專利名稱：噴墨頭和噴墨打印機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴墨打印機的噴墨頭，特別是涉及在沿主掃描方向排列的多個噴嘴陣列分別沿副掃描方向排列多個墨水噴嘴的噴墨頭。
背景技術：
近年來，作為打印裝置，噴墨打印機廣泛地得到普及，并對其打印的高速化和高畫質化提出了要求。一般的噴墨打印機使噴墨頭沿主掃描方向移動，同時，使被打印媒體沿副掃描方向移動，由從噴墨頭噴射的墨水滴在被打印媒體形成點陣的圖像。
一般的噴墨頭沿副掃描方向將多個墨水噴嘴排列成噴嘴陣列，全色用的噴墨頭的分別噴射三原色的墨水滴的第1原色～第3原色的噴嘴陣列沿主掃描方向并列設置。這樣，噴墨頭雖可高速形成發色良好、高析像度的彩色圖像，但現在要求進一步的高畫質化。因此，作為打印高品質的圖像的裝置，提出對同色的墨水設置濃墨水和淡墨水的構成。另外，通過使墨水噴嘴小直徑化，可實現高畫質化，但如以高密度排列該噴嘴并準備多個，則打印速度比過去下降，并不理想。另外，由這樣的墨水滴量變化獲得的灰度表現多由與過去相同的噴嘴進行，但為了由相同噴嘴實現灰度，由于發熱元件和配線的布局產生的制約導致的排列密度的極限和小滴化的極限，難以使圖像品位為使用上述濃淡墨水的程度。
因此，通過使小液滴的排出量足夠地小和為了提高集成度而分別設置大滴排出噴嘴和小滴排出噴嘴，可使小液滴的排出量為所期望的程度。
本發明者發現，為了達到這樣的高析像度圖像，使上述大滴噴嘴與小滴噴嘴集成到1個基板上，但例如當小液滴的噴射量為2pl左右時，易于受到氣流的影響，存在擊中精度變差的傾向。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種噴墨頭，該噴墨頭通過考慮到該氣流的影響，對大滴噴嘴和小滴噴嘴進行配置，從而可減小小滴噴嘴的氣流的影響，形成高畫質的圖像。
本發明的噴墨頭在與沿副掃描方向移動的被打印媒體對峙的位置朝主掃描方向移動，當沿主掃描方向移動時，從任意的墨水噴嘴向上述被打印媒體噴射墨水滴；其特征在于具有多個第1噴嘴陣列和多個第2噴嘴陣列；該多個第1噴嘴陣列由排列于上述主掃描方向的噴射上述墨水滴的噴嘴構成；該多個第2噴嘴陣列由噴射比排列到上述主掃描方向的上述第1噴嘴陣列量少的上述墨水滴的噴嘴構成；在第2噴嘴陣列的兩側鄰接第1噴嘴陣列。
按照該噴嘴的排列，在本發明的噴墨頭中，減少少量噴嘴陣列的鄰噴嘴的氣流對墨水滴的影響。
圖1為示出本發明實施形式的噴墨頭的墨水噴嘴的圖案的平面圖。
圖2A和圖2B示出噴墨頭的內部構造，圖2A為硅基板的平面圖，圖2B為噴墨頭的縱斷正面圖。
圖3為示出噴墨頭安裝于噴墨頭本體的狀態的透視圖。
圖4為示出本發明實施形式的噴墨打印機的內部構造的透視圖。
圖5為示出在行走托架安裝墨水盒的狀態的分解透視圖。
圖6為示出由旋轉氣流回收墨水霧的狀態的模式圖。
圖7為示出第1變形例的噴墨頭的墨水噴嘴的圖案的平面圖。
圖8為示出第2變形例的噴墨頭的內部構造的縱斷正面圖。
具體實施例方式
(實施形式的構成)下面參照圖1～圖5說明本發明一實施形式。如圖1所示，本形式的噴墨頭100形成為與全色打印對應的往復類型，由分別沿副掃描方向排列的多個墨水噴嘴101構成的10列的噴嘴陣列102沿主掃描方向排列。
更為詳細地說，在本形式的噴墨頭100中，10列的噴嘴陣列102由分別噴射作為三原色的YMC(黃品紅青)色的墨水滴D-Y、M、C的噴嘴陣列102-Y、M、C構成，這些YMC用的噴嘴陣列102-Y、M、C以Y用為中心在主掃描方向上對稱地排列。
另外，在本形式的噴墨頭100中，10列的噴嘴陣列102由噴射規定的第1液量的墨水滴D-L的多個大量噴嘴陣列102-L、噴射比第1液量少的第2液量的墨水滴D-S的多個少量噴嘴陣列102-S構成。
例如，墨水滴D-L的第1液量由“5(plpico-liter)”構成，墨水滴D-S的第2液量由“(pl)”構成。這樣，為了在下面簡化說明，將第1液量稱為 “大量”，將第2液量稱為 “少量”。
更為具體地說，該C用和M用的噴嘴陣列102-C、M由大量噴嘴陣列102-CL、ML和少量噴嘴陣列102-CS、MS構成，但Y用的噴嘴陣列102-Y僅由少量噴嘴陣列102-YS構成。
這樣的噴嘴陣列102如上述那樣以Y用為中心在主掃描方向上對稱地排列，所以，本形式的噴墨頭100從主掃描方向的一方到另一方依次排列噴嘴陣列102-CL(1)、CS(1)、ML(1)、MS(1)、YL(1)、YL(2)、MS(2)、ML(2)、CS(2)、CL(2)。
為此，在本形式的噴墨頭100，使大量噴嘴陣列102-L位于主掃描方向上的移動方向的至少第1列，同時，少量噴嘴陣列102-S位于第2列。噴射大量的墨水滴D-L的墨水噴嘴101-L例如形成為直徑“16(μm)”的圓形，噴射少量墨水滴D-S的墨水噴嘴101-S例如形成為直徑“10(μm)”的圓形。
另外，YMC用的噴嘴陣列102-Y、M、C在主掃描方向上對稱地排列，但其墨水滴D為同色，在相同直徑的(圖中)左側與右側的噴嘴陣列102-(1)、(2)，墨水噴嘴101的排列的周期“T”相同，相位按半周期量“t(＝T/S)”相反。
在YMC中，使得對于MC為大小，對于Y僅為大，所以，與按濃淡形成圖像時相比，可減少液滴的打入量。特別是通過使小滴的滴量為1pl，即使在液滴量的不同最易于對畫質產生影響的場合，也可實現與濃淡使用時同等的畫質。
在本形式的噴墨頭100中，在各噴嘴陣列102按“600(dpi點/英寸)”排列，所以，在各噴嘴陣列102的墨水噴嘴101的排列周期“T”約為42(μm)。
另外，在本形式的噴墨頭100中，大量噴嘴陣列102-L的排列節距和少量噴嘴陣列102-S的排列節距為“1.376(mm)鄰接的同色的噴嘴陣列102的排列節距為“0.254(mm)此時，鄰接的同色的大量噴嘴陣列102-L和少量噴嘴陣列102-S間配置墨水供給口111。
即，與同一墨水供給口111對應的大量墨水噴嘴101-L和少量墨水噴嘴101-S相對主掃描方向按周期約“21(μm)”排列成交錯狀。另外，少量噴嘴陣列102-S的少量噴嘴101-S在主掃描方向的兩方向上夾持于大量墨水噴嘴101-L地配置。
本形式的噴墨頭100如圖2B所示那樣，具有孔板104和硅基板105，它們進行層疊。墨水噴嘴101形成于孔板104，對各鄰接的同色的噴嘴陣列102在孔板104的內部一體地連通。
硅基板105例如由<100>硅構成，如圖2A所示那樣，在其表面對各墨水噴嘴101的位置形成作為墨水噴射裝置的發熱元件107。該發熱元件107通過使墨水發泡，從墨水噴嘴101噴射墨水滴D。
但是，如上述那樣，在墨水噴嘴101存在大小，所以，在與大直徑的墨水噴嘴101-L對應的位置形成“26×26(μm)”的第1面積的發熱元件107-L，在與小直徑的墨水噴嘴101-S對應的位置形成“22×22(μm)”的第2面積的發熱元件107-S。
在這些發熱元件107的沿主掃描方向鄰接的位置形成驅動電路108，連接與該驅動電路108鄰接的發熱元件107。另外，在硅基板105的表面的副掃描方向的兩端近旁的位置形成多個連接端子109，在其連接端子109連接驅動電路108。
在硅基板105，對各鄰接的同色的噴嘴陣列102形成墨水供給通道111，所以，如圖2B所示那樣，該墨水供給通道111相同地連通到鄰接的同色的噴嘴陣列102。該墨水供給通道111由各向異性腐蝕形成于由<100>硅構成的硅基板105，所以，其斷面形狀為梯形。
如圖3和圖5所示，本形式的噴墨頭100作為噴墨打印機200的一部分形成，如圖4和圖5所示那樣，搭載于本形式的噴墨打印機200的行走托架201。
更為詳細地說，如圖3所示那樣，本形式的噴墨頭100安裝于墨水盒202，如圖5所示，該墨水盒202安裝于行走托架201。在行走托架201可自由裝拆地安裝YMC用的墨水盒202-Y、M、C，從這些墨水盒202-Y、M、C將YMC色的墨水分別供給到噴墨頭100的YMC用的噴嘴陣列102-Y、M、C。
另外，如圖4所示那樣，本形式的噴墨打印機200具有主掃描機構204和副掃描機構205，主掃描機構204可朝主掃描方向自由移動地支承行走托架201，副掃描機構205在與噴墨頭100對峙的位置使被打印媒體P朝副掃描方向移動。
另外，本形式的噴墨打印機200具有由微機和驅動電路等構成的統一控制電路(圖中未示出)，由該統一控制電路統一控制噴墨頭100、主掃描機構204、副掃描機構205的動作。
在上述那樣的構成中，本形式的噴墨打印機200可在被打印媒體P的表面形成彩色圖像。在該場合，由副掃描機構205使被打印媒體P在副掃描方向移動，同時，由主掃描機構204使噴墨頭100在主掃描方向往復移動。此時，從噴墨頭100的墨水噴嘴101將墨水滴D噴射到被打印媒體P，所以，該墨水滴D附著于被打印媒體P，從而形成點陣的彩色圖像。
本形式的噴墨打印機200可自由切換地設定多個動作模式，相應于其動作模式實施各種打印動作。例如，在作為其基本模式的高質量模式下，當噴墨頭100在主掃描方向上往復移動時，在其往路和復路雙方使所有噴嘴陣列102工作。
本形式的噴墨頭100如圖1所示那樣，在如上述那樣墨水滴D為同色、同徑的左側與右側的噴嘴陣列102-(1)、(2)，墨水噴嘴101的排列周期“T”相同，相位按半周期量“t”相反。為此，如上述那樣，通過同時使所有噴嘴陣列102工作，在副掃描方向上按周期“t”在被打印媒體P排列由墨水滴D形成的像素。
另外，本形式的噴墨打印機200通過調節YMC色的例素的密度仿真地形成二次色，但本形式的噴墨頭100選擇地噴射M色和C色的大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S。為此，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。
此時，在大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S的被打印媒體P上的點徑的值平均分別在約48μm以內和約36μm以內。
雖然Y色僅噴射少量的墨水滴D-S，但由于Y色接近被打印媒體P的白色，所以，需要形成大小的像素的必要性低。
當小量的墨水滴D-S實現更高畫質時，作為估計，點徑約20μm適當。這是因為，從像素分辨性的觀點考慮，在點徑約20μm達到下限。當假定打入到污點率約2％的紙面上時，這與噴射量約為約0.5pl相當。
另外，作為小的墨水滴D-S與大的墨水滴D-L的組合，大量為小量的2倍以上的整數倍對實現高灰度有利。
在多個動作模式中的、在高速模式下噴墨頭100沿主掃描方向往復移動時，在其往路和復路雙方僅大量噴嘴陣列102-L工作。在該場合，多個大量噴嘴陣列102-L最好不受到相互的墨水滴D的移動方向的氣流產生的干涉地分別增大噴嘴陣列間隔。即，作為與同一墨水供給通道111對應的大量噴嘴陣列102-L和少量噴嘴陣列102-S的配置順序，在主掃描方向前方側具有大量噴嘴陣列102-L的本形式較理想。
在這里，根據圖6說明氣流的影響。
在本形式的噴墨頭100中，如前面示出的那樣，大量噴嘴陣列102-L位于主掃描方向上的移動方向的第1列，同時，少量噴嘴陣列102-S位于第2列，大量噴嘴陣列102-L也位于主掃描方向的移動方向的第3列。即，第2列的少量噴嘴陣列102-S成為大量噴嘴陣列102-L位于主掃描方向的兩側的構成。
在這樣的構成中，如圖6所示那樣，在少量噴嘴陣列的兩側發生由大量噴嘴陣列產生的氣流。該氣流對少量噴嘴的噴射精度產生影響，但與在小量噴嘴存在的場合相比，如存在于兩側，則受到各氣流的影響，所以，小滴不在單側，作為圖像也穩定。
另外，在小滴噴射的場合，與大滴噴射相比，存在相對主滴的霧量增加的傾向，但在該小滴噴射時發生的浮游霧在小滴噴嘴的兩側的大滴噴嘴的氣流的影響下，也可如圖6所示那樣朝噴墨頭側移動。
在本實施形式中，由于成為在所有的少量噴嘴陣列的兩側配置大量噴嘴陣列的構成，所以，可進行高畫質的打印。
(實施形式的變形例)本發明不限于上述形式，在不脫離其要旨的范圍內容許各種變形。例如，在上述形式中，由于為對畫質影響小的Y色，所以，僅形成大量噴嘴陣列102-YL(1)、YL(2)，從而例示出簡化噴墨頭100的構造的場合，但如圖7例示的噴墨頭120那樣，也可在YMC用的全部形成大量噴嘴陣列102-L(1)、L(2)和少量噴嘴陣列102-S(1)、S(2)。
另外，在上述形式中，例示出在噴墨頭100形成YMC用的噴嘴陣列102的場合，另外，也可追加K(黑色)用的噴嘴陣列102，也可形成YMC以外的色用的噴嘴陣列102(都未示出)。
同樣，在上述形式中，例示出僅搭載噴墨打印機200的YMC用的噴墨頭100的場合，但也可搭載K用的噴墨頭，還可搭載YMC以外的顏色用的噴墨頭(都未在圖中示出)。
另外，在上述形式中，例示出當噴墨打印機200沿主掃描方向往復移動噴墨頭100時時常使所有噴嘴陣列102工作的場合，但例如在圖1中使噴墨頭100朝右側移動時，僅使右側的噴嘴陣列102-(1)工作，當朝左側移動時，也可僅使左側的噴嘴陣列102-(2)工作。
另外，在上述形式中，例示出在噴墨頭100沿主掃描方向對稱地排列噴嘴陣列102、在主掃描方向的往復移動雙方使噴墨頭100工作的場合，但例如也可僅在使圖1的右半部的構造的噴墨頭(圖中未示出)朝右側移動時工作。
另外，在上述形式中，例示出由各向異性腐蝕在<100>硅構成的硅基板105形成墨水供給通道111從而將其斷面形狀形成梯形的場合。然而，也可如圖8例示的噴墨頭130那樣，由各向異性腐蝕在<100>硅構成的硅基板131形成墨水供給通道132從而將其斷面形狀形成為直線狀。另外，也可由激光加工或噴砂而不是各向異性腐蝕形成墨水供給通道，從而與硅基板的面方位無關地將墨水供給通道形成為直線狀。
另外，在上述形式中，例示出為了噴射大小的墨水滴D而組合大小的噴嘴陣列102-L、S和大小的發熱元件107-L、S的場合，但并不是不可能例如在一定尺寸的噴嘴陣列102組合大小的發熱元件107-L、S或在大小的噴嘴陣列102組合一定尺寸的發熱元件107。
另外，在上述形式中，作為從墨水噴嘴101噴射墨水滴D的墨水噴射裝置例示出發熱元件107，但也可使其為振動元件(圖中未示出)。另外，在上述形式中，具體地例示出各種數值，但當然例示的數值可改變成多種。
如上述那樣，在本發明的噴墨頭中，通過在主掃描方向的移動方向上在少量噴嘴陣列的兩側配置大量噴嘴陣列，從而可在整體上使由氣流導致的墨水滴的噴射方向的偏向減輕，可減小從多個噴嘴陣列噴射的墨水滴的噴射位置的相對位移，提高打印圖像的畫質。
而且，本形式的噴墨頭100在形成彩色圖像時選擇地使用大量的墨水滴D-L和少量的墨水滴D-S，所以，可提高形成的圖像的二次色的像素的密度，其畫質良好。在由于為對畫質的影響少的Y色而僅形成大量噴嘴陣列102-YL(1)、YL(2)的場合，其構造簡單，可實現小型輕量化和生產率的提高。
另外，本形式的噴墨頭100各排列2列同色的噴嘴陣列102，但在該2列的同色的噴嘴陣列102分別共同地連通1個墨水供給通道111。為此，墨水供給通道111的個數被削減，噴墨頭100的構造簡單，生產率提高。
權利要求
1.一種噴墨頭，在與沿副掃描方向移動的被打印媒體對峙的位置朝主掃描方向移動，當沿主掃描方向移動時，從任意的墨水噴嘴向上述被打印媒體噴射墨水滴；其特征在于具有多個第1噴嘴陣列和多個第2噴嘴陣列；該多個第1噴嘴陣列由排列于上述主掃描方向的噴射上述墨水滴的噴嘴構成；該多個第2噴嘴陣列由噴射比排列到上述主掃描方向的上述第1噴嘴陣列量少的上述墨水滴的噴嘴構成；在第2噴嘴陣列的兩側鄰接第1噴嘴陣列。
2.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于上述鄰接的第1噴嘴陣列的至少一方噴射與第2噴嘴陣列不同的墨水。
3.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于上述第1和第2噴嘴陣列在主掃描方向上對稱地配置。
4.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于上述鄰接的第1和第2噴嘴陣列連通到共用的墨水供給口。
5.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于在主掃描方向上往復移動，在上述往復方向的兩方上述第1噴嘴陣列位于第1列，同時，上述第2噴嘴陣列位于第2列。
6.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于層疊至少形成有上述噴嘴陣列的孔板和至少形成有上述墨水供給通道的硅基板，上述硅基板由<110>硅構成。
7.一種噴墨打印機，具有記載于權利要求1的噴墨頭、在主掃描方向使上述噴墨頭移動的主掃描機構、在與上述噴墨頭對峙的位置使上述被打印媒體朝副掃描方向移動的副掃描機構、及統一控制電路，該統一控制電路對上述噴墨頭、上述主掃描機構、上述副掃描機構的動作進行統一控制。
8.一種噴墨頭，分別具有噴射黃品紅青色各墨水滴的噴嘴，在與朝副掃描方向移動的被打印媒體對峙的位置朝主掃描方向移動，當朝主掃描方向移動時，從任意的墨水噴嘴向上述被打印媒體噴射墨水滴；其特征在于具有多個第1噴嘴陣列和多個第2噴嘴陣列；該多個第1噴嘴陣列由排列于上述主掃描方向的噴射上述墨水滴的噴嘴構成；該多個第2噴嘴陣列由噴射比排列到上述主掃描方向的上述第1噴嘴陣列量少的上述墨水滴的噴嘴構成；上述青色用和品紅色用的噴嘴形成上述第1噴嘴陣列和上述第2噴嘴陣列，上述黃色用的噴嘴形成上述第1噴嘴陣列。
9.根據權利要求8所述的噴墨頭，其特征在于上述黃品紅青色用的噴嘴陣列以上述黃色用為中心在主掃描方向上對稱地配置。
10.根據權利要求8所述的噴墨頭，其特征在于對各鄰接的同色的噴嘴陣列共同連通墨水供給通道。
11.一種噴墨打印機，具有記載于權利要求8的噴墨頭、在主掃描方向使上述噴墨頭移動的主掃描機構、在與上述噴墨頭對峙的位置使上述被打印媒體朝副掃描方向移動的副掃描機構、及統一控制電路，該統一控制電路對上述噴墨頭、上述主掃描機構、上述副掃描機構的動作進行統一控制。
全文摘要
提供一種可以形成高畫質的彩色圖像的噴墨頭。由多個墨水噴嘴構成的多個噴嘴陣列由噴射大量的墨水滴的大量噴嘴陣列和噴射少量的墨水滴的少量噴嘴陣列構成。由在主掃描移動下相對作用的氣流使墨水滴的排出方向偏向，但該作用對少量的墨水滴影響較大。當從多個噴嘴陣列同時并列地噴射墨水滴時，在其噴射方向發生第2氣流，但這對上述第1氣流導致的墨水滴的偏向進行矯正地作用，該作用在噴墨頭的主掃描方向上越往外側越弱。然而，由于大量噴嘴陣列位于主掃描方向上的移動方向的第1列，少量噴嘴陣列位于第2列，所以，第1氣流導致的墨水滴的偏向整體平均地降低。
文檔編號B41J2/21GK1453130SQ031222
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月23日 優先權日2002年4月23日
發明者矢部賢治, 金子峰夫, 土井健, 平山信之, 及川真樹 申請人:佳能株式會社