同时从相邻喷嘴18喷射时，干扰(串绕)会增加，从而阻碍了喷射墨水量的稳定，并导致墨滴喷射方向的显著偏差。因此，通常使用下述方法。将预定数量的喷嘴18定义为一个组，并且在所有时间内一组中仅有一个喷嘴18允许喷射墨水。每一组同时操作，这样同时喷射墨滴的喷嘴18总是被对应于每一组中喷嘴18数目的距离分开。

在图12A中，组A(由喷嘴A1到A4组成)的喷嘴A1和组B(由喷嘴B1到B4组成)的喷嘴B1同时喷射墨滴。因此，由喷嘴A1形成的点和由喷嘴B1所形成的点在一条直线上水平排列。

从喷射起经过预定的时间后，组A的喷嘴A2和组B的喷嘴B2同时喷射墨滴。这时，由于时间差，记录介质在等于该时间差的时间内相对于打印头移动，结果点形成在与先前所形成的点具有稍微偏差的位置。当喷射命令随后同样产生时，逐渐产生图12A中的向下并向右的点。

相反，在图12B中，由于喷嘴18的位置一开始就在与点形成的方向相反的方向上偏移并且其偏移量时应于前述时间差，因此点形成在一条直线上。在图12B中，由于时间差而引起的记录介质相对于打印头之间的移动从而导致的位置偏差量与在前偏移喷嘴18的偏移量被设置为彼此相等。

因此，不将喷嘴18成直线布置而形成在一条直线上的圆点的方法是已知的。

喷嘴板17通常由金属箔或薄的聚合材料形成。当用于例如最新高分辨率喷墨打印机时，其非常薄，只有10到30μm。

然而，当试图减小喷嘴板17的厚度时，会产生以下问题。

图13是一种喷墨打印机的液体喷射单元的剖视图，它被假定设计为4.5picoliter的墨滴以600DPI的喷嘴节距喷射出去。图13是对应于图11中打印头1沿喷嘴18的中轴线的剖视图，该喷嘴位于连接多个喷嘴18的中心的一条线上。

图13中所示的结构可在通过以下已知的两种工艺方法中任一种方法制成的半导体衬板15上形成。它们是：

(1)一种形成电路的方法，包括通过照相制版工艺在例如由硅构成的半导体衬板上形成加热元件13，并通过独立的后处理工序步骤增加阻挡层16和喷嘴板17；

(2)一种形成该结构的方法，通过照相制版工艺在例如由硅构成的半导体衬板15上形成喷嘴板17。

方法(1)具有可供选择的材料和加工方法多的优势。然而，其缺点是它的加工精度低于方法(2)的加工精度，因为方法(1)是一个组合加工方法，而在后处理步骤中的误差与在半导体加工步骤(预处理)中的误差通常是不同的。

尽管这两个方法都可以用于形成实际的液体喷射单元，但是液体喷射单元的喷射性能和生产成本取决于各部分的尺寸。

例如，在方法(1)中，当利用镍材料通过电成形工艺(该工艺是与电解法相反的工艺)形成喷嘴板17时，喷嘴板17的厚度与例如电解质的浓度以及电量成比例。因此，喷嘴板17越厚，就需要越长的时间来实施方法(1)并在该方法中使用更多的镍。从而，成本增加。

发明人等以早期提交但尚未公开的日本专利申请No.2003-037343、2002-360408和2003-55236中的工艺为基础，已经提出了一种提供高质量打印的工艺，该工艺通过改变墨滴从喷嘴中喷射的方向来减少墨滴落着位置的偏差。当使用该工艺时，喷嘴板17越薄，墨滴的偏移量越大(参考日本专利申请No.2003-351550)。

将一体喷射头典型地应用于例如喷墨式打印机时，具有20μm到30μm的相对大的厚度值的喷嘴板17并不少见。然而，是否有必要使用例如图13中所示的较薄的喷嘴板17来获得所需的性能，这取决于使用的目的。

由于喷嘴板17总是与液体(墨水)接触，因此需要考虑其相对于液体的液体接触性质(主要是指喷嘴18表面物理性质的改变以及由于与液体反应而使喷嘴板17软化)。因此，液体的组分必须限制为可以适于喷嘴板17使用的材料。

由于上述事实，既然材料的机械强度(杨氏模量，相对于弯曲的疲劳性能等)是有限的，因此方法(1)和(2)出现了这些问题：当喷嘴板17为薄板时，喷射液滴时施加给墨水腔12的压力改变导致喷射性能的损害；并且由于反复疲劳而导致使用寿命的减少。因此，喷嘴板17的厚度不能制成等于或小于预定厚度值。

换句话说，如果喷嘴板17是刚性主体，而压力通过喷射操作施加在其上，那么喷嘴板17的变形量可以认为小到可以忽略。然而，实际上，因为在喷射过程中会产生很高的压力，从而使喷嘴板17变形。

图14表示了墨滴实际喷射瞬间的照片。图14中所示的喷嘴板17利用镍通过电成形工艺形成。

如图14中所示，墨滴在实际喷射时拉伸得相当地长。尽管墨滴实际上向下喷射，但在图14中显示为向上喷射。当执行如图14中所示的喷射操作时，可以观察到接近喷嘴板17的喷嘴18的区域发生弯曲。(在图14中，喷嘴板17向上凸起)

液滴的常规喷射产生相对较圆的圆点以及伴随物(伴随主要液滴的喷射飞溅出的小液滴)。然而，如图14所示，如果在喷嘴板17弯曲时喷射液滴，会产生大的伴随墨滴和不圆的液滴。这样，圆点经常是不对齐的。图15显示了当喷嘴板17如图14中所示发生弯曲时所形成的点排列的照片的放大形式。在图15中，喷嘴18(或点)之间的间距由P表示。

从前面的说明可以理解，当喷嘴板17变薄时，在液滴喷射期间压力改变导致围绕喷嘴18的区域发生弯曲。因此，不能够执行稳定且高质量的液体喷射操作。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种工艺，使得在防止液滴喷射性能降低的同时可减少喷嘴构件(喷嘴层)的厚度。

要克服上述问题，本发明提锤一种液体喷射头，它包括多个液钵喷射单元以及一条公共流动通道。所述液体喷射单元包括多个液体腔、多个喷射动力施加装置，以及一个喷嘴构件。液体腔容纳将被喷出的液体。喷射动力施加装置布置在液体腔中用来将喷射动力施加给液体腔中的液体。喷嘴构件具有多个通过喷射动力施加装置施加喷射动力而喷射液体腔中的液体的喷嘴。所述公共流动通道供应液体到液体喷射单元的液体腔中。液体喷射单元是这样布置的即墨水腔与公共流动通道的连通部分相对于公共流动通道面向相同的方向。液体喷射单元的喷嘴以预定间距P布置。从液体喷射单元的—端起第M个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在沿着公共流动通道延伸的一条直线L1上(这里的M既可以是奇数也可以是偶数)，并且从所述液体喷射单元的一端起第N个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L2上(这里的N的奇偶性总与M相反)，直线L2与直线L1平行并且以预定的间隔X与直线L1隔开(此处的X是大于0的实数)。

在上述发明中，多个液体喷射单元是这样布置的，即液体腔与公共流动通道相通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且液体喷射单元的喷嘴以预定的间距P分开。

在喷嘴排列的方向上，例如，从一端起的第奇数个(第一、第三、第五、...)液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L1上，而从一端起的第偶数个(第二、第四、第六、...)液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L2上。直线L1和L2被预定的间隔X分开。因此，相邻喷嘴中心之间的距离为

它大于间距P。

根据本发明的第一方面，提供了—种液体喷射头，包括：多个液体喷射单元，所述液体喷射单元包括多个液体腔，多个喷射动力施加装置，以及一个喷嘴构件，液体腔容纳将被喷射的液体，配置在液体腔中的喷射动力施加装置用来给液体腔中的液体施加喷射动力，具有多个喷嘴的喷嘴构件通过由喷射动力施加装置施加的喷射动力用来喷射液体腔中的液体；以及一个公共流动通道，用来将液体供应到液体喷射单元中的液体腔中，其中所述液体喷射单元以预定间距P配置，这样墨水腔与公共流动通道连通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且其中液体喷射单元中相邻液体喷射单元的喷嘴的中心在垂直于液体喷射单元的排列方向的方向上被间隔X分开，该处的X是比0大的实数，其特征在于，所述液体喷射单元是这样布置的，即间距P与间隔X之间满足关系式：X＝P/2。

根据本发明的第二方面，提供了一种液体喷射头，包括：多个液体喷射单元，它包括多个液体腔、多个喷射动力施加装置，以及一个喷嘴构件，液体腔容纳将被喷射的液体，配置在液体腔中的喷射动力施加装置用来给液体腔中的液体施加喷射动力，具有多个喷嘴的喷嘴构件通过由喷射动力施加装置施加的喷射动力用来喷射液体腔中的液体；以及一个公共流动通道，用于将液体供应到液体喷射单元的液体腔中，其中所述液体喷射单元以预定间距P布置，这样墨水腔与公共流动通道连通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且其中从液体喷射单元的一端起第M个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在沿着公共流动通道延伸的一条直线L1上，该处的M既可以是奇数也可以是偶数，并且从所述液体喷射单元的一端起第N个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L2上，该处的N当M是奇数时为偶数，当M是偶数时为奇数，直线L2与直线L1平行，并且以预定的间隔X与直线L1隔开，该处的X是大于0的实数，其特征在于，所述液体喷射单元是这样布置的，即间距P和间隔X之间满足关系式：X＝P/2。

根据本发明的第三方面，提供了一种液体喷射装置，包括：液体喷射头，它包括多个液体喷射单元和一个公共流动通道，所述液体喷射单元包括多个液体腔、多个喷射动力施加装置以及一个喷嘴构件，液体腔容纳将被喷射的液体，配置在液体腔中的喷射动力施加装置用来给液体腔中的液体施加喷射动力，具有多个喷嘴的喷嘴构件通过由喷射动力施加装置施加的喷射动力用来喷射液体腔中的液体，公共流动通道将液体供应到液体喷射单元的液体腔中，其中所述液体喷射单元以预定的间距P布置，这样墨水腔与公共流动通道连通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且其中从液体喷射单元的一端起第M个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在沿着公共流动通道延伸的一条直线L1上，该处的M既可以是奇数也可以是偶数，并且从所述液体喷射单元的一端起第N个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L2上，该处的N当M是奇数时为偶数，当M是偶数时为奇数，直线L2与直线L1平行，并且以预定的间隔X与直线L1隔开，该处的X是大于0的实数；其特征在于，所述液体喷射单元是这样布置的，即间距P和间隔X之间满足关系式：X＝P/2。

根据本发明，由于液滴喷射导致的压力改变而引起的喷嘴以及喷嘴周围区域的变形量会减少，所以液滴喷射的方向以及喷射量可以稳定。

即使将压力施加给限定喷嘴的表面，譬如在清洁该表面时，由于在围绕喷嘴的区域能够提供较大的接触面积，因此可以提供稳定的接触压力(即，增加清洁效果)，并且处于喷嘴周围区域的喷嘴构件的变形会减小。

附图说明

图1是图11中所示打印头规定尺寸的平面图；

图2是显示滴喷射时喷嘴板即时变形的剖视图；

图3是显示气泡正在收缩时喷嘴板变形的剖视图；

图4是应用到本发明的液体喷射装置上的一打印头的分解剖视图；

图5A和5B分别是显示图4中多个喷嘴的排列与图4中多个加热元件和墨水腔的排列的更多细节的平面图；

图6A显示了多个点排列为矩形点阵的情况，图6B显示了由具有多个喷嘴的打印头形成的点的情况，该多个喷嘴的中心布置在由间隔X分开的直线L1和L2上；

图7A和7B是由所述打印头和一个具体实施例的打印头所生产的实际打印结果(点排列)照片的扩大图；

图8A和8B显示了点未形成区的间隔；

图9A是在图11中所示的结构体中，在连接每一喷嘴的中心的直线上沿着每一喷嘴的中心轴线的剖视图，图9B是在图5中的直线L1上沿着每一喷嘴的中心轴线的剖视图，图9C是在直线L2上沿着每一喷嘴的中心轴线的剖视图，图9D是显示对应于喷嘴的加热元件和墨水腔的排列的参考平面图；

图10是一个平面图，显示在公共流动通道两侧的多个喷嘴(液体喷射单元)的排列的一个实施例；

图11是热打印头的分解透视图；

图12A和12B分别是一列打印头的喷嘴和由它形成的点的平面图以及多列打印头喷嘴和由它们形成的点的平面图；

图13是假定被设计为4.5皮升的墨滴以600DPI的喷嘴节距喷射时的液体喷射单元的剖视图；

图14显示了液滴实际喷射时的瞬间的照片；以及

图15显示了当喷嘴板如图14中所示发生弯曲时所形成的点排列的照片的放大形式。

具体实施方式

下文中，将对照附图描述本发明的具体实施例。

首先，在描述具体实施例前，先描述(分析)较薄喷嘴板17的变形。

图1是在图11中所示的打印头1规定尺寸的平面图。每一液体喷射单元(喷嘴18)的间距P是42.3μm，600DPI的实际分辨率。喷嘴板17表面的喷嘴直径是17μm，并且每一加热元件13的一侧长度是20μm。从墨水腔12的一侧的末端到公共流动通道一侧的末端的阻挡层的整个长度是60μm。

相邻喷嘴18边缘之间的距离Ln是由公式Ln＝喷嘴间距P-喷嘴直径计算的。在这种情况下，距离Ln等于42.3-17，其值仅为25.3μm。考虑到防止接触加热元件13的变量(在本实施例中，环绕每一加热元件13的三侧的每一侧留出了2μm)，阻挡层16上相邻墨水腔12之间的宽度Tn等于423-(20+2×2)，其值仅为18.3μm。

阻挡层16是由聚合材料形成的，典型地由光敏环化橡胶保护层或曝光硬化干膜保护层形成，因为它要求具有相对于喷嘴板17的粘附性。例如，利用镍通过电成形工艺在其强度之间形成一较大差值(主要是杨氏模量)而形成喷嘴板17。因此，当一强作用力施加在限定喷嘴18的表面时，阻挡层16以不同的方式变形。

图2和3是显示喷嘴板17的变形和成列布置的三个液体喷射单元的剖视图。图2显示了由于施加能量到加热元件13上，而使墨水腔12中的加热元件13产生一气泡的状态。该状态对应于图14中液滴喷射时的瞬时状态。

图3显示了相应于液滴飞出，气泡发生收缩，从而墨水腔12内的压力瞬时变为负压(相对于大气压)的状态。

在这些状态中，由于墨水腔12中压力变化突然发生(即，墨水腔12中的压力分别突然增加或降低)，因此薄阻挡层16和喷嘴板17发生变形。特别地，由于喷嘴板17和阻挡层16的刚性小于半导体衬板15，因此它们显著地变形。

这样，当喷嘴18如同在表示相关技术的图11中所示以一条直线成列配置时，在连接相邻喷嘴18的中心的直线上施加了最大的压力。到相邻喷嘴18的距离最靠近这条线。因此，如图2和3所示，喷嘴板17倾向于实际上像跷板一样在阻挡层16上以其为中心移动。

如上所述，当喷嘴板17较薄并且相邻喷嘴18成直线配置时，当墨滴喷射时喷嘴板17和阻挡层16发生变形。这不利地影响了喷射性能(尤其是，点形状，也即喷墨打印机的图像质量)。

在不改变喷嘴板17的厚度的情况下减轻对喷射性能不利影响的一个方法是从一相应的喷嘴18处移开相邻的喷嘴18，这样使得阻挡层16上的与在配置在阻挡层16上的喷嘴板17内的相邻喷嘴18之间的距离尽可能的大。这可通过以下描述的两个方法中的任一一个获得：

(1)在不改变喷嘴18的排列间距(＝42.3μm，600DPI)的情况下减小喷嘴18的直径。

(2)在不改变喷嘴18的直径的情况下减小排列间距。

然而，方法(1)导致喷射特性的改变。在方法(1)中，喷嘴18的直径越小，当墨滴喷射时墨水腔12中的压力越大。但是，通过减小加热元件13的面积而减小所产生的气泡的体积，从而可防止压力的增加。

方法(2)在保持单独喷嘴18的特性方面是有效的。然而，分辨率和性能都会降低。

因此，本发明提供了方法(3)，其中包括多个喷嘴18的液体喷射单元被交替配置在由间隔X分开的两条直线L1和L2上，而不改变喷嘴18的排列间距(42.3μm，600DPI)。

图4是应用到本发明的液体喷射装置上的打印头11的分解透视图。图4是显示喷嘴板17(在本发明中相当于喷嘴构件)从阻挡层16上分离后的分解图，尽管实际上喷嘴板17附在阻挡层16上。

在打印头11中，衬板构件14包括一个由硅或类似物构成的半导体衬板15，以及配置在半导体衬板15一个表面上的加热元件13。在本发明中，相当于喷射动力施加装置的加热元件13在本实施例中具体为加热电阻。加热元件13通过一形成于半导体衬板15上的导线(未示出)与控制电路电连通。

阻挡层16由例如曝光硬化干膜保护层形成，并通过光刻蚀法除去保护层的不需要部分，所述保护层放置在形成有加热元件13的半导体衬板15的整个表面上。

在喷嘴板17上形成了多个喷嘴18。喷嘴板17可以例如利用镍通过电成形工艺形成，并附在阻挡层16上，这样喷嘴18的位置与配置在喷嘴18下的各个加热元件13对应，即，喷嘴18面对加热元件13。

墨水腔12由半导体衬板15(和加热元件13)、阻挡层16以及喷嘴板17形成，这样加热元件13被半导体衬板15、阻挡层16和喷嘴板17包围。更具体地说，半导体衬板15(和加热元件13)构成限定墨水腔12的底壁，阻挡层16构成墨水腔12的侧壁，以及喷嘴板17构成墨水腔12的顶壁。

打印头11通常包括具有许多成组的加热元件13以及包含加热元件13的墨水腔12。从打印机控制单元发出的指令使得加热元件13被唯一选定，从而从面对墨水腔12的喷嘴18中喷射对应于选定的加热元件13的墨水腔12中的墨水。

换句话说，通过公共流动通道(未示出)将墨水槽(未示出)与打印头11连通以将墨水供应到液体喷射单元的墨水腔12中，墨水腔12充满来自墨水槽的墨水。通过短时间地将脉冲电流传递到加热元件13上，例如1到3μ秒，加热元件13迅速被加热，并导致与加热元件13接触的墨水部分产生气泡。气泡膨胀以排开预定体积的墨水(即，墨水汽化)。结果，与喷嘴18接触并被推出的墨水部分基本体积相等的墨水以墨滴形式从喷嘴18喷射出并落在譬如打印纸的记录介质上。

阻挡层16在平面图上基本上为梳钉形状。因此，在图4中，在从墨水腔12朝右并朝前的位置上，公共流动通道在喷嘴18排列的方向延伸并且与墨水腔23彼此连通。

换句话说，所有的液体喷射单元这样放置，即所有液体喷射单元的墨水腔12与公共流动通道的连通部分相对于公共流动通道面向相同的方向。

图5A和5BB分别是显示图4中多个喷嘴的排列与图4中多个加热元件和墨水腔的排列的更多细节的平面图。

在图5中，各个液体喷射单元的喷嘴18以预定间距P配置。

从液体喷射单元中的一端起，第M个液体喷射单元(M为奇数或偶数)的喷嘴18的中心配置在沿公共流动通道20延伸的直线L1上，并且从液体喷射单元中的一端起，第N个液体喷射单元(N的奇偶性总与M相反)的喷射单元的喷嘴的中心配置在与直线L1平行并通过间隔X将其与直线L1分开的直线L2上，其中X为大于0的实数。

特别是在图5中所示的实施例中，从左侧起第奇数的(第一、第三、...)液体喷射单元的喷嘴18的中心配置在直线L1上，并且从左侧起第偶数的(第二、第四、...)液体喷射单元的喷嘴18的中心配置在直线L2上。

直线L1和L2之间的间隔X与喷嘴18之间的排列间距P之间的关系如下。

1)X＜P

由于墨滴并不是在同一时间从所有的液体喷射单元的喷嘴18喷射，并且，通常例如使用喷墨打印机时，打印头11和记录介质彼此相对持续移动，因此作为从所有液体喷射单位的喷嘴喷射墨滴的结果，形成于记录介质上的点并不排成一条直线。

如图5中所示，如果喷嘴18配置在被间隔X分开的两条直线L1和L2上，由间隔X形成的位移以及从两个相邻液体喷射单元喷射墨滴的时间差增加了相邻液体喷射单元的喷嘴18形成的点之间的位置偏移量(即，增加了打印头11和记录介质之间彼此相对移动的维度上的位置偏移量)。然而，如果液体喷射装置用于例如喷墨打印机的照片印刷，通过使点之间的位置偏移量满足X＜P，从而不需要执行专用信号处理操作的情况下就可提供令人满意的图像(参考以下给出的试验结果。)。

这样，从图像处理的观点看，在垂直于配置喷嘴18的排列方向上会执行颤动。颤动是指通过在譬如电视扫描中不断竖直移动扫描线，从而使扫描线结构难于观察的操作。

2)X≥P

在这个公式中，等号没有严格的意义。等号表示间隔X相对于喷嘴间距P较大。

当相邻点间的位置偏移等于或大于喷嘴间距P时，如果使用用于配置在一条直线上的液体喷射单元的信号，对应于间隔X的时间差(通过将间隔X除以打印头与记录介质彼此相时移动的速度而得到)会导致由于分辨率的降低而引起的图像质量的降低。这是因为那些实际上不需要依照时间发生偏移而被记录的点沿着间隔X发生了偏移。可以通过提供一个预先包括对应于间隔X的时间差的信号来克服该问题。

因此，条件1)和2)之间的区别在于，为了提供相同的图像质量，由于将形成点之间距离存在差异，电信号处理操作也需要略微不同。然而，条件1)和2)都可有效地实现本发明的目的，即通过提供一种结构使得液体喷射单元不易由于液滴喷射导致的压力变化而发生变形，尽管它们的效果程度有所差异。

尽管如上所述，间隔X和喷嘴间距P之间的任何关系都是有效的，但是在这些关系中关系式X＝P/2尤其适用于摄影图像要求均匀度的情况。将参考图6给出原因。

图6A显示了点尺寸、喷嘴间距P和打印头与记录介质之间的相对运动速度已设置的情况下的点排列，这时通过从所有喷嘴18连续喷射墨滴所形成的点彼此接触并当X＝0时(如图11中所示的结构)排列在一矩形点阵内。这时，点中心之间的距离在水平和竖直方向都等于喷嘴间距P。在图6A中，喷嘴18排列的方向以及相对记录介质运动的方向由箭头指示。另外，图6A显示了从底部第三行开始执行记录的状态。

不同于以上所述的，一整行的各个部分实际上不是同时记录的。墨滴从预定数量的液体喷射单元组中被连续喷射出，并且存在一个由于每一组内墨滴喷射的顺序引起的时间差。因此，严格的说，点并不是排列在一条直线上的。

图6B显示了由具有多个喷嘴的打印头形成的点的例子，该多个喷嘴的中心布置在由间隔X分开的直线L1和L2上，并且X等于P/2。

在图6B中，点在配置喷嘴18的方向上交错排列，同时圆点的中心被垂直方向的间隔X分开。当点以这样的方式排列时，当竖直地看这些点时(即，从打印头11(或打印头1)和记录介质彼此相对移动的维度)，在图6A和6B中点的间隔是相同的。然而，当水平地看这些点时(即，从喷嘴18排列的方向)，这些点彼此无间隙地排列，并在水平方向上具有相同的喷嘴间距P，就像图6A中垂直方向一样；，反之在图6B中，如图6A中所示的那些具有相同直径的相邻点不再彼此接触，因为点中心以等于X＝P/2的量发生位移。换句话说，即使设想点位置错误，相邻圆点也不大可能彼此接触。因此，尽管点密度(即，每一单元面积点的数量)很高，也可以在相邻点间接触少的区域(具有中等密度)内提高均匀度。

例如，当使用喷墨打印机时，原理上，在打印头11和记录介质彼此相对移动的维度内(即，主扫描维度)，相同的工作平台保持恒定(即，如果结构确定，可通过一个电信号从相同的喷嘴18以同样的方向多次喷射墨滴形成点)。与此相反，在配置喷嘴18的方向，由于点列是由从不同喷嘴18喷出的墨滴所形成的，因此在主扫描维度上点间距是不恒定的。

换而言之，从喷嘴18喷射墨滴的角度存在轻微的差异，同时这些差异为喷嘴18所特有。因此，当喷嘴18(液体喷射单元)具有使得形成的点与相邻喷组18所形成的点接触的喷射特性时，被这些相邻喷嘴18所形成的点垂直看时总是重叠的。图15是实际打印结果的放大图，显示了一些相邻点重叠的情况。

如果湿的点在落着记录介质后立即彼此接触，它们不仅仅是理论上的点接触，而且由于液体的表面张力而使接触部分的宽度增加，并导致点形状发生改变。为了通过减少该问题而提高图像质量，如果喷嘴18像具体实施例中所示的排列，则可形成如图6B中所示的点。由此，当密度相同时，在水平和竖直方向上为点排列的差异提供一容许极限。

图7A和7B是实际打印结果(点排列)的照片的放大图。

图7A显示由图11中的相关打印头1产生的打印结果(与图15中的结果相同)，图7B表示了由本具体实施例中的图4中的打印头11产生的打印结果。为了更易于观察点排列，点在打印头和记录介质彼此相对移动的维度交替形成。

图7B显示在本具体实施例中相邻点基本上不重叠，这样水平方向的容许极限增加。

在本具体实施例中，由于发生点未形成区域的“分隔”，可以降低不均匀度。

图8显示了这种分隔，它集中在由四个点(两个点排列在水平方向以及两个点排列在垂直方向)环绕的点未形成区域内。

如图8A中所示，当使用相关打印头1时，四个点排列成一个矩形点阵，结果由四个点的弧限定出一个菱形区域，构成了点未形成区域。该点未形成区域的对角线的长度等于点(喷嘴间距)P。

与之相对照地，当使用本具体实施例的打印头11时，该菱形区域在垂直方向被分隔成两个相等部分，并且这些被分开的部分在垂直方向上发生P/2的移位。因此，点未形成区域的部分在水平方向上的长度至多只有P/2，如图8B中所示。

因此，在本具体实施例中，由于点未形成区域部分，它的面积只有当点排列成矩形点阵时形成的点未形成区域的一半，彼此发生移位，严格地说，该点未形成区域被分隔开，并且由此难于辨认(即，空间频率增加)。因此，可增加图像质量。

下面，将描述本具体实施例中的各个液体喷射单元(包括喷嘴板17和阻挡层16)的刚性。

图9A到9D是液体喷射单元排列方向上的剖视图。图9A是在图11中所示的结构体中，在连接每一喷嘴的中心的直线上沿着每一喷嘴的中心轴线的剖视图。图9B是在图5中的直线L1上沿着每一喷嘴18的中心轴线的剖视图。图9C是在直线L2上沿着每一喷嘴18的中心轴线的剖视图。图9D是显示对应于喷嘴18的加热元件13和墨水腔12的排列的参考平面图。

在如图9A中所示的结构体中，当由于喷射墨滴发生压力变化时，在喷嘴18的中心部分施加有最大的压力，喷嘴17仅仅被阻挡层16处于喷嘴18之间的部分所支撑。因此，这是不稳定支撑。如图2和3所示，喷嘴板17在喷嘴18之间的部分在作为支点的阻挡层16上像跷板一样移动。如果阻挡板独立形成于喷嘴板17，并且喷嘴板17比阻挡层硬得多(譬如喷嘴板17利用镍通过电成形工艺形成，而阻挡层由橡胶或丙烯酸树脂构成)，这可能会导致阻挡层发生变形。

将图9B中的喷嘴18行与图9A中的喷嘴行相比较，图9B中的喷嘴18如同图9A中所示交替排列。在并未相应于图9A配置喷嘴18的位置，喷嘴板17的底层可靠地固定(粘附)于阻挡板16。因此，图9B中所示的结构对于变形具有更高的刚性。

因此，即使变形出现在如图9B中所示的结构中，其变形量也远小于图9A中所示结构的变形量。

与图9B中所示相同，在图9C中所示的喷嘴18行中，喷嘴18如同图9A中所示交替形成，这样图9C中所示的结构远不及图9A中所示的结构易于变形。邻近未形成喷嘴18的喷嘴板17底部，并在该喷嘴板17的底部之下，配置有用于液体喷射单元的墨水腔的凹腔。然而，图9C中所示的这种结构比图9A中所示的结构对于变形具有更大的刚性。因此，它的刚性处于图9A和9B中所示结构的刚性之间。

因此，在本具体实施例中，由于可以增加液体喷射单元的刚性，即使喷嘴板17较薄，也可以减少由墨滴喷射导致的压力变化(内部变化因素)而引起的喷嘴18偏移量，这样可以稳定墨滴喷射的量和方向。

例如，在清洁限定喷嘴18的表面时，对于施加到限定喷嘴18的表面的压力(外部变化因素)，由于包围喷嘴18的喷嘴板17的表面积很大，因此进一步降低偏移，这样可以提供稳定接触压(即，可以提高清洁效果)。

下面，将描述一个不同的具体实施例。

尽管在前述说明中，将液体喷射单元布置在公共流动通道10的一侧以面对同样的方向，但是它们也可布置在公共流动通道的两侧。

图10是一个平面图，显示在公共流动通道两侧的多个喷嘴(液体喷射单元)的排列的一个实施例。如图10中所示，在公共流动通道20的左侧和右侧，可以将喷嘴18交替配置在它们以间隔X配置的方向上。

虽然上面描述了本发明的多个具体实施例，但是本发明并不局限于这些具体实施例，这样可以作出如下的各种修改。

(1)尽管在具体实施例中将加热元件13用作热喷射动力施加装置，但喷射动力施加装置不局限于加热元件13，故而可以采用其它类型的喷射动力施加装置。例如，可以采用静电放电或压电喷射动力施加装置。静电放电喷射动力施加装置包括一个光阑和两个通过空气层布置在光阑下的电极。在两个电极间施加电压以向下弯曲光阑。此后，电压设为0V以释放静电力。这里，通过利用使光阑回复到其初始状态的弹力来喷射墨滴。

压电喷射动力施加装置有一层状结构的压电元件和一光阑，其中压电元件在其两表面都有电极。当在压电元件的两表面都施加电压时，通过压电效应在光阑上产生弯曲力矩，并导致光阑发生弯曲和变形。这种变形被用来喷射墨滴。

(2)一个墨水腔12内，加热元件13的气泡产生区(喷射动力施加装置的喷射动力施加区)的数量不限定为一个。因此，可以在配置喷嘴18的方向上配置两个气泡产生区。

可以提供用于沿着喷嘴18的中轴线喷射墨滴的主控制装置，从而在两个气泡产生区之间不会产生喷射动力的差异，并可以提供用于执行控制操作的辅助控制装置，这样可利用在两个气泡产生区的喷射动力之间的差异(即，喷射动力大小之间的差异或产生喷射动力的时刻之间的差异)而使喷嘴18喷射的墨滴的方向不同于由主控制装置喷射的墨滴的方向。

通过改变从喷嘴喷射液滴的方向来减少墨滴落着位置的偏差，这种基于譬如早期提交但尚未公开的日本专利申请No.2003-037343、2002-360408和2003-55236的工艺使得提供高质量的打印成为可能。当喷嘴板17如上所述较薄时，该工艺是有优势的。在这种情况下，当实施本发明时，即使喷嘴板17较薄，喷射墨滴时也可限制喷嘴18周围区域的弯曲，从而可获得稳定并高质量的墨滴。因此，通过将这种工艺与本发明组合，该工艺变得更具优势。

(3)尽管在具体实施例中打印头11被描述为运用于打印机，本发明中所使用的打印头11并不局限于应用于打印机。因此，它可应用于各种其它类型的液体喷射装置。例如，可应用到喷射包含DNA的溶液的设备中，它用来检测生物材料。

Claims (3)

1.一种液体喷射头，包括：

多个液体喷射单元，所述液体喷射单元包括多个液体腔，多个喷射动力施加装置，以及一个喷嘴构件，液体腔容纳将被喷射的液体，配置在液体腔中的喷射动力施加装置用来给液体腔中的液体施加喷射动力，具有多个喷嘴的喷嘴构件通过由喷射动力施加装置施加的喷射动力用来喷射液体腔中的液体；以及

一个公共流动通道，用来将液体供应到液体喷射单元中的液体腔中，

其中所述液体喷射单元以预定间距P配置，这样墨水腔与公共流动通道连通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且

其中液体喷射单元中相邻液体喷射单元的喷嘴的中心在垂直于液体喷射单元的排列方向的方向上被间隔X分开，该处的X是比0大的实数，

其特征在于，所述液体喷射元是这样布置的，即间距P与间隔X之间满足关系式：X＝P/2。

2.一种液体喷射头，包括：

多个液体喷射单元，它包括多个液体腔、多个喷射动力施加装置，以及一个喷嘴构件，液体腔容纳将被喷射的液体，配置在液体腔中的喷射动力施加装置用来给液体腔中的液体施加喷射动力，具有多个喷嘴的喷嘴构件通过由喷射动力施加装置施加的喷射动力用来喷射液体腔中的液体；以及

一个公共流动通道，用于将液体供应到液体喷射单元的液体腔中，

其中所述液体喷射单元以预定间距P布置，这样墨水腔与公共流动通道连通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且

其中从液体喷射的一端起第M个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在沿着公共流动通道延伸的一条直线L1上，该处的M既可以是奇数也可以是偶数，并且从所述液体喷射单元的一端起第N个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L2上，该处的N当M是奇数时为偶数，当M是偶数时为奇数，直线L2与直线L1平行，并且以预定的间隔X与直线L1隔开，该处的X是大于0的实数，

其特征在于，所述液体喷射单元是这样布置的，即间距P和间隔X之间满足关系式：X＝P/2。

3.一种液体喷射装置，包括：

液体喷射头，它包括多个液体喷射单元和一个公共流动通道，所述液体喷射单元包括多个液体腔、多个喷射动力施加装置以及一个喷嘴构件，液体腔容纳将被喷射的液体，配置在液体腔中的喷射动力施加装置用来给液体腔中的液体施加喷射动力，具有多个喷嘴的喷嘴构件通过由喷射动力施加装置施加的喷射动力用来喷射液体腔中的液体，公共流动通道将液体供应到液体喷射单元的液体腔中，

其中所述液体喷射单元以预定的间距P布置，这样墨水腔与公共流动通道连通的部分相对于公共流动通道面向相同的方向，并且

其中从液体喷射单元的一端起第M个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在沿着公共流动通道延伸的一条直线L1上，该处的M既可以是奇数也可以是偶数，并且从所述液体喷射单元的一端起第N个液体喷射单元的喷嘴的中心布置在直线L2上，该处的N当M是奇数时为偶数，当M是偶数时为奇数，直线L2与直线L1平行，并且以预定的间隔X与直线L1隔开，该处的X是大于0的实数；

其特征在于，所述液体喷射单元是这样布置的，即间距P和间隔X之间满足关系式：X＝P/2。

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