CN1876379A - 喷墨打印头、喷墨打印装置和制造喷墨打印头的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨打印头、喷墨打印装置和制造喷墨打印头的方法。本发明能通过减少相邻喷嘴行之间的连接部中的墨方向错误的不利影响来打印高等级图像。为达到该目的，喷墨打印头包括多个基片，每个基片中形成有相邻喷嘴行。基片的相对位置根据从连接部中的重叠喷嘴喷出的墨的方向错误的量来设定。

Description

喷墨打印头、喷墨打印装置和制造喷墨打印头的方法

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印头、使用该喷墨打印头的喷墨打印装置和制造该喷墨打印头的方法，该喷墨打印头具有以多行方式排列且可通过其喷墨的多个喷嘴。

背景技术

基于喷墨系统的打印装置(喷墨打印装置)已被应用到许多打印机、传真机、复印机等；喷墨系统使墨从排列在喷墨打印头中的喷嘴喷出以在打印介质上打印图像。特别地，由于能够获得改良的图像质量，通常采用能使用多种颜色的墨、打印彩色图像的彩色打印机。

除改进打印图像的质量外，提高打印速度对喷墨打印装置也是重要的。已作出许多努力通过提高从打印头喷墨的驱动频率和增加排列在打印头中的喷嘴数量来提高打印速度。一种用于显著提高打印速度的技术包括，例如，增加打印头的长度和排列喷嘴的密度，并以单次扫描方式打印图像，而以往需要多次扫描来完成。

作为增加打印头长度的方法，在一行排列多个打印头在降低制造成本方面是极好的。具体来说，如果每个打印头由包含打印元件(包括喷嘴)的基片(chip)组成，则长打印头通过排列许多对应于多个原始打印头的基片而构成。在以下说明中，包含打印元件的基片之间的连接部对应于打印头之间的连接部。

像白条纹的图像缺陷很可能发生在与打印头之间的连接部对应的打印图像部分。这是因为打印头和打印介质之间产生的气流使从喷嘴行的端部喷射的墨滴在对应于喷嘴行内侧的位置而不是在正确位置着落于(impact)打印介质(该现象也被称为“端部方向错误(end misdirection)”)。

在串行扫描类型的喷墨打印装置中，为了校正由于端部方向错误引起的墨滴着落位置的偏差，可以逐渐地增大位于喷嘴行端部附近的喷嘴的间距(pitch)。其它引起条纹状图像缺陷的可能原因包括喷嘴间喷墨量的不同、基片排列成行的精确度、以及当墨滴着落于打印介质时的时间差。

作为防止在与打印头之间的连接部对应的打印图像部分出现条纹状图像缺陷的技术，例如，在日本特开平5-57965号公报中提出了一种方法，该方法允许在各打印头中的两组喷嘴在连接部相互重叠。

具有重叠喷嘴的打印头能够抑制大的白条纹产生。然而，作为端部方向错误的结果，墨滴着落位置仍然有偏差。因此，在与两组喷嘴的重叠区域对应的打印图像部分可能出现细的白条纹。该条纹可被认为是图像缺陷。如果使用适于打印高质量图像的光泽纸等作为打印介质，则该缺陷尤其明显。

如果改变位于喷嘴行端部附近的喷嘴间距以校正墨滴着落位置的偏差，则必须改变生产喷嘴过程中所使用的曝光掩膜版(exposure mask)等。这显著增加了打印头的制造成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种喷墨打印头、喷墨打印装置和制造喷墨打印头的方法，使得在减少相邻喷嘴行之间的连接部的墨方向错误的不利影响的同时，能打印高等级的图像。

一种喷墨打印头，其包括以多行排列的可喷墨的多个喷嘴，在各相邻喷嘴行的连接部中，两组预定数目的喷嘴沿与喷嘴行交叉的方向相互重叠，其中，所述相邻喷嘴行的相对位置根据从位于所述连接部中的喷嘴喷出的墨的方向错误的量来设定。

一种喷墨打印装置，能使用喷墨打印头在打印介质上打印图像，该喷墨打印头包括以多行排列的可喷墨的多个喷嘴，在允许所述喷墨打印头喷墨的同时，所述喷墨打印头和所述打印介质沿与喷嘴行交叉的方向彼此相对移动，其中，使用根据权利要求1所述的喷墨打印头作为所述喷墨打印头，以及所述喷墨打印装置还包括用于选择性地使用所述连接部中的重叠喷嘴的控制部件。

一种制造喷墨打印头的方法，该喷墨打印头包括以多行排列的可喷墨的多个喷嘴，在各相邻喷嘴行的连接部中，两组预定数量的喷嘴沿与喷嘴行交叉的方向相互重叠，其中，所述相邻喷嘴行的相对位置根据从位于所述连接部中的喷嘴喷出的墨的方向错误的量来设定。

本发明基于从位于相邻喷嘴行之间的连接部的喷嘴喷出的墨的方向错误的量，设置相邻喷嘴行的相对位置。这使得可在减少喷嘴行之间的连接部的墨方向错误的不利影响的同时打印高等级图像。

在制造喷墨打印头的过程中，只需设置相邻喷嘴行的相对位置。这使得能简单地制造喷墨打印头而不显著提高制造成本。

通过以下结合附图所作的对本发明实施例的说明，本发明的上述和其它目的、效果、特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是示出可应用本发明的喷墨打印装置的总体结构的图；

图2是示出设置在图1的打印装置中的打印头的总体结构的图；

图3是示出根据本发明第一实施例的打印头中的连接部和连接部中的喷墨率之间的关系的图；

图4是示出从重叠喷嘴没有偏移的打印头喷射的墨滴的方向错误量、使用打印头的连接部中的喷嘴形成点的示例、从打印头中的喷嘴喷射的墨滴的方向错误量、以及使用重叠喷嘴被偏移的根据本发明第一实施例的打印头形成的点的示例之间的关系的图；

图5是示出端部方向错误最大量和打印占空率之间的关系的测量结果的图；以及

图6是示出根据本发明的第二实施例的打印头的连接部与打印头的连接部的喷墨率的关系的图。

具体实施方式

以下将参考附图说明本发明的实施例。

第一实施例

图1是可应用本发明的喷墨打印装置的剖视图。

本例中打印装置1具有自动给送装置3、给送部2、打印部5和排出部4。

给送部由堆叠作为打印介质的打印薄片P的压纸部件7和给送每个打印薄片P的给送辊10组成；压纸部件7和给送辊10设置在基部6中。压纸部件7可绕连接到基部6的转动轴7b转动。压纸部件7被压纸部件弹簧8向给送辊10施力。基部6设有分离压纸部件7上的各个打印薄片P的分离爪9。当给送辊10转动时，压纸部件7上的各个打印薄片P被拾取、由分离爪9分离、并被给送到输送部3。手动盘(hand tray)11设置在打印装置1的一侧。堆叠在手动盘11上的打印薄片P由根据来自计算机等的打印指示信号而转动的手动给送辊12逐个给送。然后，打印薄片P由下导件13和上导件14引导至输送部3。

输送部3包括在吸引打印薄片P的同时输送该打印薄片P的输送带16。输送带16缠绕下游驱动辊17、上游输送辊18和压力辊19。压力辊19可转动地安装在臂21的一端，臂21的另一端枢轴安装到压纸部件20。在弹簧22施加的力下，压力辊19张紧输送带16。夹送辊23将打印薄片P夹在该夹送辊23与输送带16之间以输送该打印薄片P至打印部5。

打印部5包括可拆卸的全行型喷墨打印头40。打印头40中的多个喷嘴沿与输送打印薄片P的X方向垂直的方向横跨打印薄片P的宽度排列。打印头40包括喷黑色墨的打印头40K、喷青色墨的打印头40C、喷品红色墨的打印头40M和喷黄色墨的打印头40Y。这些打印头安装在头保持器41中，并沿打印薄片P的输送方向从上游侧开始以预定间隔按打印头40K、40C、40M和40Y的顺序排列。

排出部4包括排出辊44和齿轮(spur)45。已由打印部5形成有图像的打印薄片P由排出辊44和齿轮45输送并排出到排出盘46上。

图2是说明用于图1中的打印装置1的喷墨打印头40的总体结构的图。

本例中的打印头40具有多个(本例中，4个)排列成行并包括打印元件的基片51。包括喷射能量产生部件的喷嘴N作为打印元件形成于各个基片51中。每个基片51中的喷嘴N以预定间距P沿两排L 1和L2形成。在排L 1中的每个喷嘴与在排L2中的对应喷嘴错位半个间距(P/2)。在相邻基片51之间的连接部PA中，这些基片51中的两组预定数目的喷嘴N沿箭头X的扫描方向(打印薄片P输送方向)相互重叠。在图2中，为了说明方便，每个基片51具有9个喷嘴，且相邻基片中的两组三个喷嘴在连接部PA中相互重叠。在以下说明中，基片51之间的连接部PA被称为打印头的连接部。

位于各个基片51端部的喷嘴N很可能发生“端部方向错误”现象。具体地，由于在打印头40和打印薄片P之间产生的气流，从位于基片51端部的喷嘴N喷出的墨滴很可能在对应于基片51内侧的位置着落于打印薄片P。该“端部方向错误”可导致对应于连接部pA的打印图像部分出现细的条纹状图像缺陷(白条纹)。浓度减小的区域的出现意味着可能出现粗的条纹状图像缺陷(黑条纹)。在以下说明中，这些白和黑条纹状图像缺陷有时简称为“条纹”。

图3示出根据本发明第一实施例的喷墨打印头的具体结构。在本例中，相邻基片中的两组11个喷嘴在连接部PA互相重叠。

在图3的(a)的情况下，相邻基片51、51中的一个定义为基片A，另一个定义为基片B。位于连接部PA中的基片A的重叠喷嘴N记作NA1至NA11。位于连接部PA中的基片B的重叠喷嘴N记作NB1至NB11。使用的每个喷嘴定义为具有100％的喷墨率。未使用的每个喷嘴定义为具有0％的喷墨率。喷射率在连接部PA的喷嘴之中变化。

如日本特开平5-57965号公报所公开的，一种改变喷射率的方法(也称为“浓淡处理(gradation process)”)包括根据基片A和基片B中的每个重叠喷嘴的位置改变喷射率(使用率)。具体地，如图3的(b)所示，对于基片A，喷墨率即单位打印区域的点形成密度，按喷嘴NA1至NA11的顺序依次逐渐减小。对于基片B，喷墨率即单位打印区域的点形成密度，按喷嘴NB1至NB11的顺序依次逐渐增大，以便补充基片A中点形成密度的减少。例如，喷嘴NA6与NB6的喷墨比为50∶50；喷嘴NA6负责50％的图像形成，而喷嘴NB6负责剩下的50％的图像形成。喷嘴NA1至NA5具有比喷嘴NB1至NB5更高的喷射率。喷嘴NA7至NA11具有比喷嘴NB7至NB11更低的喷射率。

即使在连接部PA中的喷射率变化的情况下，“端部方向错误”的出现仍可导致在对应于连接部PA的打印图像部分出现白色条纹状图像缺陷。

本实施例基于方向错误量的分析来调节基片A和基片B的相对位置。

在如图4的(a)所示的连接部PA中，从位于基片A端部附近的喷嘴喷射的墨滴如箭头所示在气流的作用下朝基片A的中间部错误地指向，该基片A包含喷嘴NA1至NA11。从喷嘴NA1至NA11喷出的墨滴的方向错误量根据箭头长度以该顺序逐渐减小。这是因为，喷嘴NA1至NA11的喷射率以该顺序逐渐减小，气流的不利影响随之相应减弱。同样，从位于基片B端部附近的喷嘴喷射的墨滴如箭头所示在气流的作用下朝基片B的中间部错误地指向，该基片B包含喷嘴NB1至NB11。从喷嘴NB1至NB11喷射的墨滴的方向错误量根据箭头长度以该顺序逐渐增大。这是因为，喷嘴NB1至NB11的喷射率以该顺序逐渐增大，气流的不利影响随之相应增强。

当打印预定的打印占空率的图像，即，预定浓淡水平的图像时，从基片A和基片B的喷嘴喷射的墨滴的方向错误量如图4的(c)所示地变化。具体地，对于喷嘴NA1至NA11，墨滴方向错误量以该顺序随喷射率线性递减。对于喷嘴NB1至NB11，墨滴方向错误量以该顺序随喷射率线性递增。这导致从重叠喷嘴喷射的墨滴的着落位置相对彼此偏移固定量C。换句话说，使用重叠喷嘴形成的点的相对错位量固定为值C。在图4的(b)的情况中示出了点形成的示例。附图标记DA表示使用基片A的喷嘴形成的点。附图标记DB表示使用基片B的喷嘴形成的点。如图4的(c)所示，在预定打印占空率下，沿喷嘴排列方向的点DA和DB的错位量固定为值C。

基于墨滴方向错误量的分析，本实施例在制造打印头40的过程中，调节基片A和基片B之间的相对位置关系。具体地，如图4的(a)中的点划线所示，打印头40被装配为基片A和基片B的相对位置以量C偏移。在如图4的(c)所示包含错位量C的预定打印占空率中，如图4的(d)所示，这样装配的打印头40能减少点DA和DB的错位量。

基片A和基片B的相对位置最好以量C偏移，该量C对应于最显著的条纹出现在对应连接部PA的打印图像部分的打印占空率。换句话说，相邻基片A和基片B以与包含最显著的条纹的打印占空率相对应的量C相对彼此被预移位。这使得能在该打印占空率最有效地减少方向错误量，以使条纹不明显。自然在其它打印占空率中也使可能的条纹不明显。

在相对高浓度的打印区域中，包含最显著的白条纹的可能的打印占空率与浓淡水平相对应，在该浓淡水平，光学浓度根据喷墨量的变化最显著。

图5是说明在预定驱动条件下，打印占空率和端部方向错误最大量之间的关系图。在该驱动条件下，使用具有512个以1200dpi排列的喷嘴、喷射5pl(皮升)墨滴的打印头。打印头的驱动频率(喷射频率)设置为20kHz。打印头和打印介质之间的距离(也称为“薄片距离”)设置为1.2mm。在图5所示的示例中，包含最显著的条纹的浓淡水平与临近50％的打印占空率对应。端部方向错误最大量为6μm。在该情况下，打印头中的相邻基片相对彼此偏移，从而两组重叠喷嘴彼此更靠近3μm地排列。这使得在使可能的带状白条纹不显著的同时能够打印高等级的图像。如上所述设置基片的偏移量在值不同于50％的打印占空率中同样有效，虽然在值不同于50％的打印占空率中的效果低于在50％的打印占空率中的效果。

第二实施例

图6是示出根据本发明第二实施例的喷墨打印头40的具体结构的图。在本例中，两组三个喷嘴在连接部PA中互相重叠。

如图6的(a)所示，相邻基片51、51的一个定义为基片A，而另一个定义为基片B。位于连接部PA中的基片A的重叠喷嘴N记作NA1、NA2和NA3。位于连接部PA中的基片B的重叠喷嘴N记作NB1、NB2和NB3。使用的每个喷嘴定义为具有100％的喷墨率。未使用的每个喷嘴定义为具有0％的喷墨率。如图6的(b)所示设置喷射率。使用基片A中的喷嘴NA1和NA2以及基片B中的喷嘴NB3，而基片A中的喷嘴NA3以及基片B中的喷嘴NB1和NB2未被使用。因此，基片A和基片B之间的喷嘴连接部位于位置PN。

如果该打印头经受前面说明的类似图5所示的端部方向错误，在对应于连接部PA的打印区域可能出现白条纹。在图5所示的示例中，如前所述，包含最显著的条纹的浓淡水平与临近50％的打印占空率对应，端部方向错误的最大量为6μm。在该情况下，12μm的着落错位将导致位于连接部PN的基片A中的喷嘴和基片B中的喷嘴之间产生间隙。间隙可能呈白条纹。因此，相邻基片偏移，从而两组重叠喷嘴彼此更靠近6μm地排列。所以，尤其能使可能发生的带状白条纹不明显。

然而，这样的白条纹的宽度随打印占空率而变化。因此，如果基于50％的打印占空率的方向错误量来设置相邻基片的偏移量，则黑条纹状图像缺陷可出现在50％或更低的打印占空率的低浓度打印区域。最好基于小于6μm的值来设置基片的偏移量，即，略低于包含最明显的条纹的打印占空率的方向错误量。

其它实施例

本发明不仅适用于如图1所示的全行型打印系统，即在沿一个方向相对彼此移动打印头和打印介质的同时连续打印图像的系统，还适用于串行扫描系统。串行扫描打印系统包括打印头沿主扫描方向的运动和打印介质沿副扫描方向的输送。

为了允许打印头喷射墨滴，可采用使用电热转换器(加热器)、压电元件等的各种系统。电热转换器可产生热使墨起泡，使得所产生的起泡能量可被用于从喷嘴喷射墨。

在一个基片中形成的喷嘴行的数量不限于如前所述的两个。在一个基片中可形成只有一个喷嘴行或三个或更多喷嘴行。简而言之，只需形成重叠喷嘴。可在单个基片中形成具有重叠喷嘴的喷嘴行。

已参考优选实施例详细说明了本发明，并且对于本领域技术人员来说，从前述内容可明显得出，在不脱离本发明的更宽的方面下，可对本发明进行改变和变形，因此，所附的权利要求书旨在覆盖所有这些改变。

Claims (13)

1.一种喷墨打印头，其包括以多行排列的可喷墨的多个喷嘴，在各相邻喷嘴行的连接部中，两组预定数目的喷嘴沿与喷嘴行交叉的方向相互重叠，其中，

所述相邻喷嘴行的相对位置根据从位于所述连接部中的喷嘴喷出的墨的方向错误的量来设定。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，所述墨的方向错误的量与从所述连接部中的喷嘴喷出的墨着落于打印介质的着落位置的偏移量相对应。

3.根据权利要求2所述的喷墨打印头，其特征在于，当具有如下浓度的图像被打印时获得所述着落位置的偏移量，在所述浓度下，图像受所述连接部中的喷嘴喷出的墨的方向错误的量的影响大。

4.根据权利要求2所述的喷墨打印头，其特征在于，设定所述相邻喷嘴行的相对位置以减少从所述连接部中的所述重叠喷嘴喷出的墨的所述着落位置的偏移量。

5.根据权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，

所述相邻喷嘴行在各相邻基片中形成，以及

所述相邻喷嘴行的相对位置根据所述相邻基片的相对位置而设定。

6.一种喷墨打印装置，能使用喷墨打印头在打印介质上打印图像，该喷墨打印头包括以多行排列的可喷墨的多个喷嘴，在允许所述喷墨打印头喷墨的同时，所述喷墨打印头和所述打印介质沿与喷嘴行交叉的方向彼此相对移动，

其中，

使用根据权利要求1所述的喷墨打印头作为所述喷墨打印头，以及

所述喷墨打印装置还包括用于选择性地使用所述连接部中的重叠喷嘴的控制部件。

7.根据权利要求6所述的喷墨打印装置，其特征在于，

设定从所述相邻喷嘴行中的一喷嘴行的一端到另一端的方向为基准方向，所述控制部件控制所述重叠喷嘴，以使使用所述连接部中的所述喷嘴行中的一喷嘴行形成的点的打印密度沿所述基准方向逐渐减少，而使使用所述连接部中的另一喷嘴行形成的点的打印密度沿所述基准方向逐渐增加。

8.一种制造喷墨打印头的方法，该喷墨打印头包括以多行排列的可喷墨的多个喷嘴，在各相邻喷嘴行的连接部中，两组预定数量的喷嘴沿与喷嘴行交叉的方向相互重叠，其中，

所述相邻喷嘴行的相对位置根据从位于所述连接部中的喷嘴喷出的墨的方向错误的量来设定。

9.根据权利要求8所述的制造喷墨打印头的方法，其特征在于，

所述相邻喷嘴行的所述相对位置根据如下着落位置的偏移量来设定，所述着落位置是从所述连接部中的喷嘴喷出的墨着落于打印介质上的着落位置。

10.根据权利要求9所述的制造喷墨打印头的方法，其特征在于，

当具有如下浓度的图像被打印时获得所述着落位置的偏移量，在所述浓度下，图像受所述连接部中的喷嘴喷出的墨的方向错误的量的影响大。

11.根据权利要求9所述的制造喷墨打印头的方法，其特征在于，

设定所述相邻喷嘴行的相对位置以减少从所述连接部中的所述重叠喷嘴喷出的墨的着落位置的偏移量。

12.根据权利要求9所述的制造喷墨打印头的方法，其特征在于，

基于着落了所述墨的所述打印介质的光学浓度来检测所述着落位置的偏移量。

13.根据权利要求8所述的制造喷墨打印头的方法，其特征在于，

在各相邻基片中形成所述相邻喷嘴行，以及

所述相邻喷嘴行的相对位置根据所述相邻基片的相对位置而设定。

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