液体喷射头的制作方法

专利名称：液体喷射头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体喷射头，该液体喷射头通过将液体喷射到打印介质上而进行 打印。
背景技术：
近年来，在打印设备中大量地采用作为主要的打印方法之一的喷墨方法。液体喷 射头形式的打印头不需要接触片材或其他打印介质而进行打印的能力、改变颜色的容易性 和低噪音被视为喷墨方法的一些优点。然而，一般地，在基于喷墨打印方法的喷墨打印设备 中，随着环境温度的降低，用于打印的墨的粘稠度增加。为此，在喷墨打印设备处于极端低 温的环境的情况下，诸如从打印头中喷射的墨量减小(喷射量波动)和正常的喷墨无法实 现(非正常喷射)等现象增多。在此情况下，伴随着喷射量的波动，在打印得到的图像上经 常看见由于密度不均勻或非正常喷射而形成的不合要求的墨点等。在此情况下，存在打印 品质下降的可能性。为了避免此种喷射量波动和非正常喷射的发生，在传统的喷墨打印设 备中，在打印操作之前或在打印操作过程中进行加热控制，从而使得打印头的温度落在规 定的范围内。作为实现该加热控制的一种方法，在打印头中提供了用于加热喷墨打印头的 热生成元件(下文称为“预加热用加热器”或“副加热器(sub-heater)”)。因此，在低温环 境下，通过驱动副加热器而调节喷墨打印头的温度和喷墨打印头内部的墨的温度。喷墨打 印头温度的调节使得可以以此方式稳定从喷墨打印头中喷射出的墨量。在日本特开2006-224444号公报中公开了带有副加热器的喷墨打印设备的一个 示例，其中副加热器用作用于控制打印头的温度的预加热器。根据在日本特开2006-224444 号公报中公开的喷墨打印设备，在至少具有2个墨喷射量不同的喷嘴列的喷墨打印头中， 温度调节用副加热器被配置成靠近具有较小的墨喷射量的喷嘴列。因此，可以更加灵敏地 控制具有较小的墨喷射量的喷嘴列和该喷嘴列的周围的温度，此外，在不需要特别地增加 副加热器的个数的情况下，可以避免由于墨的粘稠度等的增加而造成的墨喷射量的大幅度 波动。然而，在日本特开2006-224444号公报中公开的副加热器被配置在打印头中的情 况下，副加热器被配置在与基板上的墨供给口分开的位置处。结果，施加到收纳于墨供给口 内部的墨的热量可能不充足。由于打印开始时墨温度低并且喷射的墨的粘稠度高，结果可 能发生非正常喷射。此外，为了充分地提高墨的温度而长时间地进行加热的情况可能使得 总的打印时间增加。

发明内容
因此，考虑到上述的问题，本发明意图提供一种液体喷射打印头，通过对收纳于液 体供给口中的液体进行有效的预加热，该液体喷射打印头能够在打印时很好地保持墨的特 性。根据本发明的第一方面，提供一种液体喷射头，所述液体喷射头包括液体喷射头基板，所述液体喷射头基板具有正面，所述正面具有用于产生从喷射口喷射出液体用的能 量的多个打印元件，并且该液体喷射头基板设有贯通所述正面和背面而用于供给液体的供 给口 ；和流路形成构件，所述流路形成构件具有将所述供给口与多个所述喷射口中的每一 个喷射口连通的多个液体流路壁，并且通过将所述流路形成构件附着连接到所述液体喷射 头基板而形成流路，其中，当从与所述正面垂直的方向观察时，能够加热多个所述流路内部 的液体的预加热元件以包围所述供给口的方式被设置在多个所述打印元件和所述供给口 之间。根据本发明的第二方面，提供一种液体喷射头，所述液体喷射头包括液体喷射头 基板，所述液体喷射头基板具有正面，所述正面具有用于产生从第一喷射口喷射出液体用 的能量的多个第一打印元件和用于产生从第二喷射口喷射出液体用的能量的多个第二打 印元件，并且所述液体喷射头基板设有贯通所述正面和背面而用于供给液体的供给口 ；流 路形成构件，所述流路形成构件具有将所述供给口与多个所述第一喷射口和多个所述第二 喷射口中的每一个喷射口连通的多个液体流路壁，并且通过将所述流路形成构件附着连接 到所述液体喷射头基板而形成流路；以及预加热元件，以包围所述供给口的方式设置所述 预加热元件；其中，多个所述第一打印元件被设置在所述预加热元件和所述液体供给口之 间，多个所述第二打印元件被设置在比所述预加热元件离所述供给口远的位置。根据本发明的液体喷射头，因为可以有效地加热收纳于液体供给口内部的液体， 所以在打印时能够在合适的温度下将液体供给口内部的液体供给到喷射口，并且从该喷射 口中喷射出液体。因此，能够很好地保持打印图像的品质。通过下面(参照附图)对示例性实施方式的详细说明，本发明的其它特征将变得 明显。


图1是装配有本发明的第一实施方式的打印头的喷墨打印设备的示意立体图；图2是装配在图1的喷墨打印设备中的打印头的立体图，其中该打印头的一部分 被断裂；图3是用于说明图2的打印头中的配线结构的说明图；图4是用于说明图2的打印头的打印元件驱动电路和副加热器的构造的说明图；图5A是用在图2的打印头中的打印头基板的加热器的附近区域的放大平面图，图 5B是沿图5A的线VB-VB截取的剖面图；图6是用于说明在驱动图2的打印头中的加热器时驱动电路的一系列操作的时序 图(timing chart)；图7是用于说明用在图4的打印元件驱动电路中的电压转换电路的说明图；图8是用于说明本发明的第二实施方式的打印头中的配线结构的说明图；图9是用于说明本发明的第三实施方式的打印头中的配线结构的说明图；图10是用于说明图9的打印头中的打印元件驱动电路和副加热器的结构的说明 图；图IlA是用在图9的打印头中的打印头基板的加热器的附近区域的放大平面图， 图IlB是沿图IlA的线XIB-XIB截取的剖面图12是装配在本发明的第四实施方式的喷墨打印设备中的打印头的示意性立体 图；图13是打印头基板的示意平面图，其用于说明配置于图12的打印头的打印头基 板上的部件的位置关系；图14A是图12的打印头中的打印头基板的加热器附近区域的放大示意平面图，其 用于说明副加热器的位置，图14B是沿图14A的线XIVB-XIVB截取的剖面图；图15是打印头基板的示意平面图，其用于说明用在图12的打印头中的打印头基 板的加热器形成区域和形成为与加热器相对应的喷射口之间的位置关系；图16A是图15的区域C的墨通路(ink path)的放大示意剖面图，图16B是沿图 16A的线XVIB-XVIB截取的剖面图；图17是本发明的第五实施方式的打印头中的打印头基板的副加热器的附近区域 的放大示意平面图，其用于说明副加热器的位置；以及图18是本发明的第六实施方式的打印头中的打印头基板的副加热器的附近区域 的放大示意平面图，其用于说明副加热器的位置。
具体实施例方式下面将参照

本发明的实施方式。图1是喷墨打印设备100的示意性立体图，其具有安装在其上的打印头，该打印头 作为本发明的第一实施方式的液体喷射头。图2是用于说明用在本发明的第一实施方式的喷墨打印设备100中的打印头 1(液体喷射头)的示例的立体图，其中打印头1的一部分被断裂。用在第一实施方式的喷 墨打印设备100中的打印头1具有发泡加热器(bubble forming heater) 102，其用作打 印元件；和喷射口 402，其位于喷孔板(orifice plate) 401的面对打印介质的表面的与发 泡加热器102相对应的位置。在第一实施方式中，形成和配置有多个喷射口 402和发泡加 热器102。因此，通过打印头1将墨滴形式的液体从喷射口 402喷射到打印介质P上，从而 在打印介质P上形成墨点。通过以此方式在打印介质P上形成墨点而进行打印介质P上的 图像打印。如图2所示，通过将喷孔板401隔着流路形成构件403地接合到打印头基板101 而形成打印头1。打印头1具有墨供给口 210 (液体供给口)。打印头1还具有发泡室404， 发泡室404均具有喷射口 402。当墨被供给到各发泡室404时，经由墨供给口 210供给墨。 以贯穿打印头基板101的方式形成墨供给口 210。墨供给口 210被形成为其开口的宽度从 打印头基板101的背侧(墨供给路径的上游侧)到所述表面(布置有喷孔板401的一侧) 越来越窄。沿墨供给口 210形成本实施方式的喷射口列。由喷孔板401、流路形成构件403和打印头基板101限定多个墨流路405和共用液 体室406，其中墨流路405与各喷射口 402连通，共用液体室406收纳从墨供给口 210供给 的墨并且将墨分配到墨流路405。作为能量激活室的发泡室404形成于各墨流路405的与 共用液体室侧相反的一侧的端部。至于发泡室404的内部，由墨供给口 210提供将被喷射 的墨，并且在发泡室404的内部收纳这些墨。发泡加热器102以预定的间距(pitch)在打印头基板101 (液体喷射头基板)上 被配置成2列。发泡加热器102在与喷射口相对的位置处被布置于发泡室404中，并且产生用于喷射墨的热能。该热能作用于收纳在发泡室404的内部的墨。形成于喷孔板401中 的喷射口 402形成为与形成于打印头基板101中的发泡加热器102相对应。更具体地，由 发泡加热器102向发泡室404的内部的墨添加的热和膜沸腾造成了在发泡室404中产生气 泡从而产生发泡压力，由于该发泡压力使得发泡室404内部的压力增加。将动能提供给发 泡室404的内部的墨，然后由此将墨从喷射口 402中喷射出。以此方式，由于向发泡加热器 102提供了电信号，于是驱动发泡加热器102，将能量施加到从墨供给口 210中供给的墨，然 后从喷射口 402中喷射出墨，并且进行打印。应当注意，这里喷孔板401和流路形成构件 403被制成独立的构件，打印头基板101、用作流路壁的流路形成构件403以及用作流路的 顶面的喷孔板401通过被接合在一起而设置。然而，也可以以如下的方式创建通过将打印 头基板101接合到具有腔体的构件而构成流路，其中该腔体用作流路的一部分；流路形成 构件403自身具有喷射口(将流路形成构件和喷孔板看成一体)。在图3中示出了说明图，该说明图用于说明图2所示的打印头1的打印头基板101 的配线结构。在本实施方式中，如图3所示，每个打印头1都形成有两个墨供给口 210。用 于形成加热器102的加热器形成区域150被形成于墨供给口 210的两侧，从而墨供给口 210 被夹在中间。加热器102形成于该加热器形成区域的与喷射口相对应的位置处。在打印头 基板101上还配置有打印元件驱动电路205，其中该打印元件驱动电路205设置有加热器选 择电路115、电压转换电路107和开关元件103。在本实施方式中，打印元件驱动电路205 被以如下方式配置成与加热器形成区域150相邻打印元件驱动电路205从外侧额外地将 加热器形成区域150夹在中间，其中该加热器形成区域150将墨供给口 210夹在中间。用于暂时存储打印数据的M位移位寄存器(M-bit shiftregister) (S/R) 106也被 配置于打印头基板101，其中该M位移位寄存器106位于墨供给口 210和加热器形成区域 150延伸所在的区域的外部。用作块选择电路(block selection circuits)的解码器104 也被配置于打印头基板101。如下所述，通过时分驱动(time-division driving)而进行打 印的情况下，解码器104从由加热器102和开关元件103形成的N个块(组)中选择期望 的块。锁存电路(latch circuit) 105和加热电路116被配置于移位寄存器(S/R) 106和打 印元件驱动电路205之间。锁存电路105分批处理和保持存储在移位寄存器(S/R) 106中 的打印数据。图4是说明图，其示出了更详细的打印元件驱动电路205。打印元件驱动电路205 设置有开关元件103、电压转换电路107和加热器选择电路115。开关元件103、电压转换电 路107和加热器选择电路115被用于从形成于打印头中的多个加热器中选择期望的加热器 102，并且驱动被选择出的加热器102。由各自的加热器选择电路115决定是否驱动各加热 器102。加热器选择电路115的输出信号经由电压转换电路107被传递到开关元件103，然 后开关元件103根据来自加热器选择电路的电信号选择性地导通，从而允许电流通过。被 选择用于驱动产热的开关元件103导通，从而该开关元件103使得电流通过。当由于开关元 件103的导通而使得电流通过开关元件103时，电能被施加到加热器102，然后驱动该加热 器102。以此方式，开关元件103被连接到加热器，其中该开关元件103能够在传导和不传 导供给到加热器的电信号的状态之间切换。电压转换电路107将来自加热器选择电路115 的输出信号电压转换成足够驱动开关元件103的电压。在图4中，140表示从VH端子连接到加热器102的VH电源线，141表示用于回收(recovering)流进加热器102的电流的GNDH线。由N个加热器102，N个开关元件103和N个加热器选择电路115形成一组。均由 N个元件形成的M个组被分成组1至M。在本实施方式的打印头1中，如图3所示，副加热器201被配置成预发热元件，其 用于加热打印头基板101。在如图3所示的墨供给口 210中，一侧被称为墨供给口 210a，另 一侧被称为墨供给口 210b。在本实施方式中，一个连续的副加热器沿与墨供给口 210a和 墨供给口 210b邻近的部位被布置在打印头基板101上，且包围以矩形构造的墨供给口 210 的三侧。一个长副加热器的一端的电极被连接到靠近墨供给口 210a的位置处的副加热器 电源端子VSUBH-1，另一端的电极被连接到靠近墨供给口 210b的位置处的副加热器电源端 子VSUBH-2。这里，副加热器电源端子VSAUBH-I和副加热器电源端子VSUBH-2被设置在打 印头基板的相同侧。以此方式沿墨供给口 210配置副加热器201。当从墨喷射侧绘制打印头1的平面图时，以副加热器201穿过墨供给口 210和开 关元件103之间的空间的方式来配置副加热器201。具体地，在如图3所示的本实施方式 中，副加热器201被布置于相对的加热器102中的每一方和打印元件驱动电路205之间，其 中相对的加热器102将墨供给口 210夹在中间。因此，由一条连续的导线形成的副加热器 201被配置成包围墨供给口 210的周围。以上述的方式将副加热器201配置成包围墨供给口 210的周围。因此，副加热 器201能够有效地将热施加到收纳于墨供给口 210中的墨。此外，与副加热器201被配置 在靠近基板外侧的部位的现有技术中的打印头相比，能够更加均勻地加热整个打印头基板 101。由导电层形成副加热器201。至于组成副加热器201的材料，例如，AL(铝)等材料 能够被用作电阻材料。由AL等形成的副加热器201的两端均被连接到副加热器电源端子 124(VSUBH)。因此，通过在两端之间施加适当的电压，副加热器201能够产生热并且加热整 个打印头基板。因此，副加热器201能够适当地进行打印头基板的温度调节。此外，因为副 加热器201邻近墨供给口 210，所以副加热器201能够有效地加热从墨供给口 210中供给的 墨流体。因此，副加热器201能够更好地进行墨供给口 210内部的墨的温度调节。在图5A中示出了打印头1的导线的示意性放大平面图，在图5B中示出了沿图5A 的线VB-VB截取的示意性剖面图。使用图5A和图5B说明加热器102、副加热器201和开关 元件103之间的位置关系。在图5A中示出了具有AL的打印头的示意平面图，其中AL用作经过加热器102和 开关元件103之间的副加热器201。从属于多个加热器的加热器驱动电路的一部分被放大， 并且在图5A中示出。在图5B中示出了沿图5A的线VB-VB截取的剖面图。如图5B所示， 层间(inter-layer)绝缘膜413形成于基板101之上，其中在基板101的顶部中埋设有开 关元件103。副加热器201和第二导电层303形成于层间绝缘膜413之上，并且在这些之上 形成层间绝缘膜412。此外，加热器层410形成于层间绝缘膜412之上，第一导电层301形 成于加热器层410之上。保护膜形成于第一导电层301之上。由于第一导电层301的选择性的去除，所以在没有形成第一导电层301的部位暴 露加热器层410。在去除了第一导电层301的部位，在第一导电层301中流动的电流暂时通 过具有较高的电阻的加热器层410，然后当电流到达形成有第一导电层的部位的正下方时， 电流再次流进第一导电层301，然后从那里通过第一导电层301的内部。当电流通过加热器层410时，电流产生热。第一导电层301和第二导电层303经由通孔304被连接在一起。在除了形成有通 孔304的部位以外的其他部位，层间绝缘膜412形成在第一导电层301和第二导电层303 之间，并且以使得电在第一导电层301和第二导电层303之间不导通的方式形成。为了使 得第二导电层303和埋设于基板101中的开关元件103电连接，通孔416形成于第二导电 层303和开关元件103之间的间隔中。再次，如图5A和图5B所示，当从喷墨侧观察打印头 基板101时，副加热器201被配置于加热器102和开关元件103之间的间隔中。在喷射墨 的方向上(从垂直于设置有打印头的打印元件的表面的方向观察)，副加热器201靠加热器 102的后方布置。因此，由于有效地利用了至今仍没有利用的空间死角，所以可以使得打印 头基板101小型化。在图6示出了时序图，其用于说明驱动加热器102时驱动电路的一系列操作。图 6的时序图与1个序列(1个喷射周期)相对应，其中在一个周期中从M*N个加热器单元中 选出期望的加热器并且该加热器只被选择一次。也就是，直到相同的加热器能够再次被驱 动才算完成1个周期。如图6的时序图所示，从打印设备主体供给的时钟信号CLK被输入到端子109。当 进行打印时，将串行传送的M位打印数据信号DATA从端子110输入到移位寄存器106中， 然后将其顺次存储。根据从锁存信号端子108中输入的锁存信号LT，该串行数据被保持在 锁存电路中。这时，输入到块选择电路104中的信号也随着打印头信号串行地传送，通过解 码器将该信号转换成N位块选择信号，并且将其连接到组1至M。通过上述的构造，M位打 印数据信号和N位块选择信号通过加热器选择电路115进行矩阵中的逻辑分离，并且从M*N 个的加热器102中选择待驱动的加热器。首先，通过与时钟信号CLK同步的DATA信号而将与M位数据相对应的打印数据串 行地传送到移位寄存器，然后数据被并行地传送到锁存电路。当接下来的锁存信号LT变成 “Lo”(低电平)时，输入数据被传送并且输出到数据线117，当接下来的锁存信号LT变成 “High”(高电平)时，保持该信号。在M位数据信号117中，与期望的数据信号相对应的打 印数据变成“High”。以相同的方式，X位块控制信号也与时钟信号CLK同步地串行地传送到移位寄存 器中，并且并行地传送到锁存电路。然后，当接下来的锁存信号LT变成“High”时，该X位 块控制信号保留在解码器中。当从解码器中选择出块选择信号118的N个输出中的任意一 个输出时，该输出变成“High”。由加热器选择电路115的AND电路从被共同连接到块选择信号的M个驱动电路中 选择期望的加热器。至于选择出的加热器，根据从端子111中输入的HE信号和从加热电路 116中输入的打印数据信号进行“与”运算而得到的信号，电流IH流动，并且驱动加热器。通过依次重复与上述的操作类似的操作N次，在M个单元均被驱动N次的定时下， 分时驱动M*N个加热器，并且根据图像数据可以选择所有的加热器。更具体地，M*N个加热器被分成M组，其中每组由N个加热器组成，在如下的定时 下驱动M*N个加热器一个周期的时间被时分成N个，从而不能同时驱动同一组中的两个以 上的加热器。以同时驱动M位的图像数据的方式来控制打印头。在图4中，块选择信号118和打印数据信号117被输入到用作AND门的加热器选择电路115。在这两个信号共同变得有效(active)的情况下，AND门的输出变得有效。在 图7中示出了这部分的电路图。由于电压转换电路107，图7的AND门的输出信号的电压 大小被转换成比加热器选择电路的输出的电压大小(第一电源电压)高的电压(第二电源 电压)。转换后的信号被施加到开关元件103的栅极，其中该开关元件103为MOS晶体管。 当电压被施加到开关元件103的栅极时，电流进入被连接到开关元件103的加热器102，然 后驱动加热器102。这里，因为电信号被施加到开关元件103的栅极，所以输入电信号通过电压转换 电路107被转换成更高的电压。这里因为开关元件103的导通电阻(on-resistance)被降 低，所以允许电流高效地流进加热器。此时，优选地在不超过电路的击穿电压或MOS栅极的 击穿电压的情况下，将上升的电源电压的电压水平设定为最大程度。以此方式，通过选择性地向加热器102发送电信号的方式，可以选择性地驱动加 热器102。这里，可以减少同时驱动的喷嘴的数量，抑制驱动电压的波动，稳定地喷射墨。至于本发明的打印头1，副加热器201被配置在墨供给口 210和开关元件103之 间。结果，副加热器201被定位成靠近收纳于墨供给口 210中的墨。因此，可以从靠近墨供 给口 210的位置有效地加热收纳于墨供给口 210中的墨。结果，当喷射墨时，可以使得墨处 于其特性与当时的需要对应的更加适宜的状态。此外，因为当墨的特性处于更加适宜的状 态时进行墨喷射，所以抑制了喷射缺陷的发生，并且能够更加可靠地进行墨喷射。因此，可 以获得墨喷射性能和打印图像品质的改善。同样，因为可以有效地加热墨供给口 210中的 墨，所以能够在短时间内使得收纳于墨供给口 210内部的墨处于适宜的温度。因此，可以缩 短打印所需的时间。在图5B中也示出了，在本实施方式中，副加热器层201以与第二导电层303相同 的方式被配置于层间绝缘膜413上方，其中第二导电层303连接通孔304和开关元件103 之间的间隔。因此，在副加热器201和第二导电层303由相同的材料形成的情况下，可以同 一步骤中形成两者。因为以此方式同步地形成副加热器201和第二导电层303而可以简化 制造程序，所以可以缩短制造打印头的时间。也可以使得打印头的制造成本降低。至于本实施方式，通过如上所述形成打印头1的方式，埋设有开关元件等的部分 也可以不处于副加热器201下方地形成。因此，可以完成抑制凸起(bump)的产生的结构， 其中该凸起在开关元件等被设在副加热器201正下方的层中的情况下出现。因此，形成副 加热器201的AL的膜厚度在整个打印头基板101上变得均勻。因此，可以抑制由于导电层 中的电迁移等引起的断线(disconnection)现象的发生。以此方式，因为副加热器201的 膜厚度变得均勻，所以可以抑制断线现象的发生等，并提高副加热器201的耐久性。接着，将使用图8说明第二实施方式。应该注意，以与上述第一实施方式相同的方 式给出附图标记，对于那些以与上述第一实施方式相同的方式构造的部分，省略对其的说 明，这里只针对那些不同的部分进行说明。如图8所示的第二实施方式的打印头具有2列墨供给口 210-a和210_b。副加热 器201被布置于墨供给口的周围，从而包围以矩形构造的墨供给口 210的三侧。在本实施 方式中，被配置成与墨供给口 210-a邻近的副加热器是副加热器201-a，被配置成与墨供给 口 210-b邻近的副加热器是副加热器201-b。与之相对应地，打印数据输入端子是110-a和 110-b，并且加热信号端子是111-a和111-b。因此，在本实施方式中，当从与设置有加热器102的面垂直的方向观察打印头1时，对于各墨供给口 210，均以包围墨供给口 210的周围 的带状形式配置有独立的副加热器201-a和副加热器201-b。也分别地设有与各自的副加 热器201-a和201-b相对应的副加热器电源端子124-al和124_a2以及124_bl和124_b2。 应当注意，两对副加热器电源端子分别被设置在打印头基板的相同侧，其中两对副加热器 电源端子中的每一对分别与一个副加热器相对应。至于一般的打印头，从不同的墨供给口中喷射不同颜色的墨。取决于墨色，墨的特 性和粘稠度也不同。在本实施方式中，为了根据墨的以此方式依颜色不同而不同的特性来 调节到适当的温度，以如下的方式构造打印头可以分开地单独地针对于各墨供给口而控 制温度。此外，在每个位置处，打印头温度也是不恒定的，而是存在打印头的各个区域处的 温度不同的情况。根据本实施方式，即使打印头的各个区域处的温度不同，也可以根据打印 头的各区域的温度分布在各区域处进行温度控制。在本实施方式中，打印头具有多个墨供给口，其中墨供给口具有各自的能够独立 地被调节温度的副加热器201-a和201-b。因此，对于各墨供给口 210-a和210_b，可以将 副加热器201-a和201-b的温度调节成对收纳于各墨供给口 210中的墨来说合适的温度。 因此，可以更精细地控制收纳于各墨供给口 210中的墨的温度。应当注意，虽然通过使用具有两个副加热器201-a和201_b的打印头而说明了本 实施方式，但是也可以设置比此更多的副加热器。在此情况下，可以通过设置与各墨供给口 相对应的副加热器电源端子而独立地控制各副加热器。接着，将使用图9至图11A-11B来说明第三实施方式。应当注意，以与上述第一和 第二实施方式相同的方式给出附图标记，对于那些以与上述第一和第二实施方式相同的方 式构造的部分，省略对其的说明，这里只针对那些不同的部分进行说明。在第一和第二实施方式的打印头中，从喷射墨的一侧观察打印头，副加热器位于 加热器和开关元件之间。另一方面，第三实施方式的打印头与第一和第二实施方式的不同 之处在于，从喷射墨的一侧观察，第三实施方式的副加热器被配置于墨供给口和加热器之 间。图9示出了示意平面图，其示出了用在所示的第三实施方式的打印头中的基板的 配线结构。在图9中，在打印头中也形成了两个墨供给口 210。加热器和打印元件驱动电路 被放大，在图10中也示出了用于说明加热器和打印元件驱动电路的附近的配线的说明图。 在图IlA中示出了示意平面图，其示出了加热器102、副加热器201和开关元件103之间的 位置关系。图IlB再次示出了沿图IlA的线XIB-XIB截取的剖面图。如图9、10、IlA和IlB所示，从喷射墨的一侧观察(从垂直于设有加热器102的表 面的方向观察打印头1)，在墨供给口 210和形成发泡加热器102的加热器形成区域150之 间以包围墨供给口 210的周围的带的形状形成副加热器201。此外，从垂直于设有加热器 102的表面的方向观察打印头1，以如下的方式配置副加热器201 副加热器201位于与喷 射口 402和墨供给口 210连通的流路的下侧。因此，将副加热器201配置成更加靠近墨供 给口 210。因此，可以对收纳于墨供给口 210中的墨和收纳于流路中的墨进行温度调节，可 以减小墨的粘稠度，并且更好地保持打印图像的品质。以下，将使用图12至图16A-16B说明第四实施方式。应当注意，以与上述第一至 第三实施方式相同的方式给出附图标记，对于那些以与上述第一至第三实施方式相同的方
11式构造的部分，省略对其的说明，这里只针对那些不同的部分进行说明。在第一至第三实施方式的打印头中，与墨供给口等间距的一列喷射口在墨供给口 的一侧以平行于墨供给口延伸的方向的方式对齐。另一方面，在第四实施方式的打印头4 中，墨喷射口以与墨供给口相距不同距离的方式交替错开地排列。在图12中示出了第四实施方式的打印头的立体图。如图12所示，在第四实施方 式的打印头4中，在墨供给口 210的一侧形成两种类型的喷射口，也就是，与墨供给口相距 较短距离的喷射口和与墨供给口相距较长距离的喷射口。在图13中，示出了用在第四实施 方式的喷墨打印头4中的打印头基板101的示意平面图。也以相同的方式在用在本实施方 式的打印头4中的打印头基板101中形成贯穿基板101的墨供给口 210。如图13所示，本实施方式的打印头4具有发泡加热器形成区域150，其中发泡加 热器形成区域150具有沿墨供给口 210配置的发泡加热器111和112以在墨中形成气泡。 除此之外，本实施方式的打印头4还具有开关元件形成区域160，其配置有用于驱动发泡 加热器111和112的开关元件103 ；和打印元件驱动电路205，其用于驱动上述的开关元件。 在墨供给口 210在打印头基板101上延伸的方向上的端部，形成电极焊盘形成区域408，其 形成电连接打印头基板101和控制器的电极焊盘，其中控制器配置于打印头基板101的外 部。用在本实施方式的打印头中的打印头基板101的宽度是Wc。图14A是示出图13的区域A的放大平面图，其中用在打印头4中的打印头基板101 的加热器部位的附近被放大。如图14A所示，两列发泡加热器111和112在墨供给口 210 的一侧形成于打印头4中，其中发泡加热器111和发泡加热器112均具有600dpi的间距。 至于这些喷射口列，各列的喷射口形成为彼此偏移一半间距。也就是，喷射口 311和312在 墨供给口 210的一侧错开地配置成两列，并且在墨供给口 210延伸的方向上喷射口 311和 312偏移1200dpi。至于各发泡加热器111和112，各发泡加热器的中心之间的距离是dH。 各发泡加热器111和112的彼此最靠近的边缘之间的距离是dH’。这里，副加热器201被配 置在发泡加热器之间的间隔中，并且以副加热器宽度WsH满足dH’ > WsH的关系的方式来 形成加热器。图14B是沿图14A的线XIVB-XIVB截取的剖面图。作为蓄热层(heat storage IaYer)的SiO场(field)热氧化膜208形成于用作打印头基板的Si基板101之上，并且用 作第一绝缘层的BPSG202形成在蓄热层208之上。在绝缘层BPSG 202之上，通过图案化形 成开关元件的一部分和起副加热器作用的第一铝导电层203。此外，作为第二绝缘层的等 离子体SiO 204被配置在BPSG202和铝导电层203上方，并且在此第二绝缘层204上方形 成有TaSiN加热器层209和第二铝导电层206。通过光刻法和干法蚀刻形成作为第二层的 铝导电层206部分和发泡加热器部外部的TaSiN加热器层209。在本实施方式中，铝导电 层206和TaSiN加热器层209在同一步骤中一起形成。此后，只在发泡加热器部通过光刻 法和湿法蚀刻进行作为第二层的铝导电层206的蚀刻，然后该发泡加热器部形成为发泡加 热器。此外在基板上还在这些构件上方层叠SiN保护膜207。在完成上述的步骤之后，通过 激光处理形成墨供给口 210。图15是打印头基板101的示意平面图，其用于说明用在本实施方式的打印头4中 的打印头基板101的加热器形成区域150和形成为与加热器111和112相对应的喷射口之 间的位置关系。在除了位于打印头基板101的端部的电极焊盘形成区域408之外的区域中，打印头基板101被结合到具有墨流路壁的流路形成构件403。因此，在发泡加热器形成区 域150内部，在交替地改变喷射口 311和312与墨供给口 210相距的距离的同时，错位排列 喷射口 311和312，并且喷射口列形成为与墨供给口 210延伸的方向平行。此外，通过将流 路形成构件403接合到打印头基板101而形成流路313和314，其中流路313与喷射口 311 相对应而流路314与喷射口 312相对应，并且流路313和314与墨供给口 210连通。图16A是在图15中示出的区域C的放大图，并且也是示意平面图，其示出了本实 施方式的打印头4的加热器附近的墨流路313和314。以如下的方式形成打印头4 形成与 墨供给口 210相距不同距离的两种类型的喷射口 311和312，根据与墨供给口 210相距的距 离而长度不同的墨流路313和314与喷射口 311和312连通。在本实施方式中，在这两种 类型的喷射口中，与墨供给口相距较短距离的喷射口是喷射口 311(第一喷射口)。与墨供 给口相距的距离比墨供给口和喷射口 311之间的间隔大的喷射口是喷射口 312(第二喷射 口)。这里，第一喷射口 311能够用于喷射比第二喷射口 312的墨滴大的墨滴。也就是，设 定第二喷射口 312的开口直径比第一喷射口 311的开口直径小。此后，为了简单起见，从第 一喷射口 311中喷射出的墨滴被称为大液滴，从第二喷射口 312中喷射出的墨滴被称为小 液滴。从墨供给口 210延伸到第一喷射口 311的墨流路称为墨流路313，从墨供给口 210延 伸到第二喷射口 312的墨流路称为墨流路314。形成多个喷射口 311和多个喷射口 312，并 且由此而形成喷射口列。沿墨供给口 210形成这些喷射口列。在本实施方式中，沿墨供给 口 210交替地形成与墨供给口相距较短距离的第一喷射口 311和与墨供给口相距较长距离 的第二喷射口 312，并且错开排列第一喷射口 311和第二喷射口 312。在与第一喷射口 311 相对应的位置处形成用于喷射大液滴的第一发泡加热器111 (第一打印元件)。在与第二 喷射口 312相对应的位置处形成用于喷射小液滴的第二发泡加热器112 (第二打印元件)。 因此，从喷射墨的一侧观察时，副加热器201以带的形状被配置于第一发泡加热器111和第 二发泡加热器112之间，并且以与图9相同的方式包围墨供给口 210的周边。也就是，当从 设置有加热器的一侧观察打印头4时，副加热器201被配置于与第二喷射口 312和墨供给 口 210连通的墨流路314的下侧。以此方式，从喷射墨的一侧观察，副加热器201被配置于多个发泡加热器(打印元 件)的一部分和墨供给口 210之间。这里，多个发泡加热器的一部分是沿墨供给口 210配 置的多个打印元件的一部分。在本实施方式中，在沿墨供给口 210配置的发泡加热器中，多 个打印元件的一部分是发泡加热器112，其用作与墨供给口 210相距较长距离的第二打印 元件。在多个打印元件中，不包括多个打印元件的所述一部分的其他部分被设置在副加热 器201和墨供给口 210之间的间隔中。不包括多个打印元件的所述一部分的其他部分是配 置的多个打印元件中的不包括上述的打印元件的一部分的其他打印元件。在本实施方式 中，多个打印元件中的其他部分是发泡加热器111，其用作沿墨供给口 210形成的发泡加热 器中的与墨供给口 210相距较短距离的第一打印元件。在本实施方式中，因为副加热器201以此方式被配置在加热器111和112之间，除 了能够有效地加热墨供给口 210中的墨之外，还可以通过副加热器201预加热发泡加热器 111和112。因此，当进行打印时，副加热器201可能已经将发泡加热器111和112预加热 到给定的温度。此外，因为第二喷射口 312的直径比喷射口 311的直径小，因此在墨的粘稠 度大的情况下，很可能发生非正常喷射。然而，通过在与用于喷射小液滴的第二喷射口 312连通的墨流路314的下侧设置副加热器201和可靠地加热墨流路314内部的墨并降低墨的 粘稠度，可以防止非正常喷射。此外，如图9所示，通过以包围墨供给口的三侧的带的形式 配置副加热器201，能够有效地加热墨供给口 210内部的墨。图16B是沿图16A的打印头的XVIB-XVIB线截取的剖面图。由流路形成构件300 形成与加热器111相对应的喷射口 311和墨流路313。考虑到发泡加热器111 (第一打印 元件)和112 (第二打印元件)的加热器尺寸、喷射口 311 (第一喷射口)和312 (第二喷射 口 )的直径以及墨流路313和314的流路结构，设置各发泡加热器111和112的中心之间 的距离dH，从而满足喷射功能。从喷射墨的一侧观察，通过将副加热器201配置在发泡加 热器111和112的墨喷射方向上的后侧，即发泡加热器111和112之间的电流作用死角空 间，可以使得打印头基板101、型化。此外，根据本实施方式的打印头4，除了通过副加热器 201对收纳于墨供给口 210中的墨进行温度调节之外，还可以预加热两个发泡加热器111和 112，可以使得打印图像性质稳定。在本实施方式的打印头中，发泡加热器的边缘之间的距离dH’是32 μ m。副加热器 201的宽度WsH是28 μ m。通过使用本实施方式的打印头4，与现有技术中的不使用本发明 的打印头相比较，可以将基板的宽度Wc从1420 μ m减小到1364 μ m,也就是减小大概4%。以下将使用图17说明第五实施方式。应当注意，以与上述第一至第四实施方式相 同的方式给出附图标记，对于那些以与上述第一至第四实施方式相同的方式构造的部分， 省略对其的说明，这里只针对那些不同的部分进行说明。喷射口和打印元件之间的关系与 图16相同。图17示出了放大的示意平面图，其示出了第五实施方式的打印头的副加热器和 发泡加热器的配线部。在本实施方式中，将第一副加热器201设置在交错排列的第一喷射 口 311和第二喷射口 312之间的区域。另外，第二副加热器126形成于墨供给口 210和第 一喷射口 311之间的区域，第三副加热器125形成于更加远离墨供给口 210的第二喷射口 312的外部。也就是，当从设置加热器的一侧观察打印头4时，第二副加热器126设置在与 第一喷射口 311和墨供给口 210连通的墨流路313的下侧。此外，第一副加热器201和第 二副加热器126被设置在与第二喷射口 312和墨供给口 210连通的墨流路314的下侧。在 本实施方式中，第二喷射口 312的开口直径也被设成比第一喷射口 311的开口直径小，并且 从第二喷射口 312中喷射出的墨滴比从第一喷射口 311中喷射出的墨滴小。如图17所示，开关元件103被配置在比喷射口 312更加远离墨供给口的位置，其 中喷射口 312形成于离墨供给口 210比较远的位置。因此，第三副加热器125 (外侧预热产 热元件)被配置在发泡加热器112和开关元件103之间，其中发泡加热器112处于与喷射口 312相对应的位置处。此外，第二副加热器126(内侧预热产热元件)形成为墨供给口 210 和发泡加热器111之间的附加副加热器，其中发泡加热器111处于较靠近墨供给口 210的 位置。这里，各发泡加热器111和112的各中心之间的距离是dH。发泡加热器111和112 的彼此最靠近的边缘之间的距离是dH’。副加热器201的宽度还是WsHl。这里，在本实施 方式的打印头中，以被形成于发泡加热器列之间的副加热器201的加热器宽度WsHl满足 dH’ > WsHl的关系的方式来形成加热器。在本实施方式的打印头的打印头基板101中，由 于加热器电极路线的原因，与第四实施方式相比，开关元件103的边缘和发泡加热器112的
14边缘之间的间隔的距离dH-S加宽。另外在形成墨供给口 210时，由于处理精度等的原因， 与第四实施方式相比，墨供给口 210边缘和发泡加热器111边缘之间的间隔的距离dH-I加 宽。形成于远离墨供给口的位置处的第三副加热器125被配置于发泡加热器112和开关元 件103之间，且宽度WsH2满足关系dH-S > WsH2。此外，形成于靠近墨供给口的位置处的第 二副加热器126被配置于发泡加热器111和墨供给口 210之间，且宽度WsH3满足关系dH_I > WsH30在第五实施方式中，以此方式，除了形成于发泡加热器111和112之间的副加热器 201外，在加热器列之间的空间之外的区域中还配置副加热器125和副加热器126。这样一 来，对于打印头基板101上的各区域，由于副加热器201、125和126而可以更精细地建立预 加热温度控制，并且可以更有效地进行预加热而降低墨的粘稠度。至于第二喷射口 312的 直径，因为其比第一喷射口 311的直径小，所以当墨的粘稠度高时，发生墨喷射缺陷的可能 性高。然而，第一副加热器201和第二副加热器126被设置在墨流路314的下侧，其中墨流 路314与用于喷出小液滴的第二喷射口 312连通。因此，可以可靠地加热墨流路314内部 的墨，并且由于墨的粘稠度的降低，可以防止喷射缺陷。此外，因为通过以如图9所示包围墨供给口 210的周围的带的形式配置副加热器 201,126和125，所以可以均勻地加热墨供给口 210中的墨。以下将使用图18说明第六实施方式。应当注意，以与上述第一至第五实施方式相 同的方式给出附图标记，对于那些以与上述第一至第五实施方式相同的方式构造的部分， 省略对其的说明，这里只针对那些不同的部分进行说明。喷射口和打印元件之间的关系与 图16相同。图18示出了放大的示意平面图，其示出了第六实施方式的打印头的副加热器和 发泡加热器的配线部。至于与墨供给口相距不同距离的相邻的发泡加热器111和112，以如 下的方式配置各加热器以各发泡加热器的中心作为基准，间隔dH占据加热器111和112 的中心之间的空间。相对于发泡加热器111和112的彼此最靠近的边缘之间的距离dH’， 在发泡加热器列之间配置副加热器201且使其宽度WsH满足关系dH’ >WsH。至于本实施 方式的基板，由于配线效率的原因，在与墨供给口相距不同距离的两种类型的加热器之间 共用发泡加热器导电层114的一部分。因此，以如下的方式形成打印头在液体喷射的方向 上，在副加热器201的上方区域连接发泡加热器导电层114。应当注意，液体喷射的方向表 示与本实施方式的打印头基板垂直的方向。应当注意，在本实施方式中，第一喷射口 311也 能够被用于喷射比第二喷射口 312的液滴大的液滴。也就是，第二喷射口 312的开口直径 被设成比第一喷射口 311的开口直径小。导电层的被连接到发泡加热器的联接部形成于与副加热器相对应的位置处。至于 本发明，被连接到发泡加热器的导电层被连接到副加热器的喷墨方向上的前方。以此方式，导电层被连接到预加热用副加热器的上方区域，其中导电层被连接到 与墨供给口相距不同距离的发泡加热器，并且可以有效地利用打印头基板中的空间。因此， 可以使得喷墨打印头基板小型化，并且可以降低制造成本。应当注意，本发明的液体喷射头可以被安装在诸如打印机、复印机、传真机等的具 有通信系统的设备中，但是也可以被安装于具有打印机的文字处理器以及各种类型的处理 设备和复杂地组合的工业打印机设备。通过使用该液体喷射头，可以在多种打印介质上进行打印，诸如纸、线(thread)、纤维、布、皮革、金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷等。应当注意，说 明书中所用的“打印”不只是意味着在打印介质上生成承载文字和图形等意思的图像，也意 味着在打印介质上生成不具有含义的图案等的图像。此外，“墨”和“液体”应当被广义地理解，被定义成为图像、图样(design)、图案的 形成等、打印介质加工，墨或打印介质的处理等所供给的液体。这里，诸如如下的事情被称 为墨或打印介质的处理例如，通过改善施加在打印介质上的墨内部的着色颜料的凝固或 不溶性来改善着色颜料的固着性，或者改善打印品质、颜色以及改善图像耐久性。虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的 示例性实施方式。所附的权利要求书的范围符合最宽泛的解释，以包含所有这些变型、等同 结构和功能。
权利要求
一种液体喷射头，其包括液体喷射头基板，所述液体喷射头基板具有正面，所述正面具有用于产生从喷射口喷射出液体用的能量的多个打印元件，并且该液体喷射头基板设有贯通所述正面和背面而用于供给液体的供给口；和流路形成构件，所述流路形成构件具有将所述供给口与多个所述喷射口中的每一个喷射口连通的多个液体流路壁，并且通过将所述流路形成构件附着连接到所述液体喷射头基板而形成流路，其中，当从与所述正面垂直的方向观察时，能够加热多个所述流路内部的液体的预加热元件以包围所述供给口的方式被设置在多个所述打印元件和所述供给口之间。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，当从与所述正面垂直的方向观察 时，多个所述流路被设置在所述预加热元件的上方。
3.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，所述预加热元件用于加热所述供 给口内部的液体。
4.一种液体喷射头，其包括液体喷射头基板，所述液体喷射头基板具有正面，所述正面具有用于产生从第一喷射 口喷射出液体用的能量的多个第一打印元件和用于产生从第二喷射口喷射出液体用的能 量的多个第二打印元件，并且所述液体喷射头基板设有贯通所述正面和背面而用于供给液 体的供给口；流路形成构件，所述流路形成构件具有将所述供给口与多个所述第一喷射口和多个所 述第二喷射口中的每一个喷射口连通的多个液体流路壁，并且通过将所述流路形成构件附 着连接到所述液体喷射头基板而形成流路；以及预加热元件，以包围所述供给口的方式设置所述预加热元件；其中，多个所述第一打印元件被设置在所述预加热元件和所述液体供给口之间，多个 所述第二打印元件被设置在比所述预加热元件离所述供给口远的位置。
5.根据权利要求4所述的液体喷射头，其特征在于，沿所述液体供给口交替地设置所 述第一打印元件和所述第二打印元件。
6.根据权利要求4所述的液体喷射头，其特征在于，所述第二喷射口的开口直径比所 述第一喷射口的开口直径小。
7.根据权利要求6所述的液体喷射头，其特征在于，从所述第二喷射口喷射出的液滴 的体积比从所述第一喷射口喷射出的液滴的体积小。
8.根据权利要求6所述的液体喷射头，其特征在于，在所述液体喷射头基板上，在所述 供给口和所述第一打印元件之间以包围所述供给口的方式还设置有另一预加热元件。
9.根据权利要求8所述的液体喷射头，其特征在于，当从与所述正面垂直的方向观察 时，所述流路设置在所述预加热元件和所述另一预加热元件至少之一的上方。
10.根据权利要求8所述的液体喷射头，其特征在于，多个所述流路被分成多个第一 流路和多个第二流路，多个所述第一流路将所述供给口和多个所述第一喷射口中的每一个 喷射口连通，多个所述第二流路将所述供给口和多个所述第二喷射口中的每一个喷射口连 通，所述预加热元件被用于加热所述供给口内部的液体和多个所述第二流路内部的液体，所述另一预加热元件被用于加热所述供给口内部的液体、多个所述第一流路内部的液体和 多个所述第二流路内部的液体。
全文摘要
提供一种液体喷射头，该喷射打印头通过有效地进行墨预加热，能够在打印时很好地保持墨的特性。打印头具有加热器和形成于与加热器相对应的位置处的喷射口。从喷射墨的一侧观察时，在该打印头中，在墨供给口和打印元件之间以包围墨供给口的方式设置副加热器。
文档编号B41J2/14GK101879815SQ201010168480
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月8日
发明者久保康祐, 今仲良行, 古川达生, 大桥亮治, 小俣好一, 山口孝明, 工藤智子, 平山信之, 根岸俊雄, 田丸勇治, 田村秀男, 葛西亮 申请人:佳能株式会社