专利名称：喷墨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在用于将墨水喷射到记录介质上以进行打印的喷墨记录设备中的喷墨头。
背景技术：
在喷墨头中，通过共用墨水通道将来自墨水槽的墨水提供给多个墨水腔室。当选择地给这些压力腔室施加脉冲压力以产生压力波时，从与所选压力腔室连接的喷嘴中喷射出墨水。在这种喷墨头中，已经提出具有沿着头表面以矩阵形式布置的压力腔室的喷墨头，以实现更高的打印分辨率和更高的打印速度(例如，参见日本专利No.3231786(图3和4)、美国专利No.5757400和WO97/28000)。
在所提出的喷墨头中，六边形压力腔室沿着头表面在一个方向布置，由此形成压力腔室列。用于给这些压力腔室提供墨水的共用墨水通道沿着这些压力腔室的布置方向延伸。构成每个压力腔室列的压力腔室的相对侧在从与头表面垂直的方向看时分别与两个共用墨水通道部分地相对。在从与头表面垂直的方向看时，喷嘴分别布置在压力腔室的中央部分中。墨水从位于压力腔室的相对侧上的共用墨水通道提供进这些压力腔室。从位于这些压力腔室的中央部分中的喷嘴将墨水喷射出。
但是在日本专利No.3231786中所披露的喷墨头中，在两个相邻压力腔室列中的喷嘴之间的距离做得较大，因为这些喷嘴分别布置在这些压力腔室的中央部分中。用于喷射墨水的喷嘴必须布置在当从与头表面垂直的方向看时没有与共用墨水通道重叠的位置中。如果这些喷嘴按照这种方式布置，则设置在每个压力腔室列的相对侧上的共用墨水通道的宽度受到限制。如果共用墨水通道的宽度受到这样的限制，则这些共用墨水通道的流动通道面积不可避免地变窄。为此，这些共用墨水通道的流动通道阻力增加，从而墨水不能平稳地提供给压力腔室。或者，每个共用墨水通道的高度必须做得较大，以便增加这些共用墨水通道的流动通道面积。因此，喷墨头的尺寸增加。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种喷墨头，它具有布置成能够使得每个共用墨水通道的宽度尽可能大的压力腔室和喷嘴。
根据本发明的一个方面，一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列，这些压力腔室包括第一压力腔室列，每列都包括具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第一连接孔的压力腔室；以及第二压力腔室列，每列都包括具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第二连接孔的压力腔室；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个压力腔室列布置成与每条共用墨水通道相对并且由彼此相邻的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列构成，第一连接孔和第二连接孔当从与所述平面垂直的第三方向看时沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上，并且第一连接孔和第二连接孔在从第一方向看时布置在两个相邻共用墨水通道之间并且至少部分地相互重叠。
在该喷墨头中，沿着第一方向延伸的共用墨水通道通过进墨口给压力腔室提供墨水。从分别通过连接孔与压力腔室的端部连接的喷嘴中喷射出墨水。这些压力腔室形成沿着第一方向延伸的压力腔室列。这些压力腔室列包括具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴的第一压力腔室列和具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴的第二压力腔室列。也就是说，与构成第一压力腔室列的压力腔室连接的喷嘴的位置相对于第二方向与连接在构成第二压力腔室列的压力腔室上的喷嘴的位置相反。由第一压力腔室列和第二压力腔室列的组合构成的两个相邻压力腔室列与每个共用墨水通道相对地布置。这样，构成第一和第二压力腔室列的所有压力腔室与每个共用墨水通道相对。因此，当从与这些压力腔室连接的喷嘴中喷射出墨水时可以降低在属于第一压力腔室列的压力腔室和属于第二压力腔室列的压力腔室之间在顺应性(与刚性相反)方面的差异。因此，当从分别与这些压力腔室连接的喷嘴中喷射出墨水时，可以使喷墨特性例如墨滴形状和喷墨速度一致。
当从第三方向看时，用于喷墨的喷嘴必须布置在没有与对应于具有与之连接的喷嘴的压力腔室的共用墨水通道重叠的位置中。因此，从第三方向看，形成在构成第一压力腔室列的压力腔室中并且分别与喷嘴连接的第一连接孔和形成在构成第二压力腔室列的压力腔室中并且分别与喷嘴连接的第二连接孔沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上。而且，从第一方向看，在两个相邻共用墨水通道之间，第一连接孔和第二连接孔布置成相互部分地重叠。也就是说，可以使由第一和第二连接孔所占据的区域沿着第二方向尽可能窄以减小这些喷嘴之间沿着第二方向的间距，由此加宽这些共用墨水通道。因此，可以加大共用墨水通道的流动通道面积，并且可以降低这些共用墨水通道的流动通道阻力，从而可以平稳地将墨水提供给压力腔室。或者，每个共用墨水通道的高度(沿着第三方向的长度)可以随着每个共用墨水通道的宽度减小而降低。因此，可以减小该喷墨头的尺寸。
根据本发明的另一个方面，第一连接孔和第二连接孔在喷墨头中的两个相邻共用墨水通道之间沿着第一方向布置成一列。因此，可以使由第一和第二连接孔占据的区域沿着第二方向更窄，从而可以使得这些共用墨水通道更宽。
根据本发明的另一个方面，一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过多个进墨口与压力腔室连接，其中这些压力腔室列包括第一压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴的压力腔室构成；以及第二压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴的压力腔室构成，第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个相邻压力腔室列由布置成与每个共用墨水通道相对的其中一列第一压力腔室列和其中一列第二压力腔室列的组合构成，与第一压力腔室列的压力腔室连接的多个喷嘴和与第二压力腔室列的压力腔室连接的多个喷嘴在从与所述平面垂直的第三方向看时沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上；并且用来使第一压力腔室列的压力腔室分别与喷嘴连接的第一墨水流动通道和用来使第二压力腔室列的压力腔室分别与喷嘴连接的第二墨水流动通道在从第一方向看时布置在两个相邻共用墨水通道之间并且彼此至少部分地重叠。
因此，第一压力腔室列的喷嘴和第二压力腔室列的喷嘴沿着第一方向并排布置在每个共用墨水通道的相对两侧上。用于使第一压力腔室列的压力腔室分别与喷嘴连接的第一墨水流动通道和用于使第二压力腔室列的压力腔室分别与喷嘴连接的第二墨水流动通道布置成在从第一方向看时彼此部分地重叠。因此，由第一和第二墨水流动通道占据的区域可以沿着第二方向变窄，从而可以加宽这些共用墨水通道。
根据本发明的另一个方面，第一墨水流动通道和第二墨水流动通道在两个相邻共用墨水通道之间沿着第一方向布置成一列。因此，可以使由第一和第二墨水流动通道占据的区域沿着第二方向变窄，从而可以更大地加宽这些共用墨水通道。
根据本发明的另一个方面，一喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中这些压力腔室列包括第一压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴的压力腔室构成；以及第二压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴的压力腔室构成，第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，由一第一压力腔室列和一第二压力腔室列的组合构成的两个相邻压力腔室列布置成与每个共用墨水通道相对，形成在第一压力腔室列的压力腔室中的多个第一进墨口和形成在第二压力腔室列的压力腔室中的多个第二进墨口在从与所述平面垂直的第三方向看时并排布置并且和与相应压力腔室连接的喷嘴相对，并且每个共用墨水通道如此形成，从而第一压力腔室列的第一进墨口和第二压力腔室列的第二进墨口在从第一方向看时彼此部分重叠地布置在从第三方向看的这些共用墨水通道的中央部分附近。
因此形成在属于第一压力腔室列的压力腔室中的第一进墨口和形成在属于第二压力腔室列的压力腔室中的第二进墨口在从第三方向看时并排布置并且和与相应压力腔室连接的喷嘴相对。而且，第一压力腔室列的第一进墨口和第二压力腔室列的第二进墨口布置成当从第一方向看时在共用墨水通道的中央部分附近彼此部分地重叠。因此，可以使设置在共用墨水通道的相对两侧上的第一和第二压力腔室列的喷嘴之间的距离加大，从而可以加宽设置在第一和第二压力腔室列之间的共用墨水通道。
根据本发明的另一个方面，每个共用墨水通道如此形成，从而第一进墨口和第二进墨口在从第三方向看的共用墨水通道的中央部分附近沿着第一方向布置成一列。因此，可以使设置在共用墨水通道的相对两侧上的第一和第二压力腔室列的喷嘴之间的距离更大，从而可以更大地加宽共用墨水通道。
根据本发明的另一个方面，从共用墨水通道提供给压力腔室的墨水的流动方向在从第三方向看时相对于在共用墨水通道中的墨水流动方向成一锐角倾斜。因此，墨水平稳地从共用墨水通道流向压力腔室，从而可以平稳地将墨水提供给压力腔室。另外，与在共用墨水通道中的墨水混合的空气平稳地流进压力腔室，从而可以很容易排出留在共用墨水通道等内部的空气。
根据本发明的另一个方面，压力腔室和共用墨水通道通过与所述平面平行地延伸的孔隙相互连接。每个共用墨水通道如此形成，从而与第一压力腔室列的压力腔室连接的第一孔隙和与第二压力腔室列的压力腔室连接的第二孔隙在从第三方向看时以点对称的方式布置。因此，用于将墨水从共用墨水通道提供给构成第一压力腔室列的压力腔室的流动通道结构和用于将墨水从共用墨水通道提供给构成第二压力腔室列的压力腔室的流动通道结构以点对称的方式形成，从而可以使第一和第二压力腔室列的供墨特性和混合空气排出特性一致。
根据本发明的另一个方面，一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列，这些压力腔室包括第一压力腔室列，每列都包括具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第一连接孔的压力腔室；以及第二压力腔室列，每列都包括具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第二连接孔的压力腔室；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个压力腔室列布置成与每条共用墨水通道相对并且由彼此相邻的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列构成，第一连接孔和第二连接孔当从与所述平面垂直的第三方向看时沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上，当从与所述平面垂直的方向看时，第一压力腔室列的压力腔室相对于每个共用墨水通道与其中一个共用墨水通道重叠的部分具有与第二压力腔室列的压力腔室相对于每个共用墨水通道与该其中一个共用墨水通道重叠的部分基本上相同的面积。
根据本发明的另一个方面，一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列，这些压力腔室包括第一压力腔室列，每列都包括具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第一连接孔的压力腔室；以及第二压力腔室列，每列都包括具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第二连接孔的压力腔室；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个压力腔室列布置成与每条共用墨水通道相对并且由彼此相邻的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列构成，第一连接孔和第二连接孔当从与所述平面垂直的第三方向看时沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上，并且每个压力腔室与每个共用墨水通道重叠的部分大于每个压力腔室没有与每个共用墨水通道重叠的部分。
图1为根据本发明第一实施方案的喷墨头的透视图；图2为沿着在图1中的II-II线剖开的剖视图；图3为一头主体的平面图；图4为由在图3中的点划线围绕的区域的放大图；图5为由在图4中的点划线围绕的区域的放大图；图6为沿着在图5中的XI-XI线剖开的剖视图；图7为一剖视图，示意性地显示出用于第一和第二压力腔室列的压力腔室的子集管和单独墨水流动通道；图8A为一剖视图，显示出一促动器单元；图8B为一平面图，显示出一单独电极；图9为根据本发明第二实施方案的头主体的局部放大图；并且图10为图9的局部放大图。
具体实施例方式
下面将对本发明的第一实施方案进行说明。如图1和2所示，根据第一实施方案的喷墨头1具有一头主体70和一基座71。该头主体70沿着主扫描方向延伸，从而在平面图中形成为一矩形，用来将墨水喷射到一张纸上。基座71布置在头主体70上方，并且包括两个作为被提供给头主体70的墨水的流动通道的墨水储存器3。
头主体70包括一流动通道单元4和促动器单元21。流动通道单元4具有形成在其中的墨水流动通道。促动器单元21粘接在流动通道单元4的上表面上。流动通道单元4和促动器单元21中的每一个按照将多块薄板彼此层叠粘接在一起的方式形成。作为馈电部件的柔性印刷电路板(之后被称为FPC)50粘接在促动器单元21的上表面上，从而分别向左右引出。基座71由金属材料例如不锈钢制成。在基座71中的墨水储存器3为沿着基座71的长度方向形成的近似长方体的中空区域。
基座71的下表面73在开口3b附近从其周围部分向下伸出。只有在靠近下表面73的开口3b的部分73a处，该基座71与流动通道单元4接触。因此，除了靠近基座71的下表面73的开口3b的部分73a之外的其它区域与头主体70隔绝。促动器单元21设置在这些隔绝部分中。
基座71粘接固定在形成在支架72的夹持部分72a的下表面中。支架72包括一夹持部分72a和一对平板状伸出部72b，这对伸出部从夹持部分72a的上表面延伸出以便沿着与夹持部分72a的上表面垂直的方向彼此间隔预定间距地设置。粘接在促动器单元21上的FPC50分别通过弹性部件83例如海绵沿着支架72的伸出部72b的表面设置。驱动器IC80布置在分别沿着支架72的伸出部72b的表面设置的FPC50上。FPC50通过焊接与头主体70的驱动器IC80和促动器单元21(这将在下面进行说明)电连接，从而将从驱动器IC80输出的驱动信号传送给促动器单元21。
近似长方体的散热器82紧贴着驱动器IC80设置在驱动器IC80的外表面上，从而可以有效地将在驱动器IC80中产生出的热量散发出。板81设置在驱动器IC80和散热器82上方，并且位于FPC50外面。散热器82的上表面分别通过密封件84粘接在板81上。散热器82的下表面分别通过密封件84粘接在FPC50上。
图3为在图1中所示的头主体70的平面图。形成在基座71中的墨水储存器3由在图3中的虚线假想地表示出。这两个墨水储存器3沿着头主体70的纵向方向相互平行地延伸，从而设置成相互间隔预定间隔。每个墨水储存器3在其一个端部处具有一开口3a。这两个墨水储存器3通过这些开口3a与墨水槽(未示出)连接，从而这两个墨水储存器3总是填充有墨水。每个墨水储存器3还具有大量沿着头主体70的纵向方向设置的开口3b，从而如上所述一样使每个墨水储存器与流动通道单元4连接。这许多开口3b如此形成，从而每对开口3b沿着头主体70的纵向方向相邻地设置。与一个墨水储存器3连接的成对开口3b和与另一个墨水储存器3连接的成对开口3b成之字形布置。
在没有设置开口3b的区域中设有每个在平面图中成梯形形状的多个促动器单元21。这些促动器单元21以与成对开口3b相反的图案成之字形布置。每个促动器单元21的平行相对侧边(上侧边和下侧边)与头主体70的纵向方向平行。相邻促动器单元21的斜边沿着头主体70的宽度方向相互部分重叠。
图4为由在图3中的点划线围绕的区域的放大图。如图4所示，设置在每个墨水储存器3中的开口3b分别与集管5连接。每个集管5的端部分成用作共同墨水腔室的子集管5a。也就是说，在每个促动器单元21下面设有总共八个子集管5a，从而这八个子集管5a沿着促动器单元21的平行相对侧边延伸并且彼此隔绝。与促动器单元21的粘接区域相对应的流动通道单元4的下表面形成作为喷墨区域。如后面所述一样，大量喷嘴8和压力腔室10以矩阵的形式布置在喷墨区域的表面上。
图5为由在图4中所示的点划线围绕的区域的放大图。图4和5显示出这样一种状态，其中从与喷墨表面垂直的方向观看出其上以矩阵形式布置有流动通道单元4中的许多压力腔室10的平面。每个压力腔室10在平面图中基本上成形为具有圆角的菱形。这些压力腔室10沿着两个布置方向A(第一方向)和B如此相邻地以矩阵形式布置，从而这些压力腔室10没有彼此重叠。布置方向A为喷墨头1的长度方向，即子集管5a的延伸方向。布置方向A与每个压力腔室10的短对角线平行。布置方向B为相对于布置方向A形成一钝角的方向。
每个压力腔室10的长对角线方向(第二方向)与布置方向A(第一方向)垂直并且与流动通道单元4的宽度方向平行。如图5和6所示，每个压力腔室10其一个端部通过连接孔14(14a，14b)与喷嘴8连接并且其另一个端部通过进墨口16(16a，16b)和一孔隙12(12a，12b)与作为共用墨水通道的子集管5a连接。虽然在图5中没有显示出，单独电极35(参见图8)形成在促动器单元21上从而在平面图中分别与压力腔室10重叠。每个单独电极35在形状上与压力腔室10类似但是其尺寸小于压力腔室10。顺便说一下，在促动器单元21或在流动通道单元4中必须由虚线表示的子集管5a、压力腔室10、孔隙12等在图4和5中由实线表示以便于理解这些附图。
压力腔室10沿着布置方向A以对应于37.5dpi的间隔设置。压力腔室10形成多个沿着布置方向A延伸的压力腔室列11。顺便说一下，位于沿着布置方向B的相对端部处的压力腔室10是不用来喷墨的伪腔室。
这些压力腔室列11分成第一压力腔室列11a和第二压力腔室列11b。每个第一压力腔室列11a包括具有沿着第二方向不均匀地分布在一侧(在图5中的上边)上的喷嘴8的压力腔室10a。每个第二压力腔室列10b包括具有沿着第二方向不均匀地分布在另一侧(在图5中的下边)上的喷嘴8的压力腔室10b。这些第一和第二压力腔室列11a和11b在一平面中交替地布置。大约为作为彼此相邻的两个压力腔室列11a和11b的组成部件的压力腔室10a和10b的2/3大的区域在从与其中布置有压力腔室10的平面垂直的方向(第三方向)看时与一个子集管5a重叠。也就是说，该区域与子集管5a相对。这样，作为第一压力腔室列11a的组成部件的压力腔室10a和作为与第一压力腔室列11a相邻的第二压力腔室11b的组成部件的压力腔室10b布置成与一个子集管5a相对，并且它们与该子集管5a的重叠面积相等。因此，可以使压力腔室10a和10b与子集管5a或其它流动通道的组成部件的立体位置关系保持恒定。因此，压力腔室10a和10b中的任一个可以设置在实际上具有相同刚度的结构中。也就是说，在从喷嘴8喷射出墨水时，可以降低压力腔室10a和10b之间在顺应性上的差异。可以使喷墨特性例如从与压力腔室10a和10b连接的喷嘴8中喷射出的墨水的墨滴形状和喷射速度一致。
分别与喷嘴8连接的连接孔14(14a和14b)形成在没有与子集管5a重叠并且大约为压力腔室10a和10b的1/3大的剩余区域中。如将在下面所述一样，连接孔14通过沿着第三方向延伸的墨水流动通道15(15a和15b)与喷嘴8连接。
下面将对用于通过压力腔室10将墨水从子集管5a导向喷嘴8的每个单独墨水流动通道32进行说明。如图5和6所示，在每个单独墨水流动通道32中，子集管5a从出墨口18通过孔隙12和进墨口16与压力腔室10连接。压力腔室10通过连接孔14和沿着第三方向延伸的墨水流动通道15与喷嘴8连接。每个单独墨水流动通道32如此形成，从而一个子集管5a将墨水提供给作为与子集管5a相对的第一和第二压力腔室列11a和11b的组成部件的多个压力腔室10a和10b。
如上所述，流动通道单元4如此形成，从而一个子集管5a只是将墨水提供给作为第一和第二压力腔室列11a和11b的组成部件的多个压力腔室10a和10b。因此，形成在子集管5a中的出墨口18(18a和18b)的密度或与出墨口18连接的孔隙12的密度与其中一个子集管5a将墨水提供给三个或多个压力腔室列(例如，四个压力腔室列)的情况现比可以减小。因此，可以提高在用于布置出墨口18、孔隙等的设计方面的自由度。而且，当从与一个压力腔室10连接的喷嘴8喷射出墨水时，可以降低子集管5a的压力变化在另一个压力腔室10的喷墨特性上的影响，即所谓的串扰。
顺便说一下，如图5所示，从第三方向看，形成在作为第一压力腔室列11a的组成部件的压力腔室10a中的第一连接孔14a和形成在作为与第一压力腔室列11a相邻的第二压力腔室列11b的组成部件的压力腔室10b中的第二连接孔14b沿着第一方向并排布置在子集管5a的相对侧上。如图5和7所示，从第一方向看，多个第一连接孔14a和多个第二连接孔14b在相邻两个子集管5a之间彼此部分重叠，从而多个第一连接孔14a和多个第二连接孔14b沿着第一方向基本上布置成一列。与作为第一压力腔室列11a的组成部件的压力腔室10a连接的第一墨水流动通道15a和与作为第二压力腔室列11b的组成部件的压力腔室10b连接的第二墨水流动通道15b在从第一方向看时也彼此部分重叠，从而第一墨水流动通道15a和第二墨水流动通道15b沿着第一方向基本上布置成一列。
根据这个结构，可以使由第一和第二连接孔14a和14b(第一和第二墨水流动通道15a和15b)占据的区域沿着第二方向尽可能窄以降低这些喷嘴8之间沿着第二方向的距离，由此沿着第三方向加宽这些子集管5a。因此，可以减小每个子集管5a的流动通道面积，并且可以减小流动通道阻力，从而可以平稳地将墨水提供给压力腔室10。或者，随着子集管5a被加宽，可以减小每个子集管5a的高度(在第三方向上的长度)，从而可以减小该喷墨头1的尺寸。
而且，从第三方向看，形成在作为第一压力腔室列11a的组成部件的压力腔室10a中的第一进墨口16a和形成在作为第二压力腔室列11b的组成部件的压力腔室10b中的第二进墨口16b相对于与压力腔室10a和10b连接的相应喷嘴8并排布置并与之相对。从第一方向看，第一进墨口16a和第二进墨口16b彼此部分重叠。从第三方向看，第一进墨口16a和第二进墨口16b在子集管的中央部分附近沿着第一方向基本上布置成一列。因此，可以加大在设在子集管5a的相对侧上的第一和第二压力腔室列11a和11b的喷嘴8之间的距离，从而可以加宽设在第一和第二压力腔室列11a和11b之间的子集管5a。
如图6所示，每个压力腔室10和相应的孔隙12在多块薄板的层叠方向上具有不同的深度。因此，如图5所示，在与位于促动器单元21下面的喷墨区域对应的流动通道单元4中，与一个压力腔室10连接的孔隙12可以设置成在平面图中在相同位置中与靠近该压力腔室的另一个压力腔室10重叠。因此，可以将这些压力腔室10相互紧贴地密集布置。因此，虽然由该喷墨头1占据的面积相对较小，但是可以通过该喷墨头1实现高分辨率图像的打印。
如图5所示，从第三方向看，与属于第一压力腔室列11a的其中一个压力腔室10a连接的第一孔隙12a和与属于相邻于第一压力腔室列11a的第二压力腔室列11b的相应一个压力腔室10b连接的第二孔隙12b以点对称的方式布置。因此，用于将来自子集管5a的墨水提供给属于第一压力腔室列11a的其中一个压力腔室10a的流动通道结构和用于将来自子集管5a的墨水提供给属于第二压力腔室列11b的相应一个压力腔室10b的流动通道结构以点对称的方式布置。因此，可以使第一压力腔室列11a和第二压力腔室列11b的供墨特性或混合空气排出特性一致。
顺便说一下，如图6和7中所示，头主体70具有一种层叠结构，其中总共十块板即一促动器单元21、一空腔板22、一基板23、一孔隙板24、一供墨板25、集管板26、27和28、一盖板29和一喷嘴板30相互层叠在一起。这十块板除了促动器单元21之外，即九块板形成该流动通道单元4。
如将在后面详细说明的一样，促动器单元21包括作为四层的四块压电板41至44(参见图8A)的层叠体以及多个电极，它们设置成只有最上面层设置作为具有在施加电场时用作活性层的部分的层，而剩余三层设置作为非活性层。空腔板22为一金属板，它具有许多与压力腔室10相对应的基本上为菱形的开口，并且第一和第二进墨口16a和16b以及第一和第二连接孔14a和14b与这些开口连接。基板23为一金属板，它具有每个都用于使空腔板22的一个压力腔室10与相应的孔隙12连接的孔和每个都用于使压力腔室10与相应的喷嘴8连接的孔。孔隙板24为一金属板，它具有每个形成为由两个孔和用于在空腔板22的一个压力腔室10中使这两个孔彼此连接的半蚀刻区域组合而成的孔隙12，以及每个都用于使该压力腔室10与相应喷嘴8连接的孔。供应板25为一金属板，它具有每个都用于使用于空腔板22的一个压力腔室10的孔隙12与相应的子集管5a连接的孔和每个都用于使压力腔室10与相应的喷嘴8连接的孔。集管板26、27和28为金属板，它们具有子集管5a和每个都用于使空腔板22的一个压力腔室10与相应的喷嘴8连接的孔。盖板29为一金属板，它具有每个都用于使空腔板22的一个压力腔室10与相应的喷嘴8连接的孔。喷嘴板30为一金属板，它具有每个都设置用于空腔板22的一个压力腔室10的喷嘴8。
一般来说，使用粘接剂来将这些金属板22至30相互粘接，由此将这些金属板22至30层叠在一起。在该情况中，必须设置用来使粘接剂排出的排出沟槽，以便防止单独墨水流动通道32被进入到构成形成于金属板中的单独墨水流动通道32的连接孔14等的粘接剂阻塞。因此，尤其是每个都具有许多孔的金属板22至25可以通过金属结合例如扩散结合方法相互结合。在该情况中，因为没有使用任何粘接剂，所以不必在金属板22至25中形成用于排出粘接剂的排出沟槽。因此，构成单独墨水流动通道32的连接孔14等可以尽可能相邻地布置。这样，因为连接孔14、进墨口16等可以尽可能相邻地布置，所以可以进一步加宽这些子集管5a。
这十块板21至30彼此层叠在一起，同时如此设置，从而如图6中所示一样形成单独墨水流动通道32。也就是说，每个单独墨水流动通道32首先从子集管5a向上走，在孔隙12中水平延伸，然后从该孔隙12进一步向上，在压力腔室10中再次水平延伸，沿着远离孔隙12的方向向下倾斜地延伸一段，最后垂直向下延伸至喷嘴8。
接下来，将对层叠在作为流动通道单元4的最上面层的空腔板22上的促动器单元21的结构进行说明。
如图8A所示，促动器单元21包括四块压电板41、42、43和44，每块压电板形成为具有大约15μm的相同厚度。这些压电板41至44设置成彼此相邻的层状平板(连续平板层)，从而布置在形成在头主体70中的一个喷墨区域中的许多压力腔室10上。因为压电板41至44作为连续平板层布置在许多压力腔室10上，所以当采用例如丝网印刷技术时，可以将单独电极35密集地布置在压电板41上。因此，形成在与单独电极35对应的位置处的压力腔室10也可以密集地布置，因此可以打印高分辨率的图像。压电板41至44中的每一块由具有铁电性的锆酸钛酸铅(PZT)陶瓷材料制成。
单独电极35形成在作为最上面层的压电板41上。厚度大约为2μm的共用电极34介于作为最上面层的压电板41和位于压电板41下面的压电板42之间，从而该共用电极34形成在压电板42的整个表面上。单独电极35和共用电极34都由金属材料例如Ag-Pd制成。
如图8B所示，每个单独电极35具有大致为1μm的厚度，并且具有与在图5中所示的压力腔室10的形状几乎类似的基本上菱形的平面形状。每个近似菱形的单独电极35的一锐角部分延伸出。其直径大约为160μm的一圆形焊盘部分36设在单独电极35的锐角部分的延伸部分的一个端部处，以便与单独电极35电连接。例如，焊盘部分36例如由包含玻璃粉的金制成。如图8A所示，焊盘部分36粘接在单独电极35的延伸部分的表面上。
共用电极34在未示出区域处接地。因此，共用电极34在与所有压力腔室10对应的区域中同等地保持在接地电位处。单独电极35通过包括单独用于相应单独电极35的单独导线的FPC50与驱动器IC80连接，从而可以根据每个压力腔室10来控制电位(参见图1和2)。
接下来，将对促动器单元21的驱动方法进行说明。在促动器单元21中的压电板41的极化方向为该压电板41的厚度方向。也就是说，促动器单元21具有一种所谓的单形态式结构，其中位于上面(即，远离压力腔室10)一块压电板41用作包括活性层的层，而位于下面(即，靠近压力腔室10)的三块压电板42至44用作非活性层。因此，当将单独电极35的电位设定在预定的正或负电位处时，安放在电极之间的压电板41的电场施加部分用作活性层(压力产生部分)，并且例如在电场的方向与极化方向相同的情况下，通过横向压电效应沿着与极化方向垂直的方向收缩。另一方面，压电板42至44没有受到电场的影响，从而这些压电板42至44没有自发收缩。因此，在位于上面的压电板41和位于下面的压电板42至44之间在沿着与极化方向垂直的方向的变形方面产生出差异，从而整个压电板41至44变形以在非活性侧上凸形弯曲(单形态变形)。在这种情况下，如图8A所示，整个压电板41至44的下表面固定在用于将这些压力腔室分隔开的隔壁(空腔板)22的上表面上。因此，压电板41至44变形以便在压力腔室侧上凸形弯曲。为此，压力腔室10的容积降低，以提高墨水的压力，由此从与压力腔室10连接的喷嘴8中喷射墨水。然后，当单独电极35的电位恢复至与共用电极34相同的电位时，这些压电板41至44恢复至初始形状，从而压力腔室10的容积回到初始数值。因此，从集管5侧吸入墨水。
顺便说一下，可以如下采用另一种驱动方法。预先将每个单独电极35的电位设置在与共用电极34的电位不同的数值处。只要存在喷射请求，就立即使单独电极35的电位改变至与共用电极34的电位相同的数值。然后，按照规定的定时使单独电极35的电位回到与共同电极34的电位不同的初始数值。在该情况下，在单独电极35的电位变得与共用电极34的电位相等时，使压电板41至44恢复至原始形状。因此，与初始状态(其中共同电极34和单独电极35的电位彼此不同的状态)相比，该压力腔室10的容积增加，从而从集管5侧将墨水吸入到压力腔室10中。之后，这些压电板41至44变形以在重新将单独电极35的电位设定在与共用电极34的电位不同的初始数值处时在压力腔室10侧上凸形弯曲。因此，压力腔室10的容积减小以提高墨水的压力，由此喷射出墨水。
根据上述喷墨头，可以获得以下效果。
第一和第二压力腔室列11a和11b在其中压力腔室10以矩阵形式布置的平面中交替地布置。作为第一压力腔室列11a的组成部件的压力腔室10a和作为与第一压力腔室列11a相邻的第二压力腔室列11b的组成部件的压力腔室10b布置成与一个子集管5a相对。因此，在从喷嘴8喷射出墨水时可以降低在构成第一和第二压力腔室列11a和11b的压力腔室10a和10b之间在顺应性方面的差异。因此，在从分别与压力腔室10a和10b连接的喷嘴中喷射出墨水时可以使喷墨特性一致。
而且，做出这样一种结构，其中一个子集管5a只给构成两个压力腔室列11a和11b的压力腔室10a和10b提供墨水。因此，与一个子集管5a为许多压力腔室列提供墨水的情况相比，可以减小用于从子集管5a中吸出墨水的出墨口18的密度或与这些出墨口18连接的孔隙12的密度。因此可以提高布置出墨口18、孔隙等的设计自由度。另外，当从与一个压力腔室10连接的喷嘴8中喷射出墨水时，可以降低该子集管5a的压力变化在另一个压力腔室10的喷墨特性上的影响，即所谓的串扰的影响。
从第三方向看，第一压力腔室列11a的第一连接孔14a和第二压力腔室列11b的第二连接孔14b沿着第一方向并排布置在子集管5a的相对侧上。从第一方向看，第一连接孔14a和第二连接孔14b在两个相邻子集管5a之间彼此部分重叠。第一连接孔14a和第二连接孔14b沿着第一方向基本上布置成一列。从第一方向看，第一压力腔室列11a的第一墨水流动通道15a和第二压力腔室列11b的第二墨水流动通道15b彼此部分重叠。第一墨水流动通道15a和第二墨水流动通道15b沿着第一方向基本上布置成一列。
根据这种结构，使得由第一和第二连接孔14a和14b(第一和第二墨水流动通道15a和15b)占据的区域沿着第二方向尽可能窄以减小这些喷嘴8之间沿着第二方向的距离，由此从第三方向看加宽了这些子集管5a。因此，可以加大每个子集管5a的流动通道面积，并且可以减小流动通道阻力，从而可以平稳地将墨水提供给压力腔室10。或者每个子集管5a的高度(在第三方向上的长度)可以随着子集管5a变宽而减小。因此，可以减小喷墨头1的尺寸，或者可以减少用于形成子集管5a的金属板26至28的数量。
而且，从第三方向看，第一压力腔室列11a的第一进墨口16a和第二压力腔室列11b的第二进墨口16b并排布置，并且和与相应压力腔室10a和10b连接的喷嘴8相对。第一进墨口16a和第二进墨口16b从第一方向看彼此部分重叠。第一进墨口16a和第二进墨口16b从第三方向看在子集管5a的中央部分附近沿着第一方向基本上布置成一列。因此，可以加大设置在子集管5a的相对侧上的第一和第二压力腔室列11a和11b的喷嘴8之间的距离，从而可以加宽设置在第一和第二压力腔室列11a和11b之间的子集管5a。
接下来将对本发明的第二实施方案进行说明。为了省略重复的说明，在结构上与第一实施方案相同的部件由与第一实施方案相同的参考标号表示。
第二实施方案在压力腔室10、喷嘴8和子集管5a的布置方面与第一实施方案基本上相同，但是在用于从子集管5a将墨水提供给压力腔室10的结构方面与第一实施方案不同。
如图9所示，构成第一压力腔室列11a的压力腔室10a和构成第二压力腔室列11b的压力腔室10b与一个子集管5a相对地布置。做成这样一种结构，从而一个子集管5a将墨水提供给两个压力腔室列11a和11b的压力腔室10a和10b。墨水从每个子集管5a的左右侧流出。
子集管5a通过孔隙12(12a和12b)和进墨口16(16a和16b)将墨水提供给压力腔室10。如图10所示，与构成第一压力腔室列11a的压力腔室10a连接的第一孔隙12a和与构成第二压力腔室列11b的压力腔室10b连接的第二孔隙12b分别相对于在子集管5a中的墨水流动方向C以锐角1和2倾斜。也就是说，墨水沿着在图10中以一锐角1相对于流动方向C向上倾斜的流动方向D提供给第一压力腔室列11a的压力腔室10a，同时墨水沿着在图10中以一锐角2相对于流动方向C向下倾斜的流动方向E提供给第二压力腔室列11b的压力腔室10b。第一孔隙12a和第二孔隙12b在子集管5a的中央位置P中以点对称的方式形成。
根据该结构，墨水从子集管5a平稳地流向压力腔室10。因此，可以平稳地将墨水提供给压力腔室10。而且，与在子集管5a中的墨水混合的空气平稳地流进压力腔室10。因此，可以很容易将留在子集管5a、孔隙12等内部的空气排出。顺便说一下，从结构对称性方面来看优选的是，锐角1和2基本上彼此相等。在该情况中，可以使第一压力腔室列11a的压力腔室10a和第二压力腔室列11b的压力腔室10b在供墨特性和混合空气排出特性方面一致。
权利要求
1.一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列，该多个压力腔室包括第一压力腔室列，每列都包括这样的压力腔室，所述压力腔室具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第一连接孔；以及第二压力腔室列，每列都包括这样的压力腔室，所述压力腔室具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第二连接孔；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个压力腔室列布置成与每个共用墨水通道相对并且由彼此相邻的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列构成，第一连接孔和第二连接孔当从与所述平面垂直的第三方向看时沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上，并且所述第一连接孔和第二连接孔在从第一方向看时布置在两个相邻共用墨水通道之间并且至少部分地相互重叠。
2.如权利要求1所述的喷墨头，其中所述第一连接孔和第二连接孔在两个相邻共用墨水通道之间沿着第一方向布置成一列。
3.一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过多个进墨口与压力腔室连接，其中这些压力腔室列包括第一压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴的压力腔室构成；以及第二压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴的压力腔室构成，第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个相邻压力腔室列由布置成与每个共用墨水通道相对的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列的组合构成，从与所述平面垂直的第三方向看，与第一压力腔室列的压力腔室连接的多个喷嘴和与第二压力腔室列的压力腔室连接的多个喷嘴沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上；并且从第一方向看，用来使第一压力腔室列的压力腔室分别与喷嘴连接的第一墨水流动通道和用来使第二压力腔室列的压力腔室分别与喷嘴连接的第二墨水流动通道布置在两个相邻共用墨水通道之间并且彼此至少部分地重叠。
4.如权利要求3所述的喷墨头，其中所述第一墨水流动通道和第二墨水流动通道在两个相邻共用墨水通道之间沿着第一方向布置成一列。
5.一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中这些压力腔室列包括第一压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴的压力腔室构成；以及第二压力腔室列，每列都由具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴的压力腔室构成，第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，由一第一压力腔室列和一第二压力腔室列的组合构成的两个相邻压力腔室列布置成与每个共用墨水通道相对，从与所述平面垂直的第三方向看，形成在第一压力腔室列的压力腔室中的多个第一进墨口和形成在第二压力腔室列的压力腔室中的多个第二进墨口并排布置并且和与相应压力腔室连接的喷嘴相对，并且每个共用墨水通道如此形成，从而在从第一方向看时，第一压力腔室列的第一进墨口和第二压力腔室列的第二进墨口彼此部分重叠地布置在从第三方向看的这些共用墨水通道的中央部分附近。
6.如权利要求5所述的喷墨头，其中每个共用墨水通道如此形成，从而第一进墨口和第二进墨口在从第三方向看的共用墨水通道的中央部分附近沿着第一方向布置成一列。
7.如权利要求1所述的喷墨头，其中在从第三方向看时，从共用墨水通道提供给压力腔室的墨水的流动方向相对于在共用墨水通道中的墨水流动方向成一锐角倾斜。
8.如权利要求1所述的喷墨头，其中所述压力腔室和共用墨水通道通过与所述平面平行地延伸的孔隙相互连接，并且每个共用墨水通道如此形成，从而与第一压力腔室列的压力腔室连接的第一孔隙和与第二压力腔室列的压力腔室连接的第二孔隙在从第三方向看时以点对称的方式布置。
9.一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列，这些压力腔室包括第一压力腔室列，每列都包括这样的压力腔室，所述压力腔室具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第一连接孔；以及第二压力腔室列，每列都包括这样的压力腔室，所述压力腔室具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第二连接孔；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个压力腔室列布置成与每个共用墨水通道相对并且由彼此相邻的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列构成，当从与所述平面垂直的方向看时，第一连接孔和第二连接孔沿着第一方向并排布置在相应的共用墨水通道的相对两侧上，并且当从与所述平面垂直的方向看时，第一压力腔室列的压力腔室相对于每个共用墨水通道与其中一个共用墨水通道重叠的部分具有与第二压力腔室列的压力腔室相对于每个共用墨水通道与该其中一个共用墨水通道重叠的部分基本上相同的面积。
10.一种喷墨头，它包括一流动通道单元，该流动通道单元包括多个用来喷墨的喷嘴；多个具有分别与所述喷嘴连接的端部的压力腔室，这些压力腔室沿着一平面以矩阵的形式布置，由此在该平面中沿着第一方向形成压力腔室列，这些压力腔室包括第一压力腔室列，每列都包括这样的压力腔室，所述压力腔室具有不均匀地分布在与第一方向相交的第二方向的一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第一连接孔；以及第二压力腔室列，每列都包括这样的压力腔室，所述压力腔室具有不均匀地分布在第二方向的另一侧上的喷嘴和分别与这些喷嘴连接的第二连接孔；以及多个共用墨水通道，它们沿着第一方向延伸并且分别通过进墨口与压力腔室连接，其中第一和第二压力腔室列在所述平面中交替地布置，两个压力腔室列布置成与每个共用墨水通道相对并且由彼此相邻的第一压力腔室列中的一列和第二压力腔室列中的一列构成，当从与所述平面垂直的第三方向看时，第一连接孔和第二连接孔沿着第一方向并排布置在相应共用墨水通道的相对两侧上，并且每个压力腔室与每个共用墨水通道重叠的部分大于每个压力腔室没有与每个共用墨水通道重叠的部分。
全文摘要
沿着一平面以矩阵形式布置的压力腔室形成第一和第二压力腔室列，它们在所述平面中交替地布置并且具有分别在相对两侧上连接的喷嘴。由一第一压力腔室列和一第二压力腔室列构成的两个相邻压力腔室列布置成与每个共用墨水通道相对。形成在第一压力腔室列的压力腔室中并且与喷嘴连接的第一连接孔和形成在第二压力腔室列的压力腔室中并且与喷嘴连接的第二连接孔并排设置在相应共用墨水通道5a的相对两侧上。第一连接孔和第二连接孔在两个相邻共用墨水通道之间布置成一列。
文档编号B41J2/045GK1579771SQ2004100574
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月12日
发明者广田淳, 佐久间干雄 申请人:兄弟工业株式会社