CN1453131A - 喷墨头和喷墨打印机 - Google Patents
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Abstract
提供一种喷墨头。由多个墨水喷嘴101构成的多个喷嘴阵列102由喷射大量的墨水滴的大量喷嘴阵列102－L和喷射少量的墨水滴的少量喷嘴阵列102－S构成。喷墨头100在工作时越往中侧发热越多，但由墨水滴的排出进行液冷，在墨水滴量越大时该冷却的程度越大。由于少量喷嘴阵列102－S位于主扫描方向的第1列，大量喷嘴阵列102－L位于第2列，所以，可使该主扫描方向的温度分布均匀。这样，可将彩色图像形成为高画质。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印机的喷墨头，特别是涉及在沿主扫描方向排列的多个喷嘴阵列分别沿副扫描方向排列多个墨水喷嘴的喷墨头。
背景技术
近年来，作为打印装置，喷墨打印机广泛地得到普及，并对其打印的高速化和高画质化提出了要求。一般的喷墨打印机使喷墨头沿主扫描方向移动，同时，使打印用纸沿副扫描方向移动，由从喷墨头喷射的墨水滴在印刷纸形成点阵的图像。
一般的喷墨头沿副扫描方向将多个墨水喷嘴排列成喷嘴阵列，全色用的喷墨头的分别喷射三原色的墨水滴的第1原色～第3原色的喷嘴阵列沿主扫描方向并列设置。另外，在喷墨打印机通过在往复方向双方驱动在主扫描方向移动的喷墨头，使图像形成高速化。
例如，在公开于日本特开2001-17119号公报的喷墨打印机中，在喷墨头分别形成2列作为三原色的YMC(黄品红青色)用的喷嘴阵列，该YMC用的喷嘴阵列在主扫描方向上对称地排列。
即，6列的喷嘴阵列按第1C用、第1M用、第1Y用、第2Y用、第2M用、第2C用的顺序形成，在第1YMC用和第2YMC用中，墨水喷嘴的排列周期相同，相位按半周期量相反。
在上述公报的喷墨打印机中，例如通过在喷墨头的往复移动的双方使第1和第2YMC用的喷嘴阵列工作，从而高速地打印高析像度的图像。喷墨头的YMC用的第1和第2喷嘴阵列的墨水喷嘴的排列周期相同，相位按半周期量相反，所以，打印图像的YMC色的主扫描线的在副扫描方向的排列密度可形成为在各喷嘴阵列的墨水喷嘴的排列密度的2倍，其打印图像为高析像度。
即使是在打印用纸的同一位置喷射YMC色的墨水滴的像素，该墨水滴的喷射顺序为“YMC”还是“CMY：使得发色也不同。然而，在上述公报的喷墨打印机中，将YMC用的第1和第2喷嘴阵列在主扫描方向对称地排列到在往复移动双方形成图像的喷墨头，所以，可在喷墨头的往复移动双方形成喷射顺序为“YMC”的像素和“CMY”的像素，该打印图像的发色良好。
另外，在上述公报中还公开了这样的内容，即，在喷墨头的往路仅使YMC用的第1喷嘴阵列工作，同时，在复路仅使第2喷嘴阵列工作，从而可仅由喷射顺序相同的像素高速形成低析像度的图像。
上述公报的喷墨头可高速形成发色良好、析像度高的彩色图像，但现在要求更高的画质。一般情况下，为了提高打印的画质，可使墨水喷嘴小直径化，同时可提高排列密度，但喷墨头在墨水喷嘴分别内装驱动元件，在驱动电路配线，所以，其排列密度的提高依赖于制造技术。
在这里，按照在喷墨打印机中的彩色图像形成手法，通过改变在印刷用纸的YMC色的墨水滴的喷射密度，仿真地形成二次色，所以，二次色的像素密度比YMC色的墨水滴的喷射密度大得多。例如，如可对墨水喷嘴自由地调节墨水滴的液量，则可使二次色的像素密度与墨水滴的喷射密度相同，但这在一般的喷墨头较困难。
因此，在相对作为形成墨水喷射用发热电阻的基板的加热器板垂直的方向喷射墨水液滴地分别设置大滴喷射用的喷嘴和小滴喷射用的喷嘴，从而可解决上述排列密度的问题。
在沿相对作为形成墨水喷射用发热电阻的基板的加热器板垂直的方向喷射墨水液滴的上述喷墨头形式中，当将多色用的喷射口配置到1个加热器板上时，需要在1个加热器板设置供给各色的液体的多个墨水供给口，为了实现打印的高速化，还要求增加1个加热器板上的加热器数和配置到该加热器上的喷射口的数量。
此外，增加在1个加热器板上设置多个加热器和墨水供给口的必要，存在加热器板尺寸增大的倾向，但为了尽可能低廉地制造记录头，要求尽可能减小该加热器板尺寸，这样，需要尽可能地减少在加热器板尺寸上所占的加热器以外的面积。
可是，一般在喷墨头内装有对各墨水喷嘴喷射墨水的喷射元件，还内装有驱动该喷射元件的驱动电路等，但该驱动电路和喷射元件由电力作动，所以，必然发热。
作为上述喷墨头的发热的原因，存在对各墨水喷嘴喷射墨水的喷射元件的发热、驱动喷射元件的驱动电路的发热、连接驱动电路与喷射元件的配线的发热等，但在喷射元件由通过加热墨水使其发泡而喷射的发热元件构成的场合，该发热元件产生的发热特别显著，同时，加热了的墨水滴的喷射产生的冷却也显著。
而且，在由发热元件的加热使墨水发泡而喷射的喷墨头中，当其温度变化时，收容于内部的墨水的温度也变化，所以，其发泡与喷射的时刻变动。为此，例如喷墨头的温度在主扫描方向的位置大幅度不同时，排列的多个喷嘴阵列的墨水滴的喷射时刻不同步，形成的图像的质量变差。
另一方面，在如上述那样在基板并列设置多色用的多个墨水供给口的场合，该墨水供给口自身相对喷墨头内的热传导具有绝热作用。这可能是由夹于喷墨头内的墨水供给口的部分的喷嘴阵列构成在各墨水供给口间产生喷墨头温度的偏差的原因。
发明内容
本发明就是鉴于上述那样的问题而作出的，其目的在于提供一种可形成更高画质的彩色图像的喷墨头。
本发明的喷墨头在与沿副扫描方向移动的被打印媒体对峙的位置朝主扫描方向移动，当沿主扫描方向移动时，从任意的墨水喷嘴向上述被打印媒体喷射墨水滴；其特征在于：具有多个第1喷嘴阵列、多个第2喷嘴阵列、及基板；该多个第1喷嘴阵列由排列于上述主扫描方向的喷射上述墨水滴的喷嘴构成；该多个第2喷嘴阵列由喷射比排列到上述主扫描方向的上述第1喷嘴阵列量少的上述墨水滴的喷嘴构成；该基板具有在上述主扫描方向上延伸设置的长孔状的多个墨水供给口和对应于上述第1和第2喷嘴阵列的喷嘴设置的多个发热体；在上述多个墨水供给口之间分别配置1个上述第1喷嘴阵列和上述第2喷嘴阵列。
按照上述构成，必定大量喷嘴阵列与少量喷嘴阵列位于夹于2个墨水供给口的空间。
这样，可在夹于墨水供给口的多个部分间喷墨头温度分布均匀。
附图说明
图1为示出本发明实施形式的喷墨头的墨水喷嘴的图案的平面图。
图2示出喷墨头的内部构造，图2A为硅基板的平面图，图2B为喷墨头的纵断正面图。
图3为示出喷墨头安装于喷墨头本体的状态的透视图。
图4为示出本发明实施形式的喷墨打印机的内部构造的透视图。
图5为示出在行走托架安装墨水盒的状态的分解透视图。
图6为示出由旋转气流回收墨水雾的状态的模式图。
图7为示出第1变形例的喷墨头的内部构成的纵断正面图。
具体实施方式
(实施形式的构成)
下面参照图1～图5说明本发明一实施形式。如图1所示，本形式的喷墨头100形成为与全色打印对应的往复类型，由分别沿副扫描方向排列的多个墨水喷嘴101构成的10列的喷嘴阵列102沿主扫描方向排列。
更为详细地说，在本形式的喷墨头100中，10列的喷嘴阵列102由分别喷射作为三原色的YMC色的墨水滴D-Y、M、C的喷嘴阵列102-Y、M、C构成，这些YMC用的喷嘴阵列102-Y、M、C以Y用为中心在主扫描方向上对称地排列。
另外，在本形式的喷墨头100中，10列的喷嘴阵列102由喷射规定的第1液量的墨水滴D-L的多个大量喷嘴阵列102-L、喷射比第1液量少的第2液量的墨水滴D-S的多个少量喷嘴阵列102-S构成。
例如，墨水滴D-L的第1液量由“5(pl：pico-liter)”构成，墨水滴D-S的第2液量由“(pl)”构成。这样，为了在下面简化说明，将第1液量称为 “大量”，将第2液量称为 “少量”。
更为具体地说，该C用和M用的喷嘴阵列102-C、M由大量喷嘴阵列102-CL、ML和少量喷嘴阵列102-CS、MS构成，但Y用的喷嘴阵列102-Y仅由少量喷嘴阵列102-YS构成。
这样的喷嘴阵列102如上述那样以Y用为中心在主扫描方向上对称地排列，所以，本形式的喷墨头100从主扫描方向的一方到另一方依次排列喷嘴阵列102-CS(1)、CL(1)、MS(1)、ML(1)、YS(1)、YS(2)、ML(2)、MS(2)、CL(2)、CS(2)。
为此，在本形式的喷墨头100，使少量喷嘴阵列102-S位于主扫描方向上的移动方向的至少第1列，同时，大量喷嘴阵列102-S位于第2列。喷射大量的墨水滴D-L的墨水喷嘴101-L例如形成为直径“16(μm)”的圆形，喷射少量墨水滴D-S的墨水喷嘴101-S例如形成为直径“10(μm)”的圆形。
另外，YMC用的喷嘴阵列102-Y、M、C在主扫描方向上对称地排列，但其墨水滴D为同色，在相同直径的(图中)左侧与右侧的喷嘴阵列102-(1)、(2)，墨水喷嘴101的排列的周期“T”相同，相位按半周期量“t(＝T/S)”相反。
在本形式的喷墨头100中，在各喷嘴阵列102按“600(dpi：点/英寸)”排列，所以，在各喷嘴阵列102的墨水喷嘴101的排列周期“T”约为42(μm)。
另外，在本形式的喷墨头100中，大量喷嘴阵列102-L的排列节距和少量喷嘴阵列102-S的排列节距为“1.376(mm)”，邻接的同色的喷嘴阵列102的排列节距为“0.254(mm)”。此时，邻接的同色的大量喷嘴阵列102-L和少量喷嘴阵列102-S间配置墨水供给口111。
即，与同一墨水供给口111对应的大量墨水喷嘴101-L和少量墨水喷嘴101-S相对主扫描方向按周期约“21(μm)”排列成交错状。此时，主扫描方向的先头侧成为少量喷嘴阵列102-S地配置。
本形式的喷墨头100如图2B所示那样，具有孔板104和硅基板105，它们进行层叠。墨水喷嘴101形成于孔板104，对各邻接的同色的喷嘴阵列102在孔板104的内部一体地连通。
硅基板105例如由<100>硅构成，如图2A所示那样，在其表面对各墨水喷嘴101的位置形成作为墨水喷射装置的发热元件107。该发热元件107通过使墨水发泡，从墨水喷嘴101喷射墨水滴D。
但是，如上述那样，在墨水喷嘴101存在大小，所以，在与大直径的墨水喷嘴101-L对应的位置形成“26×26(μm)”的第1面积的发热元件107-L，在与小直径的墨水喷嘴101-S对应的位置形成“22×22(μm)”的第2面积的发热元件107-S。
在这些发热元件107的沿主扫描方向邻接的位置形成驱动电路108，连接与该驱动电路108邻接的发热元件107。另外，在硅基板105的表面的副扫描方向的两端近旁的位置形成多个连接端子109，在其连接端子109连接驱动电路108。
此时，少量墨水喷嘴101-S用的驱动电路108和与其相连的发热元件107的主扫描方向的空间与大量墨水喷嘴101-L用的驱动电路108和与其连线的发热元件107的主扫描方向的空间相比较，可朝主扫描方向实现省空间化。
在硅基板105，对各邻接的同色的喷嘴阵列102形成墨水供给通道111，所以，如图2B所示那样，该墨水供给通道111相同地连通到邻接的同色的喷嘴阵列102。该墨水供给通道111由各向异性腐蚀形成于由<100>硅构成的硅基板105，所以，其断面形状为梯形。
如图3和图5所示，本形式的喷墨头100作为喷墨打印机200的一部分形成，如图4和图5所示那样，搭载于本形式的喷墨打印机200的行走托架201。
更为详细地说，如图3所示那样，本形式的喷墨头100安装于墨水盒202，如图5所示，该墨水盒202安装于行走托架201。在行走托架201可自由装拆地安装YMC用的墨水盒202-Y、M、C，从这些墨水盒202-Y、M、C将YMC色的墨水分别供给到喷墨头100的YMC用的喷嘴阵列102-Y、M、C。
另外，如图4所示那样，本形式的喷墨打印机200具有主扫描机构204和副扫描机构205，主扫描机构204可朝主扫描方向自由移动地支承行走托架201，副扫描机构205在与喷墨头100对峙的位置使打印用纸P朝副扫描方向移动。
另外，本形式的喷墨打印机200具有由微机和驱动电路等构成的统一控制电路(图中未示出)，由该统一控制电路统一控制喷墨头100、主扫描机构204、副扫描机构205的动作。
在上述那样的构成中，本形式的喷墨打印机200可在打印用纸P的表面形成彩色图像。在该场合，由副扫描机构205使打印用纸P在副扫描方向移动，同时，由主扫描机构204使喷墨头100在主扫描方向往复移动。此时，从喷墨头100的墨水喷嘴101将墨水滴D喷射到打印用纸P，所以，该墨水滴D附着于打印用纸P，从而形成点阵的彩色图像。
本形式的喷墨打印机200可自由切换地设定多个动作模式，相应于其动作模式实施各种打印动作。例如，在作为其基本模式的高质量模式下，当喷墨头100在主扫描方向上往复移动时，在其往路和复路双方使所有喷嘴阵列102工作。
本形式的喷墨头100如图1所示那样，在如上述那样墨水滴D为同色、同径的左侧与右侧的喷嘴阵列102-(1)、(2)，墨水喷嘴101的排列周期“T”相同，相位按半周期量“t”相反。为此，如上述那样，通过同时使所有喷嘴阵列102工作，在副扫描方向上按周期“t”排列由墨水滴D形成的像素。
另外，本形式的喷墨打印机200通过调节YMC色的例素的密度仿真地形成二次色，但本形式的喷墨头100选择地喷射M色和C色的大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S。为此，可自由地形成M色和C色的大小的像素，所以，可提高仿真地形成的二次色的像素的密度。
此时，大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S的在打印纸面上的点径的平均值分别在约48μm以内和约36μm以内。
虽然Y色仅喷射少量的墨水滴D-S，但由于Y色接近打印用纸P的白色，所以，需要形成大小的像素的必要性低。
另外，本形式的喷墨头100由于对各墨水喷嘴101形成的发热元件107的原因，工作时以喷嘴阵列102的位置为中心使整体温度上升。然而，喷墨头100从墨水喷嘴101喷射墨水滴而受到液冷，该液冷作用当然在喷射大量的墨水滴的大量喷嘴阵列102-L的位置比在喷射少量墨水滴的喷嘴阵列102-S的位置大。
另外，在沿主扫描方向排列多个喷嘴阵列102的喷墨头100的表面，热能的累积使得越接近主扫描方向的中侧发热程度越大。另外，本形式的喷墨头100由于安装于墨水盒202，所以，通过向该墨水盒202发生热传导，从而使得越往该外侧冷却程度越大。
然而，在本形式的喷墨头100中，少量喷嘴阵列102-CS位于在主扫描方向的移动方向的至少第1列，并且大量喷嘴阵列102-CL位于第2列。
即，少量喷嘴位于从主扫描方向观看时的奇数列，大量喷嘴位于偶数列。墨水供给口位于第1列102-CS与第2列102-CL及第3列102-MS与第4列102ML的喷嘴阵列之间。此时，成为大量喷嘴阵列和少量喷嘴阵列必定位于由2个墨水供给口夹住的空间的构成。
在并列地设置本发明喷墨头那样的多色用的多个墨水供给口111的场合，该墨水供给口自身相对喷墨头内的热传导具有绝热作用。这可能是由夹于喷墨头内的墨水供给口的部分的喷嘴阵列构成在各墨水供给口间产生喷墨头温度的偏差的原因。
在本形式的大量喷嘴和少量喷嘴的环境温度产生的温度变化率中，前者约为0.95(％/℃)，后者为1.26(％/℃)，特别是后者易于随环境温度对液滴量变动产生影响。
然而，在本实施形式中，由于大量喷嘴阵列和少量喷嘴阵列必定位于在喷墨头内朝主扫描方向分成多个的绝热空间即夹于2个墨水供给口的空间，所以，可使夹于墨水供给口的多个喷嘴阵列部的温度分布均匀。
为此，喷墨头100的温度不会在主扫描方向的位置大幅度不同，所以，可防止由于排列的多个喷嘴阵列102的墨水滴的喷射时刻不同步而使形成的图像的质量劣化。
本形式的喷墨头100在如上述那样形成彩色图像时选择地使用大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S，所以，可提高形成的图像的二次色的像素的密度，其画质良好。由于为对画质影响小的Y色，所以，仅形成少量喷嘴阵列102YS(1)、YS(2)，所以，其构造简单，可实现小型轻量化和生产率提高。
本形式的喷墨头100的同色的喷嘴阵列102各排列2列，但在该2列的用色的喷嘴阵列102分别共同地连通1个墨水供给通道111。为此，墨水供给通道111的个数减少，喷墨头100的构造简单，生产率提高。
而且，本形式的喷墨头100的少量喷嘴阵列102-S位于主扫描方向上的移动方向的第1列，同时大量喷嘴阵列102-L位于第2列，换言之，在主扫描方向并列多列的墨水供给口，即使在发生多个绝热空间的场合，也可由本形式的喷嘴阵列使各绝热空间的温度分布均匀。
为此，产生于沿主扫描方向排列的多个喷嘴阵列102间的温度差导致的喷射液滴量的变动少，喷射时刻时常同步，所以，可获得质量良好的彩色图像。
在朝主扫描方向移动的喷墨头100，外气作为朝主扫描方向相对移动的气流产生作用，该气流导致的墨水滴D的喷射方向的偏向对少量的墨水滴D-S产生得比大量墨水滴D-L大。然而，这样由大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S导致偏向的程度不同时，形成的彩色图像的画质恶化。
因此，通过适当地设定主扫描方向的移动速度、外形、主扫描方向的端部与第1列的喷嘴阵列102的间隔、主扫描方向的端部与第2列面的喷嘴阵列102的间隔等，可如图6所示那样使上述气流从喷嘴阵列102的第1列的位置作用到第2列面的位置。在该场合，可减少大量的墨水滴D-L与少量的墨水滴D-S的偏向的程度的差别，所以，可防止形成的彩色图像的画质的劣化。
(实施形式的变形例)
在上述形式中，例示出在喷墨头100形成YMC用的喷嘴阵列102的场合，但也可追加K(black)用的喷嘴阵列102，也可形成YMC以外的颜色用的喷嘴阵列102(都未在图中示出)。
同样，在上述形式中，例示出仅搭载喷墨打印机200的YMC用的喷墨头100的场合，但也可进一步搭载K用的喷墨头，还可搭载YMC以外的颜色的喷墨头(都未在图中示出)。
另外，在上述形式中，例示出当喷墨打印机200沿主扫描方向往复移动喷墨头100时时常使所有喷嘴阵列102工作的场合，但例如在图1中使喷墨头100朝右侧移动时，仅使右侧的喷嘴阵列102-(1)工作，当朝左侧移动时，也可仅使左侧的喷嘴阵列102-(2)工作。
另外，在上述形式中，例示出在喷墨头100沿主扫描方向对称地排列喷嘴阵列102、在主扫描方向的往复移动双方使喷墨头100工作的场合，但例如也可仅在使图1的右半部的构造的喷墨头(图中未示出)朝右侧移动时工作。
另外，在上述形式中，例示出由各向异性腐蚀在<100>硅构成的硅基板105形成墨水供给通道111从而将其断面形状形成梯形的场合。然而，也可如图7例示的喷墨头130那样，由各向异性腐蚀在<100>硅构成的硅基板131形成墨水供给通道132从而将其断面形状形成为直线状。另外，也可由激光加工或喷砂而不是各向异性腐蚀形成墨水供给通道，从而与硅基板的面方位无关地将墨水供给通道形成为直线状。
另外，在上述形式中，例示出为了喷射大小的墨水滴D而组合大小的喷嘴阵列102-L、S和大小的发热元件107-L、S的场合，但并不是不可能例如在一定尺寸的喷嘴阵列102组合大小的发热元件107-L、S或在大小的喷嘴阵列102组合一定尺寸的发热元件107。
另外，在上述形式中，作为从墨水喷嘴101喷射墨水滴D的墨水喷射装置例示出发热元件107，但也可使其为振动元件(图中未示出)。另外，在上述形式中，具体地例示出各种数值，但当然例示的数值可改变成多种。
Claims (8)
1.一种喷墨头，在与沿副扫描方向移动的被打印媒体对峙的位置朝主扫描方向移动，当沿主扫描方向移动时，从任意的墨水喷嘴向上述被打印媒体喷射墨水滴；其特征在于：具有多个第1喷嘴阵列、多个第2喷嘴阵列、及基板；该多个第1喷嘴阵列由排列于上述主扫描方向的喷射上述墨水滴的喷嘴构成；该多个第2喷嘴阵列由喷射比排列到上述主扫描方向的上述第1喷嘴阵列量少的上述墨水滴的喷嘴构成；该基板具有在上述主扫描方向上延伸设置的长孔状的多个墨水供给口和对应于上述第1和第2喷嘴阵列的喷嘴设置的多个发热体；在上述多个墨水供给口各自之间分别配置1个上述第1喷嘴阵列和上述第2喷嘴阵列。
2.根据权利要求1所述的喷墨头，其特征在于：具有分别喷射三原色的上述墨水滴的第1原色～第3原色的喷嘴，上述第1原色～第3原色的喷嘴中的至少一部分的颜色的喷嘴形成在主扫描方向邻接的上述第1喷嘴阵列和上述第2喷嘴阵列。
3.根据权利要求2所述的喷墨头，其特征在于：上述三原色由黄品红青色构成，上述青色用和品红色用的喷嘴形成上述第1喷嘴阵列和上述第2喷嘴阵列，上述黄色用喷嘴形成上述第1喷嘴阵列和上述第2喷嘴阵列中的任一方。
4.根据权利要求3所述的喷墨头，其特征在于：上述喷墨头在主扫描方向上往复移动，在上述往复方向的任一方向上，上述第1喷嘴阵列位于第1列，同时，上述第2喷嘴阵列位于第2列。
5.根据权利要求4所述的喷墨头，其特征在于：上述黄品红青色用的喷嘴阵列以上述黄色用为中心在主扫描方向上对称地排列。
6.根据权利要求5所述的喷墨头，其特征在于：墨水供给通道共同地连通到邻接的同色的上述各喷嘴阵列。
7.根据权利要求6所述的喷墨头，其特征在于：层叠至少形成有上述喷嘴的孔板和至少形成有上述墨水供给通道的硅基板，上述硅基板由<110>硅构成。
8.一种喷墨打印机，具有权利要求1所述的喷墨头、使上述喷墨头在主扫描方向移动的主扫描机构、在与上述喷墨头对峙的位置使上述被打印媒体沿副扫描方向移动的副扫描机构、及统一控制上述喷墨头、上述主扫描机构、及上述副扫描机构的动作的统一控制电路。
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