專利名稱:噴墨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對記錄媒體噴出墨水，進行記錄的噴墨頭。
背景技術(shù)：
近年來，因為噴墨記錄裝置能容易地獲得高質(zhì)量的文字和圖象，所以特別是作為計算機輸出設(shè)備而被廣泛使用。其中，通過由噴嘴內(nèi)的墨水急速沸騰而產(chǎn)生的急劇壓力變化，來使墨水從噴嘴中噴出的起泡噴射方式，能容易地以簡單的結(jié)構(gòu)高密度地配置多個噴嘴，所以成為噴墨記錄裝置的主流。
而且，近年來伴隨著噴墨記錄裝置的普及，對其性能，特別是對圖象質(zhì)量和記錄速度的要求不斷提高。為了提高圖象質(zhì)量，縮小在記錄媒體(特別是記錄紙)上記錄的點直徑是很重要的，其要求與文字文書的情況相比，在以相片為代表的圖象的記錄的情況下特別顯著。例如，在記錄文字文書時，文字的美觀和小文字的析像所需要的析像度是從600dpi到1200dpi，噴出的液滴如果點直徑是80～90μm(如果用體積表示，則為30pl)，就足夠了。
對此，在進行圖象記錄時，例如為了能表現(xiàn)與氯化銀相片匹敵的平滑的層次，從1200dpi到2400dpi的析像度是必要的。當以這樣的析像度來進行記錄時，如果噴出液滴的點直徑是40μm(如果用體積表示，約為4pl)，則要求按照圖象濃度，分開使用染料濃度從1/4到1/6左右的不同的兩種墨水。但如果噴出的液滴點直徑縮小到20μm(如果用體積表示，約為05pl)左右，則用單一濃度的一種墨水就能同時滿足高濃度部的濃度和低濃度部的平滑度。這樣，為了獲得與氯化銀相片同樣的圖象質(zhì)量，就必須實現(xiàn)噴出液滴的小液滴化。
在噴出小液滴的結(jié)構(gòu)的噴墨頭中，有必要增加單位時間的液滴噴出次數(shù)，所以存在流過發(fā)熱體的電流量增大，到達發(fā)熱體的布線部的寄生電阻的壓降劇烈，噴出效率下降這一問題。為了防止它，使發(fā)熱體的電阻值增加來減少電流值的方法是有效的。作為手段，考慮使發(fā)熱體材料的電阻值增加，但是改變發(fā)熱體的材料，使電阻值增加是有限度的，另外，在使用新材料時也會產(chǎn)生需要充分驗證是否存在功能上問題的情況，所以很難實現(xiàn)。因此，通過把發(fā)熱體分割成多個、串聯(lián)連接來配置在墨水流道內(nèi)，就能實現(xiàn)高電阻化。
但是，我們知道象這樣把發(fā)熱體分割為多個來進行配置時，作為另外的問題而產(chǎn)生了新問題。
因為噴墨頭的結(jié)構(gòu)微細化，所以如圖10所示，由于在制造工序中產(chǎn)生偏移，設(shè)置在襯底1101上的發(fā)熱體1102的中心和設(shè)置在流道形成構(gòu)件1103上的噴出口1104的中心發(fā)生偏移。1105是墨水流道，1106是墨水供給路。
在以往單個發(fā)熱體的情況下，不太成問題，但是當把發(fā)熱體分割為多個來進行配置時，如果發(fā)熱體1102和噴出口1104的相對位置偏移，則如圖11所示，在記錄媒體上，噴在遠離主液滴的位置上，看來損害圖象質(zhì)量。特別是在比以往小的墨滴中，噴出方向的偏移對圖象產(chǎn)生的影響大，所以在比以往小的墨滴中，有必要使噴出方向的偏移難以發(fā)生。
本發(fā)明人查明該噴出方向偏移在多個發(fā)熱體中具有設(shè)置在相同流道內(nèi)的發(fā)熱體的電阻值和形狀偏移、膜厚等性能的微小偏移，根據(jù)噴出口的位置而容易受到該偏移影響的構(gòu)造，針對實現(xiàn)對發(fā)熱體適當?shù)膰姵隹诓季值慕Y(jié)構(gòu)進行了研究。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有串聯(lián)連接多個發(fā)熱體的構(gòu)成的、即使在噴出口的中心位置和壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置稍微出現(xiàn)偏移時也不會發(fā)生噴出方向偏移的情況，從而能高效地從噴出口噴出墨滴的噴墨頭。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的噴墨頭包括在表面上設(shè)置有用于使墨水中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的表面相對，用于噴出所述墨水的多個噴出口；分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道；通過產(chǎn)生所述氣泡而產(chǎn)生的壓力，從所述噴出口噴出所述墨水；在所述各墨水流道內(nèi)設(shè)置有多個所述發(fā)熱體；所述噴出口從由所述發(fā)熱體構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域的中心對于所述襯底的表面，配置在延法線方向延伸的延長線上；所述多個發(fā)熱體中配置為彼此的距離最遠的兩個發(fā)熱體的各自中心間的距離dhc設(shè)定為比所述噴出口的開口直徑do還大；所述多個發(fā)熱體串聯(lián)連接。
根據(jù)所述本發(fā)明的噴墨頭，即使噴出口的中心位置和壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置稍微偏移時，多個發(fā)熱體的發(fā)泡偏移的影響小，通過噴出口噴出的墨水液柱碰到噴出口的側(cè)壁面的可能性大大減小，在不發(fā)生噴出方向的偏移前提下，墨水的主液滴從噴出口噴出。另外，如果墨水液柱不碰到噴出口的側(cè)壁面，則主液滴從液柱分離的部分一定，所以能使主液滴的尺寸即主液滴落到記錄紙等上而形成的點的大小穩(wěn)定。
另外，通過采用由布線電串聯(lián)多個發(fā)熱體的結(jié)構(gòu)，這些發(fā)熱體與相同尺寸的一個發(fā)熱體相比，能獲得高電阻值，能降低所需的電流值。因此，即使在伴隨著噴出液滴的小液滴化，謀求噴出動作的高速化時，也能抑制流過發(fā)熱體的電流量增大，另外，能抑制到達發(fā)熱體的布線部的電阻引起的發(fā)熱和壓降、由于大電流流過布線部而產(chǎn)生的感應噪聲。
另外，當所述噴出口中心對于所述延長線的偏移量為derr時，通過采用使所述距離dhc、所述開口直徑do和所述偏移量derr滿足dhc＞do+derr×2這一關(guān)系的結(jié)構(gòu)，就不但能使主液滴和液柱的分離部分中產(chǎn)生的微小液滴噴在主液滴的落下位置，而且能使主液滴的落下位置穩(wěn)定，能使由置位的液滴形成的點的形狀和位置穩(wěn)定。
而且，設(shè)置在所述各墨水流道內(nèi)的所述多個發(fā)熱體中的至少兩個發(fā)熱體有關(guān)分隔所述各墨水流道的隔板間的方向，隔開某間隔dh h配置，有關(guān)所述多個發(fā)熱體中的所述隔板間的方向，彼此離開最遠而相鄰的兩個發(fā)熱體彼此的間隔dhh是所述各隔板和與所述各隔板分別相鄰的所述發(fā)熱體的間隔dhn的2倍以下，據(jù)此而防止殘留在墨水中的氣泡滯留在所述兩個發(fā)熱體彼此之間的區(qū)域中，從而進一步提高墨水噴出穩(wěn)定性。
另外，本發(fā)明的其他噴墨頭包括在表面上設(shè)置有用于使墨水中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的表面相對，用于噴出所述墨水的多個噴出口；和分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道；具有設(shè)置在所述襯底的表面上的流道形成構(gòu)件；通過產(chǎn)生所述氣泡而產(chǎn)生的壓力，從所述噴出口噴出所述墨水；在所述各墨水流道內(nèi)設(shè)置有多個所述發(fā)熱體；所述噴出口從由所述發(fā)熱體構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域?qū)τ谒鲆r底的表面，配置在延法線方向延伸的延長線上；在所述多個發(fā)熱體中，與向著所述壓力發(fā)生區(qū)域流過所述墨水流道內(nèi)的所述墨水的流動方向正交的、在分隔所述各墨水流道的隔板之間的方向上彼此相距最遠而配置的兩個發(fā)熱體的、有關(guān)所述墨水流方向的各中心線位于投影在所述壓力發(fā)生區(qū)域上的所述噴出口的外側(cè)；所述多個發(fā)熱體串聯(lián)連接。
根據(jù)所述本發(fā)明的噴墨頭，即使噴出口的中心位置與壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置稍微偏移時，由于所述兩個發(fā)熱體的由一方發(fā)熱體產(chǎn)生的液滴飛翔方向偏移與由另一方發(fā)熱體產(chǎn)生的液滴飛翔方向偏移彼此出現(xiàn)在相反的方向上，所以由一方發(fā)熱體產(chǎn)生的液滴飛翔方向偏移被由另一方發(fā)熱體產(chǎn)生的液滴飛翔方向偏移所抵消。因此，能減少液滴飛翔方向的偏移，能穩(wěn)定液滴的噴出方向。
另外，本發(fā)明的噴墨記錄頭，噴出墨水進行記錄，該噴墨記錄頭包括設(shè)置有用于使墨水產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的設(shè)置有所述發(fā)熱體的表面相對而設(shè)置的、用于通過由所述氣泡產(chǎn)生的壓力來噴出所述墨水的多個噴出口；分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道；
在所述各墨水流道內(nèi)隔開間隔設(shè)置有兩個相同尺寸的長方形的所述發(fā)熱體，使該兩個發(fā)熱體電串聯(lián)連接，并且使一方發(fā)熱體的短邊和另一方發(fā)熱體的短邊位于同一直線上；當把所述各個發(fā)熱體的中心線設(shè)為通過該發(fā)熱體的中心并與該發(fā)熱體的長邊平行的線時，所述噴出口被配置成在投影到上述襯底上時位于所述兩個發(fā)熱體的中心線之間。



下面簡要說明附圖。
圖1是表示本發(fā)明實施例1的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的透視俯視圖。
圖2A和2B是表示圖1所示噴墨頭中的噴出口中心位置從兩個發(fā)熱體中心位置偏移時的圖，圖2A是它的俯視圖，圖2B是它的剖視圖。
圖3是表示用從圖1所示噴墨頭噴出的液滴形成的點的形狀的圖。
圖4A和4B是表示本發(fā)明實施例2的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的圖，圖4A是它的俯視圖，圖4B是它的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明實施例3的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的透視俯視圖。
圖6A和6B是表示圖5所示的噴墨頭中的噴出口中心位置從兩個發(fā)熱體的對稱點位置偏移時的圖，圖6A是它的俯視圖，圖6B是它的剖視圖。
圖7A、7B和7C是模式地表示本發(fā)明實施例4的噴墨頭主要部分的圖，圖7A是它的俯視圖，圖7B是用于說明噴出口列的配置的圖，圖7C是它的剖視圖。
圖8A和8B是表示具有圖7所示噴墨頭的噴墨記錄盒的一例的圖。
圖9是表示能搭載本發(fā)明噴墨頭的記錄裝置的一例的概略構(gòu)成圖。
圖10A和10B是表示以往的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的透視俯視圖。
圖11是表示從以往噴墨頭中噴出的液滴形成的點的形狀的圖。
圖12是表示實施例的印字偏移分布的圖。
具體實施方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
(實施例1)圖1是表示本發(fā)明實施例1的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的透視俯視圖。
本實施例的噴墨頭具有在表面設(shè)置有多個發(fā)熱體2的襯底1和設(shè)置在襯底1上的流道形成構(gòu)件3。流道形成構(gòu)件3具有把多個發(fā)熱體2兩兩分隔的隔板3a和與襯底1相對的頂壁3b。隔板3a形成對由分隔的兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域供給墨水的多條墨水流道5。另外，在各墨水流道5中，從由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域的中心，在沿著對于該壓力發(fā)生區(qū)域表面的法線方向延伸的延長線上的頂壁3b上形成有噴出口4。各墨水流道5分別公共連通墨水供給路6，從未圖示的墨水容器等墨水供給部件發(fā)送給墨水供給路6的墨水從該墨水供給路6提供給各墨水流道5。
這樣，在本實施例中，在具有一個噴出口4的一個墨水流道5中分別配置了由2個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域，各壓力發(fā)生區(qū)域的兩個發(fā)熱體的中心間距dhc設(shè)定為大于噴出口4的開口直徑do。據(jù)此，即使噴出口4的中心位置如圖2A所示，在記錄頭的制造時，從發(fā)熱體2的中心位置偏移時，多個發(fā)熱體的發(fā)泡偏移的影響也小，如圖2B所示，液柱不會接觸噴出口4的側(cè)壁面，主液滴不會發(fā)生噴出方向的偏移，從噴出口4噴出。
另外，如果液柱不接觸噴出口4的側(cè)壁面，則主液滴從液柱分離的部分一定，所以能使主液滴的大小即主液滴噴在記錄紙上而形成的點的大小穩(wěn)定。
另外，如本實施例所示，在把噴出口4配置在由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心位置的幾乎正上方的結(jié)構(gòu)中，如圖2A和2B所示，因為噴出口4的中心從各發(fā)熱體2的中心位置偏移(即噴出口4的中心位于從各發(fā)熱體2中心的幾乎正上方偏移的位置)，所以由各發(fā)熱體生成的氣泡的中心遠離噴出口4的中心。因此，墨水流道5內(nèi)的墨水形成的液面的最靠近與外部氣體的界面的部分(噴出口4的中心部分)遠離氣泡最生長的部分(各發(fā)熱體2的中心的幾乎正上方部分)，所以氣泡與外部氣體連通的定時比發(fā)熱體2的中心與噴出口4的中心一致時晚。因此，容易形成特開平11-188870號公報中記載的在墨水流道5內(nèi)的外部氣體連通狀態(tài)。
如果在墨水流道5內(nèi)能形成外部氣體連通狀態(tài)，則如圖2B所示，能從兩個發(fā)熱體2之間形成通過噴出口4延伸的液柱。據(jù)此，能把主液滴的噴出方向限制在給定范圍內(nèi)，所以能使主液滴的噴出方向進一步穩(wěn)定。
作為本實施例的一個例子，噴出口4的開口直徑do為11μm，各發(fā)熱體2的寬度為12μm，長度為27μm，兩個發(fā)熱體2彼此的配置間隔dhh為3μm，兩個發(fā)熱體2的中心之間距離dhc為14μm。另外，墨水流道5的高度為13μm，流道形成構(gòu)件3的厚度(接觸襯底1的面和噴出口4開口的面之間的寬度)為25μm。
把采用這樣構(gòu)成的記錄頭配置在記錄頭的噴出口4開口的面離開記錄紙(未圖示)2mm的位置上，以15英寸(約38cm)/秒的速度一邊掃描，一邊使0.9μs的電流脈沖流過發(fā)熱體2，據(jù)此向記錄紙噴出了墨滴。使從由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心位置開始的噴出口4中心位置的相對位置偏移量derr不同的幾個噴墨頭進行了該動作。
而且，從噴在記錄紙上的墨滴分析了從由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心位置開始的噴出口4中心位置的相對位置偏移量derr和噴在記錄紙上的墨滴形狀的關(guān)系，如果位置偏移量derr為2μm以下，則成為圖3所示的沒有主液滴和液柱的分離部分中產(chǎn)生的微小液滴引起的衛(wèi)星點的良好點狀態(tài)，另外，幾乎沒有噴出方向的偏移。但是，如果位置偏移量derr超過2μm，則伴隨著位置偏移量derr的增大，漸漸衛(wèi)星點從主液滴的點分離開，并且液滴的落下位置(噴著位置)的偏移增大。
因此可知，兩個發(fā)熱體2的中心之間的距離dhc最好設(shè)定為比噴出口4的開口直徑do+(位置偏移量derr×2)大。
而且，如果在相鄰的發(fā)熱體2間構(gòu)成的非發(fā)熱部的區(qū)域過度寬，則殘留在墨水中的氣泡滯留在該區(qū)域中，該殘留氣泡吸收了發(fā)泡時產(chǎn)生的噴出壓力。為了防止它，非發(fā)熱部即兩個發(fā)熱體2彼此的間隔dhh最好在與各發(fā)熱體2與隔板3a相鄰的端部和隔板3a的間隔dhn的2倍以下。具體地說，當dhn為2μm左右時，最好dhh在4μm以下。在本實施例中，在圖12中說明噴出口徑不變而改變加熱器間距dhc時對印字的影響。圖12是印字偏移的分布，縱軸是噴墨頭數(shù)，橫軸是最大偏移量。從圖可知，dhc越小，由于由于對齊偏移的影響，偏移大的噴嘴增加。
通過檢查偏移、衛(wèi)星點等的給定圖案，判定了這些噴墨頭，印字合格率當dhc＝15時，為99％，當dhc＝13時，為95％，當dhc＝10.5時，為90％，當dhc＝9時，為85％。
從該結(jié)果也可知，本發(fā)明是非常有效的。
另外，本實施例的結(jié)構(gòu)為如上所述，用布線電串聯(lián)形成細長形狀的兩個發(fā)熱體2。據(jù)此，與圖10所示的面積比較大的發(fā)熱體相比，能獲得3.5為到6倍高的電阻值，必要的電流值為以往的約1/2。因此，即使伴隨著噴出液滴的小液滴化，謀求噴出動作的高速化，也能抑制流過發(fā)熱體2的電流量增大，另外，能抑制到達發(fā)熱體2的布線部的電阻引起的發(fā)熱和壓降、由于大電流流過布線部而發(fā)生的感應噪聲。
須指出的是，當伴隨著噴出液滴的小液滴化而謀求噴出動作的高速化時，從抑制電流量增加這一電要求和防止由于沸騰的氣泡因內(nèi)部的負壓而毀滅時產(chǎn)生的空蝕破壞使發(fā)熱體受到的沖擊的觀點出發(fā)，過去也提出了分割配置發(fā)熱體的提議。但是，本實施例配置在一個墨水流道5內(nèi)的多個發(fā)熱體2即多個壓力發(fā)生源對于噴出性能產(chǎn)生怎樣的影響的觀點出發(fā)，有關(guān)發(fā)熱體2、墨水流道5和噴出口4的最佳配置關(guān)系進行了研究，這樣的例子在過去從未提出過。
(實施例2)圖4A和4B是表示本發(fā)明實施例2的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的圖，圖4A是它的俯視圖，圖4B是它的剖視圖。
如圖4A所示，本實施例的噴墨頭在一個墨水流道5內(nèi)設(shè)置有4個發(fā)熱體2為一組的壓力發(fā)生區(qū)域。這些發(fā)熱體2當墨水流道5內(nèi)的墨水流方向為X方向，與它正交的方向為Y方向時，在X方向、Y方向各配置了2個。另外，這些發(fā)熱體2通過布線電串聯(lián)連接。噴出口4配置在從由四個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心對沿著對該壓力發(fā)生區(qū)域表面的法線方向延伸的延長線上。
即使在本實施例中，也與實施例1一樣，相鄰的發(fā)熱體2彼此的中心間距dhc設(shè)定為比噴出口4的開口直徑do+(位置偏移量derr×2)大，發(fā)熱體2彼此間隔dhh設(shè)置為各發(fā)熱體2的與隔板3a相鄰的端部與隔板3a的間隔dhn的2倍以下。
根據(jù)本實施例的結(jié)構(gòu)，對于壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置的噴出口4中心位置不僅在Y方向，在X方向偏移時，液柱不會接觸噴出口4的側(cè)壁面，所以主液滴不發(fā)生噴出方向的偏移，從噴出口4噴出，能使主液滴的尺寸即主液滴落到記錄紙等上而形成的點的大小穩(wěn)定。
這樣，實施例1的結(jié)構(gòu)是噴出口4中心位置對于由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心位置在Y方向偏移時發(fā)揮了該效果，而本實施例不僅是在Y方向，在X方向偏移時也發(fā)揮了該效果，所以能進一步穩(wěn)定地進行液滴的噴出。
須指出的是，本發(fā)明的噴墨頭并非只適用于如實施例1和實施例2那樣在一個墨水流道5內(nèi)設(shè)置有2個或4個發(fā)熱體2的情況，而是能適用所有在一個墨水流道5內(nèi)設(shè)置有2個以上發(fā)熱體的情況。
此時，所述的距離dhc定義為“多個發(fā)熱體中的被配置為彼此間的距離最遠的兩個發(fā)熱體各自的中心之間的距離”，另外，所述間隔dhh定義為“多個發(fā)熱體中的、有關(guān)分隔墨水流道的隔板間的方向，彼此最為遠離而相鄰的2個發(fā)熱體彼此的間隔”(實施例3)圖5是表示本發(fā)明實施例3的噴墨頭中的墨水流道、發(fā)熱體和噴出口的配置關(guān)系的透視俯視圖。
實施例3的噴墨頭也與實施例1同樣，在一個墨水流道5內(nèi)配置了兩個細長形狀的發(fā)熱體。記錄頭的其他結(jié)構(gòu)也與實施例1同樣。
在本實施例中，各發(fā)熱體2的寬度為11μm，長度為27μm，兩個發(fā)熱體2彼此的間隔dhh為4μm，兩個發(fā)熱體2的中心之間的距離dhc為15μm。另外，噴出口4的開口直徑do為10.5μm，從襯底1的上表面到噴出口4的開口面的高度OH為40μm。
這樣，在噴出口4的開口面和襯底1的表面比較遠離的結(jié)構(gòu)中，在發(fā)熱體2上沸騰的氣泡不與外界氣體連通而再次凝結(jié)液化。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，液滴的終端不會象發(fā)熱體2上沸騰的氣泡與外界氣體連通的結(jié)構(gòu)那樣附著在噴出口4的壁面上，所以由該終端部分構(gòu)成的微小液滴難以向與主液滴不同的方向飛翔。
但是，如圖6A、6B所示，當噴出口4的中心位置從由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置偏移時，液滴的噴出方向容易受基于一方發(fā)熱體2的氣泡影響，容易在飛翔方向上產(chǎn)生偏移。在此，圖6A和6B是表示圖5所示噴墨頭中的噴出口中心位置從兩個發(fā)熱體的對稱點位置偏移時的圖，圖6A是它的俯視圖，圖6B是它的剖視圖。
如上所述，由于噴出口4的中心位置從由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心位置偏移而使液滴的飛翔方向上產(chǎn)生偏移的事實由于以下兩個原因，例如在要噴出5pl以下的比較小的液滴時，特別容易發(fā)生。
作為第一要因，為了噴出小液滴，有必要縮小噴出口4，但是據(jù)此，包含噴出口4的筒部的流體阻力增加，所以噴出速度下降，液滴的噴出動作變得不穩(wěn)定。作為防止它的方法，考慮到縮短襯底1到噴出口4的開口面的距離，降低筒部的流道阻力。但是，根據(jù)該方法，包含噴出口4的筒部具有的墨水整流作用下降，從噴出口4噴出的液滴容易直接受到基于一方發(fā)熱體2的氣泡的影響，所以在液滴的飛翔方向上的偏移反而增大。
作為第二要因，為了噴出小液滴的最好的發(fā)熱體尺寸比為了噴出大液滴的最好的發(fā)熱體尺寸小，而且，當把某尺寸的發(fā)熱體分割為多個時，各發(fā)熱體尺寸會進一步減小，所以沸騰后的發(fā)熱體附近的墨水的運動中，容易產(chǎn)生基于相對于發(fā)熱體位置的差。當發(fā)熱體比較大時，即使相對于發(fā)熱體的位置稍微不同，也不會太影響發(fā)熱體附近墨水的運動，但是基于相對于發(fā)熱體位置的不同的影響伴隨著發(fā)熱體的減小而相對增大。因此，如果縮小一個發(fā)熱體的尺寸，則液滴的噴出動作容易變得不均勻。
圖5所示本實施例的噴墨頭是著眼于這點而形成的，兩個發(fā)熱體2的中心間距為dhc，兩個發(fā)熱體2沿墨水流方向即X方向的各中心線與投影在由這兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域之上的噴出口4隔開間隙且位于噴出口4的外側(cè)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由一方的發(fā)熱體2能產(chǎn)生的液滴飛翔方向的偏移與由另一方的發(fā)熱體2能產(chǎn)生的液滴飛翔方向的偏移抵消。因此，能減少液滴飛翔方向的偏移，能穩(wěn)定液滴的噴出方向。
須指出的是，即使是在噴出口4中心位置從由兩個發(fā)熱體2構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域中心位置上偏移時，只要兩個發(fā)熱體2的各自的中心線與投影在這兩個發(fā)熱體2上的噴出口4隔開間隙而位于噴出口4的外側(cè)，就能獲得抵消液滴飛翔方向偏移的作用。
(實施例4)圖7A、7B和7C是模式地表示本發(fā)明實施例4的噴墨頭主要部分的圖，圖7A是它的俯視圖，圖7B是用于說明噴出口列的配置的圖，圖7C是它的剖視圖。
如圖7C所示，本實施例的記錄頭300具有包含作為能量轉(zhuǎn)換元件的發(fā)熱電阻元件15a、15b的襯底17、形成噴出口31和向噴出口31供給墨水的墨水流道30的孔板16。
在本實施例中，襯底17由面方位<100>的單晶硅形成，在它的上表面(與孔板16的連接面)上，使用半導體工藝形成有發(fā)熱電阻元件15a和15b、用于驅(qū)動這些發(fā)熱電阻元件15a和15b的由驅(qū)動晶體管等構(gòu)成的驅(qū)動電路33、與后面描述的布線板連接的接觸焊盤19、以及連接驅(qū)動電路33和接觸焊盤19的布線18等。另外，在襯底17上設(shè)置有上述的驅(qū)動電路33、發(fā)熱電阻元件15a和15b、布線18和接觸焊盤19的區(qū)域以外的區(qū)域中，設(shè)置有5個通過各向異性蝕刻而形成的貫通口，這些貫通口分別形成有用于分別向后面描述的噴出口列21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b供給液體的墨水供給口32。須指出的是，圖7A模式地表示安裝了對襯底17近似透明的孔板16的狀態(tài)，省略了對上述墨水供給口32的描繪。
噴出口列21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b分別與墨水供給口32連通的彼此形成組，構(gòu)成5個噴出口列組21、22、23、24、25。在這些噴出口列組中，對噴出口列組21、25供給青色(C)墨水，對噴出口列組22、24供給品紅(M)色墨水，對噴出口列組23供給了黃色(Y)墨水。另外，在各噴出口列組中，如圖7B所示，相鄰的噴出口列，例如有關(guān)噴出口列組23，在排列方向彼此只偏移ta。
設(shè)置在該襯底17上的孔板16由感光性環(huán)氧樹脂形成，例如通過特開昭62-264957號中描述的工序，對應所述的發(fā)熱電阻元件15a和15b而形成有噴出口31和液體流道30。在此，如特開平9-11479號公報所述，在硅襯底17上形成有氧化硅膜或氮化硅膜(未圖示)后，形成具有噴出口31和液體流道30的孔板16，通過用所述的各向異性蝕刻除去形成墨水供給口32的部分的氧化硅膜或氮化硅膜來制作上述記錄頭的方法在以低價制作精密記錄頭時比較合適。
圖8A和8B是表示具有圖7A、7B和7C所示的噴墨頭的噴墨記錄盒的一例的圖。
具有所述襯底17和孔板16的記錄頭300利用由于發(fā)熱電阻元件15a和15b作用的熱能引起的膜狀沸騰而產(chǎn)生的氣泡壓力，從噴出口31噴出墨水等液體來進行記錄。如圖8A所示，記錄頭300固定在向上述的墨水供給口32供給墨水的墨水流道形成構(gòu)件12上，當通過把接觸焊盤19與布線板13連接，設(shè)置在該布線板13上的電連接部11連接了后面描述的記錄裝置的電連接部時，能從記錄裝置接收驅(qū)動信號等。
在墨水流道形成構(gòu)件12中，除了能噴出上述Y、M、C各墨水的記錄頭300外，固定著具有用于噴出黑墨水(Bk)的噴出口列40、41的記錄頭400，組合它們，就形成了能噴出4色墨水的記錄頭盒100。
圖8B和8C是表示具有上述記錄頭300的記錄頭盒100的一例的立體圖。如圖8C所示，該記錄頭盒100具有用于保持向上述墨水流道形成構(gòu)件12供給墨水的墨水容器200Y、200M、200C、200Bk的容器支架150。
如果再參照圖7，則本實施例的記錄頭300在一塊襯底17上構(gòu)成10列噴出口列，在襯底上形成5個槽狀墨水供給口32，各噴出口列組的各噴出口列沿著墨水供給口32的長度方向，在兩側(cè)各配置了一個。
從各墨水容器200Y～200Bk經(jīng)由墨水流道形成構(gòu)件12導入各墨水供給口32的墨水從襯底17的背面一側(cè)向表面一側(cè)供給，通過形成在襯底17表面上的墨水流道30，導入噴出口31內(nèi)。然后，該墨水被設(shè)置在襯底17表面的各噴出口31附近的發(fā)熱電阻元件15a和15b加熱沸騰，通過由此產(chǎn)生的氣泡的壓力，從噴出口31噴出。
如上所述，對各墨水供給口32，從圖7B的左側(cè)開始按順序分別供給青色(C)墨水、品紅(M)色墨水、黃色(Y)、品紅(M)色墨水、青色(C)墨水，因此，成為噴出青色墨水的4列噴出口列21a、21b、25a、25b、噴出品紅色墨水的4列噴出口列22a、22b、24a、24b、噴出黃色墨水的2列噴出口列23a、23b。當記錄頭300在圖7A的箭頭的左方向掃描時，從噴出口列組21、22、23噴出墨水，進行記錄，當在右方向掃描時，從噴出口列組25、24、23噴出墨水，進行記錄。通過采用向各噴出口列供給各色墨水的結(jié)構(gòu)，即使在一邊使記錄頭300向圖7A的箭頭的任意方向移動，一邊進行記錄時(雙向記錄)，在向前往方向的移動時和向返回方向的移動時，記錄媒體上的墨水的重疊順序是相同的，所以能高速地記錄無顏色不均勻的高圖象質(zhì)量的圖象。
本實施例的記錄頭300的噴出青色墨水的噴出口列組21、25和噴出品紅色墨水的噴出口列組22、24分別由噴出的液滴尺寸不同的噴出口組成的兩列噴出口列構(gòu)成。即噴出青色墨水的噴出口列組21、25分別由噴出比較大液滴的噴出口組成的噴出口列21a、25a和噴出比較小液滴的噴出口組成的噴出口列21b、25b構(gòu)成。另外，噴出品紅色墨水的噴出口列組22、24分別由噴出比較大液滴的噴出口組成的噴出口列22a、24a和噴出比較小液滴的噴出口組成的噴出口列22b、24b構(gòu)成。
對應于此，在噴出比較大液滴的噴出口列21a、22a、23a、24a的各噴出口內(nèi)設(shè)置有比較大的發(fā)熱電阻元件15a，在噴出比較小液滴的噴出口列21b、22b、23b、24b的各噴出口內(nèi)設(shè)置有比較小的發(fā)熱電阻元件15b。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，分開使用記錄中使用的噴出口，使用噴出比較小液滴的噴出口31b記錄要求記錄圖象的高精細記錄的部分，使用噴出比較大液滴的噴出口31a記錄此外的部分，據(jù)此，不但能維持記錄動作的高速性，而且能進行高圖象質(zhì)量的記錄。為了最平衡地使高圖象質(zhì)量性和高速性成立，最好把從噴出比較大液滴的噴出口列21a、22a、23a、24a的各噴出口噴出的液滴量(尺寸)和噴出比較小液滴的噴出口列21b、22b、23b、24b的各噴出口噴出的液滴量(尺寸)的比設(shè)定為2∶1或以上。
另外，噴出黃色墨水的噴出口列組23由噴出比較大液滴的噴出口組成的兩列噴出口列23a構(gòu)成，在各噴出口列23a的各噴出口內(nèi)，設(shè)置有與噴出口列21a、22a、23a、24a、25a中使用的相同的比較大的發(fā)熱電阻元件15a。
在本實施例中，噴出比較大液滴的噴出口列21a～25a的各噴出口31a形成墨水流道30內(nèi)的墨水流方向的直徑19.5μm、與它正交方向的直徑12μm的橢圓形，噴出比較小液滴的噴出口列21b～25b的各噴出口31b形成直徑11μm的圓型。在設(shè)置有噴出比較大液滴的噴出口31a的墨水流道30內(nèi)，彼此隔開4μm的間隔，配置有寬度12μm、長度28μm的兩個發(fā)熱電阻元件15a。而在設(shè)置有噴出比較小液滴的噴出口31b的墨水流道30內(nèi)，彼此隔開3μm的間隔，配置了寬度12μm、長度27μm的兩個發(fā)熱電阻元件15b。須指出的是，流道形成構(gòu)件(孔板16)的厚度是25μm，有關(guān)任意的噴出口31a、31b，流道的高度(從襯底表面到噴出口的開口面的高度)都形成13μm。
這樣構(gòu)成的記錄頭300從噴出比較大液滴的噴出口31a穩(wěn)定地噴出約5pl的液滴，從噴出比較小液滴的噴出口31b穩(wěn)定地噴出約2.5pl的液滴，所以能獲得優(yōu)異的落下精度，通過點形狀能獲得高圖象質(zhì)量的圖象。
須指出的是，在本實施例1中說明了最佳的結(jié)構(gòu)，但是有關(guān)從各墨水供給口32供給的墨水種類、墨水供給口32、噴出口列的數(shù)量并不局限于以上所述的結(jié)構(gòu)，而是可以進行適當變更。
(其他實施例)最后，參照圖9說明能搭載所述各實施例中說明的噴墨頭、或記錄頭盒的記錄裝置。圖9是表示能搭載本發(fā)明噴墨頭的記錄裝置的一例的概略構(gòu)成圖。
如圖9所示，記錄頭盒100可更換地搭載在滑架102上。記錄頭盒100具有記錄頭部件和墨水容器，另外，設(shè)置有用于授受用來驅(qū)動頭部的信號等的連接器(未圖示)。
記錄頭盒100定位并可交換地搭載在滑架102上，在滑架102上設(shè)置有用于通過所述連接器向各頭部傳遞驅(qū)動信號的電連接部。
滑架102沿著在主掃描方向(圖示箭頭方向)延伸、配置在裝置主體上的導軸被引導支撐為可往返移動。而且，由主掃描電動機104，通過電動機皮帶輪105、從動滑輪106、定時帶107等驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動了滑架102，并且控制了它的位置和移動。另外，原位置傳感器130設(shè)置在滑架102上。據(jù)此，滑架102上的原位置傳感器130檢測通過遮蔽板136的位置，能知道滑架102配置在原位置。
驅(qū)動供紙電動機135，通過傳動裝置使傳動輥131旋轉(zhuǎn)，從自動薄板供給器132把記錄用紙和塑料薄板等記錄媒體108一張一張分開供給。通過輸送輥109的旋轉(zhuǎn)，通過與記錄頭盒100的噴出口面相對的位置(打印部)，輸送記錄媒體108(副掃描)。此時，在記錄媒體108的輸送方向頂端部通過了紙端傳感器133的時刻，進行了是否實際供給了記錄媒體108的判定和供紙時的露頭位置的確定。另外，紙端傳感器133檢測記錄媒體108的后端實際在哪里，用于從實際的后端最終查出現(xiàn)在的記錄位置。
須指出的是，為了在打印部形成平坦的打印面，記錄媒體108的背面由壓紙卷筒(未圖示)支撐。此時，搭載在滑架102上的記錄頭盒100的噴出面從滑架102向下方突出，保持為與記錄媒體108平行。
記錄頭盒100搭載在滑架102上，使噴出口列的排列方向為與上述滑架102的掃描方向交叉的方向，重復一邊從這些噴出口列噴出墨水、一邊使記錄頭盒100掃描、在主掃描方向進行記錄的動作、和通過輸送輥109把記錄媒體108在副掃描方向只輸送1主掃描部分的記錄寬度的動作，對記錄媒體108進行記錄。
綜上所述，在本發(fā)明的噴墨頭中，把設(shè)置在各墨水流道內(nèi)的多個發(fā)熱體中的彼此配置得最遠的2個發(fā)熱體的各自的中心間距dhc設(shè)定為比噴出口的開口直徑do更大，所以即使噴出口的中心位置和壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置稍微偏移，通過噴出口噴出的墨水液柱也不會接觸噴出口的側(cè)壁面，所以不會發(fā)生噴出方向的偏移而從噴出口噴出墨滴。另外，通過采用由布線來電串聯(lián)多個發(fā)熱體的結(jié)構(gòu)，就能獲得比與多個發(fā)熱體尺寸相同的一個發(fā)熱體更高的電阻值，從而能降低所需的電流值，所以能提高噴墨頭的噴出效率。
另外，在本發(fā)明的其他噴墨頭中，因為設(shè)置在各墨水流道內(nèi)的多個發(fā)熱體中的、與向壓力發(fā)生區(qū)域流動墨水流方向正交的、在分隔各墨水流道的隔板之間方向上彼此配置得最遠的兩個發(fā)熱體的有關(guān)墨水流方向的各自的中心線，位于在壓力發(fā)生區(qū)域上投影的噴出口外側(cè)，所以即使噴出口的中心位置和壓力發(fā)生區(qū)域的中心位置稍微發(fā)生偏移，也會因一方發(fā)熱體產(chǎn)生的液滴的飛翔方向偏移被另一方發(fā)熱體產(chǎn)生的液滴的飛翔方向偏移所抵消，而使液滴飛翔方向的偏移減少，從而能穩(wěn)定液滴的噴出方向。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭，包括在表面上設(shè)置有用于使墨水產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的表面相對，用于噴出所述墨水的多個噴出口；和分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道；通過產(chǎn)生所述氣泡，利用產(chǎn)生的壓力從所述噴出口噴出所述墨水；其特征在于在所述各墨水流道內(nèi)設(shè)置有多個所述發(fā)熱體，所述多個發(fā)熱體串聯(lián)連接，所述噴出口被配置在從由所述多個發(fā)熱體構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域的中心相對于所述襯底的表面向法線方向延伸的延長線上；所述多個發(fā)熱體中的被配置為彼此間的距離最遠的兩個發(fā)熱體各自的中心之間的距離dhc被設(shè)定為比所述噴出口的開口直徑do還大。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的噴墨頭，其特征在于當把所述噴出口中心相對于所述延長線的偏移量設(shè)為derr時，所述距離dhc、所述開口直徑do和所述偏移量derr滿足dhc＞do+derr×2的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的噴墨頭，其特征在于設(shè)置在所述各墨水流道內(nèi)的所述多個發(fā)熱體中的至少兩個發(fā)熱體，在分隔所述各墨水流道的隔板之間的方向上隔開間隔dhh而配置，在所述多個發(fā)熱體中的所述隔板之間的方向上彼此離開最遠而相鄰的兩個發(fā)熱體彼此的間隔dhh是所述各隔板和與所述各隔板分別相鄰的所述發(fā)熱體的間隔dhn的2倍以下。
4.一種噴墨頭，包括在表面上設(shè)置有用于使墨水產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的表面相對，用于噴出所述墨水的多個噴出口；和分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道；具有設(shè)置在所述襯底的表面上的流道形成構(gòu)件；通過產(chǎn)生所述氣泡，利用產(chǎn)生的壓力從所述噴出口噴出所述墨水；其特征在于在所述各墨水流道內(nèi)設(shè)置有多個所述發(fā)熱體，所述多個發(fā)熱體串聯(lián)連接；所述噴出口配置在從由所述多個發(fā)熱體構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域相對于所述襯底的表面向法線方向延伸的延長線上；在所述多個發(fā)熱體中，與在所述墨水流道內(nèi)向著所述壓力發(fā)生區(qū)域流動的所述墨水的流動方向正交的、在分隔所述各墨水流道的隔板之間的方向上彼此相距最遠而配置的兩個發(fā)熱體的、有關(guān)所述墨水流方向的各自的中心線，位于投影在所述壓力發(fā)生區(qū)域上的所述噴出口的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的噴墨頭，其特征在于所述氣泡不通過所述噴出口與外部氣體連通而消泡。
6.一種噴墨記錄頭，噴出墨水來進行記錄，該噴墨記錄頭包括設(shè)置有用于使墨水產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的設(shè)置有所述發(fā)熱體的表面相對而設(shè)置的、用于通過由所述氣泡產(chǎn)生的壓力來噴出所述墨水的多個噴出口；分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道；其特征在于在所述各墨水流道內(nèi)隔開間隔設(shè)置有兩個相同尺寸的長方形的所述發(fā)熱體，使該兩個發(fā)熱體電串聯(lián)連接，并且使一方發(fā)熱體的短邊和另一方發(fā)熱體的短邊位于同一直線上；當把所述各個發(fā)熱體的中心線設(shè)為通過該發(fā)熱體的中心并與該發(fā)熱體的長邊平行的線時，所述噴出口被配置成在投影到上述襯底上時位于所述兩個發(fā)熱體的中心線之間。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種噴墨頭，包括在表面上設(shè)置了用于使墨水中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱體的襯底；與所述襯底的表面相對，用于噴出所述墨水的多個噴出口；分別連通該多個噴出口，供給所述墨水的多條墨水流道。在所述各墨水流道內(nèi)設(shè)置有多個所述發(fā)熱體，所述噴出口相對于所述襯底的表面，配置在從由所述發(fā)熱體構(gòu)成的壓力發(fā)生區(qū)域的中心向法線方向延伸的延長線上。所述多個發(fā)熱體中配置為彼此的距離最遠的兩個發(fā)熱體的各自的中心間的距離dhc被設(shè)定為比所述噴出口的開口直徑do還大。在所述噴墨頭中，即使所噴出口中心位置和壓力發(fā)生區(qū)域中心位置稍微偏移，墨水的主液滴也不會發(fā)生噴出方向的偏移而從噴出口噴出。
文檔編號B41J2/135GKCN1238194SQ03122242
公開日2006年1月25日 申請日期2003年4月23日
發(fā)明者金子峰夫, 土井健, 佃圭一郎, 及川真樹, 矢部賢治 申請人:佳能株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan