打印頭和噴墨打印裝置制造方法
【專利摘要】一種打印頭，包括：能量產(chǎn)生元件、用于容納液體的腔室和用于從所述腔室噴射液體的噴射口，從所述能量產(chǎn)生元件對所述腔室中的液體施加能量以從所述噴射口噴射液體；其中所述噴射口包括至少兩個突起和外邊緣部，所述突起在與液體噴射方向垂直的剖面中凸出到噴射口的內(nèi)部且相對于液體噴射方向具有錐角θ1，使得在液體噴射時其間形成液體的彎液面，所述外邊緣部相對于液體噴射方向具有錐角θ2，其中，錐角θ1和錐角θ2被限定為符合公式0°≤θ1≤10°和公式θ2>θ1。
【專利說明】打印頭和噴墨打印裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將墨等液體噴射到各種類型的介質(zhì)上以打印的打印頭、和使用這種打印頭的噴墨打印裝置。
【背景技術】
[0002]對于噴射墨等液體的方法，已知通過電信號控制熱電轉(zhuǎn)換元件(加熱器)等的噴射能量產(chǎn)生元件以從打印頭的噴射口噴射液滴的方法。
[0003]響應近來對高質(zhì)量打印的需求，已經(jīng)進行從打印頭噴射的液滴的小尺寸化。由于小尺寸液滴而有以下趨勢:從打印頭噴射的液滴被劃分成應該本來用于打印的液滴(下文中稱為主液滴)和旁邊的微小液滴(下文中稱為伴滴)的現(xiàn)象影響顯著。例如，存在由于伴滴落到打印介質(zhì)上而引起圖像質(zhì)量下降的一些情況。此外，伴滴在到達打印介質(zhì)前失去其速度從而形成為飄浮液滴(下文中稱為墨霧)，可能引起打印裝置或打印介質(zhì)的污染。
[0004]為了減少伴滴，例如，如PTLl所描述的，已知縮短噴射的液滴中的墨尾的長度。PTLl公開了噴射口被形成為非圓形狀、例如沙漏形的技術，以部分減少噴射口的開口部分的尺寸，從而彎液面力增加，這減少了自噴射口的液面的攪動，從而縮短墨尾。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻
[0007]PTLl:日本專利特開平 N0.H10-235874 (1998)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]PTLl公開了噴射口的開口部分的尺寸部分地減少以減少伴滴的技術。然而，PTLl中的構造設想噴射口具有比近來用于高圖像質(zhì)量的打印頭中使用的噴射口大的尺寸。另夕卜，PTLl不涉及打印開始時的噴射缺陷且沒有對改進的描述。即，引起打印開始時液體噴射缺陷的因素包括噴射口中的液體在打印停止時被蒸發(fā)從而增加粘度，使得液體難以噴射的情況。如在PTLl的情況下，即使在噴射口的開口部分的尺寸部分地減少的構造中，也存在基于噴射口的構造而在打印開始時產(chǎn)生液體噴射缺陷的一些情況。
[0009]本發(fā)明的目的是提供一種打印頭以及設有所述打印頭的噴墨打印裝置，所述打印頭設有噴射口，所述噴射口用于減少伴滴和墨霧的現(xiàn)象且改進打印開始時的噴射缺陷，所述打印頭能夠以高質(zhì)量打印。
[0010]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的打印頭包括:能量產(chǎn)生元件；用于容納液體的腔室，從所述能量產(chǎn)生元件對所述液體施加能量；和噴射口，所述噴射口用于將液體從所述腔室噴射到外部，因而從所述能量產(chǎn)生元件對所述腔室中的液體施加能量以從所述噴射口噴射液體，
[0011]其中所述噴射口包括:
[0012]至少兩個突起，每個突起在與噴射液體的方向垂直的剖面中凸出到所述噴射口的內(nèi)部，且相對于噴射液體的方向具有錐角Θ 1，使得在從所述噴射口噴射液體時在其間形成液體的彎液面；和外邊緣部，所述外邊緣部是所述噴射口的不同于至少兩個突起的一部分，且相對于噴射液體的方向具有錐角Θ 2,
[0013]其中，錐角Θ I和錐角Θ 2被限定為符合公式0° ( Θ I≤10°和公式θ 2> Θ I。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的打印頭包括噴射口，所述噴射口的尺寸從出口側朝打印頭內(nèi)部變大，且具有在液體噴射過程中能夠?qū)⑿纬稍趪娚淇趦?nèi)部的液體彎液表面保持在噴射口的出口附近的突起。根據(jù)本發(fā)明的具有這種構造的打印頭能夠縮短噴射的液滴中的墨尾的長度，因而減少伴滴和墨霧，另一方面，提供在打印開始時的噴射穩(wěn)定性。
[0015]本發(fā)明的進一步的特征將從以下示范性實施例的描述(參考附圖)中變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的打印頭的示意透視圖；
[0017]圖2是打印頭沿圖1中的線11-11’截取的剖面圖；
[0018]圖3A是根據(jù)第一實施例的打印頭的噴射口的前視圖；
[0019]圖3B是打印頭中的噴射口沿圖3A中的線IIIB-1IIB’截取的剖面圖；
[0020]圖4A是根據(jù)比較例的打印頭的噴射口的前視圖；
[0021]圖4B是打印頭中的噴射口沿圖4A中的線IVB-1VB’截取的剖面圖；
[0022]圖5A是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0023]圖5B是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0024]圖5C是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0025]圖是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0026]圖5E是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0027]圖5F是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0028]圖5G是示出根據(jù)第一實施例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0029]圖5AR是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0030]圖5BR是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0031]圖5CR是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0032]圖OTR是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0033]圖5ER是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0034]圖5FR是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0035]圖5GR是示出根據(jù)比較例的打印頭的墨噴射過程的圖；
[0036]圖6A是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0037]圖6B是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0038]圖6C是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0039]圖6D是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0040]圖6E是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0041]圖6F是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0042]圖6G是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0043]圖6H是示出根據(jù)第一實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0044]圖7是在根據(jù)第一實施例的打印頭的制造中噴射口曝光時入射光的概念圖；[0045]圖8A是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0046]圖SB是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0047]圖SC是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0048]圖8D是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0049]圖8E是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0050]圖8F是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；
[0051]圖8G是示出根據(jù)第二實施例形成打印頭中的噴射口的方法的圖；和
[0052]圖9是根據(jù)第三實施例的噴墨打印裝置的示意透視圖。
【具體實施方式】
[0053]將參考【專利附圖】

【附圖說明】根據(jù)本發(fā)明實施例的噴墨打印頭和使用該噴墨打印頭的噴墨打印裝置。
[0054]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的打印頭的示意透視圖。圖2是打印頭沿圖1中的線11-11’截取的剖面圖。
[0055]參考圖1，打印頭包括基板34、設置在基板34的一個表面上的流動通道形成部4和結合到流動通道形成部4上的噴射口板8。在基板34的一個表面上形成作為用于墨噴射的噴射能量產(chǎn)生元件的熱電轉(zhuǎn)換元件I和作為細長矩形開口的供墨口 3。熱電轉(zhuǎn)換元件I被布置成在供墨口 3的兩側的每一個上在縱向方向上形成一列，優(yōu)選以Z字形方式，且熱電轉(zhuǎn)換元件I之間的間隔等于600dpi的節(jié)距。穿透噴射口板8的噴射口 2被設置在噴射口板8中以與熱電轉(zhuǎn)換元件I對應。基板34進一步設有槽形供墨室10，每個供墨室與供墨口 3連通且在基板34的與形成熱電轉(zhuǎn)換元件I的表面相反的表面上具有開口。
[0056]參考圖2，基板34與流動通道形成部4和噴射口板8 一起形成液體流動通道7和發(fā)泡室5。發(fā)泡室5被設置在熱電轉(zhuǎn)換元件I上且液體流動通道7被形成為將從供墨室10經(jīng)由供墨口 3引入的墨引導到發(fā)泡室5。設置成穿過噴射口板8的噴射口 2是用于建立發(fā)泡室5和外部之間的連通的管狀開口。當能量從熱電轉(zhuǎn)換元件I施加到容納在發(fā)泡室5中的墨時，從噴射口 2噴射墨滴。
[0057]在本實施例中，硅基板被用作基板34，但是基板34的材料不特別限制，只要基板34能夠作為噴射能量產(chǎn)生裝置(熱電轉(zhuǎn)換元件I)、形成液體流動通道的材料層(流動通道形成部4)等的支撐體即可。在本實施例中，噴射口板8和流動通道形成部4由相同材料制成，但是即使由不同材料制成也能獲得相同效果。另外，熱電轉(zhuǎn)換元件(加熱器)被用作用于噴射液滴的能量產(chǎn)生元件，但是不限于此，可使用能夠通過電信號控制液滴噴射的元件，諸如壓電元件。
[0058](第一實施例)
[0059]以下將示出本發(fā)明的第一實施例。
[0060]圖3A是根據(jù)本實施例的打印頭中的噴射口板8中的噴射口的前視圖。圖3B是沿圖3A中的線IIIB-1IIB’截取的打印頭中的噴射口的剖視圖。
[0061]參考圖3A，第一實施例的打印頭的噴射口 2具有朝噴射口的內(nèi)部凸出的兩個相對突起和連接這兩個突起的弧形部，這是所謂的“帶有突起的噴射口”。線IIIB-1IIB’被繪制為經(jīng)過這兩個突起的間隔最短的前端部N和N2。[0062]在圖3B的剖面圖中，第一實施例中的打印頭的噴射口 2的突起的前端部延伸以繪制在噴射口板8的厚度方向上與噴射口板8的上表面大致垂直的線(稱為線N-N’)。由于與噴射口板8的上表面垂直的線與從噴射口噴射液體時的噴射方向平行，這種突起的構造在下文中被稱為“平行構造”。后面將描述本發(fā)明中平行構造的突起能夠具有的相對于液體噴射方向的錐角(Θ I)。另一方面，噴射口 2的不同于突起部分的一部分(下文中稱為外邊緣部)被形成為錐形形狀，使得外邊緣部在噴射口板8的厚度方向上越靠近發(fā)泡室5越寬。因此噴射口 2整體上被形成為圓形截錐。下文中，外邊緣部的該構造被稱為“錐形構造”。后面將描述本發(fā)明錐形構造的外邊緣部能夠具有的相對于液體噴射方向的錐角(Θ 2)。
[0063]在本實施例中，與噴射口 2的上表面對應的噴射口板8的外表面以凹入形狀凹陷，但是由于該凹陷極小，凹陷對噴射口的噴射性能的影響可被忽略。該凹入形狀的凹陷與將在后面描述的打印頭的制造方法相關地形成，考慮到本發(fā)明效果，它不是必需要素。
[0064](打印開始時的噴射穩(wěn)定性)
[0065]進行對于本實施例的打印頭中的噴射口在打印開始時的噴射穩(wěn)定性的測試。
[0066]參考圖3A和圖3B，在根據(jù)本實施例的帶有突起的噴射口中，突起具有平行構造且外邊緣部具有錐形構造。詳細地，關于本實施例中的帶有突起的噴射口，突起的錐角Θ I被限定為0°，外邊緣部的錐角Θ2被限定為10°。參考圖4A和圖4B，采用其中突起和外邊緣都具有平行構造的帶有突起的噴射口作為比較例。換言之，對于比較例中的帶有突起的噴射口，突起和外邊緣部都具有平行構造，突起的錐角Θ1被限定為0°，且外邊緣部的錐角Θ2被限定為0°。即，在本實施例中帶有突起的噴射口在突起具有平行構造這一點與比較例是共同的，在外邊緣部具有錐形構造這一點與比較例不同。
[0067]表1涉及打印開始時噴射穩(wěn)定性的評價，且示出在預定打印停止時間過去之后立刻開始打印以測量墨是否正常噴射的結果。使用的墨是青色、品紅和黃色的三種顏色。為了容易確定噴射口性能的差異，采用在打印開始時對噴射穩(wěn)定性嚴格的墨。在表1中，標記A表示正常噴射，標記B指示無噴射，標記C指示在噴射方向上出現(xiàn)偏離。
[0068][表 I]
[0069]
【權利要求】
1.一種打印頭，包括: 能量產(chǎn)生元件； 用于容納液體的腔室，從所述能量產(chǎn)生元件對所述液體施加能量；和噴射口，所述噴射口用于將液體從所述腔室噴射到外部，因而從所述能量產(chǎn)生元件對所述腔室中的液體施加能量以從所述噴射口噴射液體， 其中所述噴射口包括: 至少兩個突起，每個突起在與噴射液體的方向垂直的剖面中凸出到所述噴射口的內(nèi)部，且相對于噴射液體的方向具有錐角Θ I，使得在從所述噴射口噴射液體時所述突起之間形成液體的彎液面；和 外邊緣部，所述外邊緣部是所述噴射口的不同于所述至少兩個突起的一部分，且相對于噴射液體的方向具有錐角Θ 2, 其中，錐角Θ1和錐角Θ 2被限定為符合公式0?！?.1≤10°和公式Θ2>Θ1。
2.一種制造根據(jù)權利要求1的打印頭的方法，包括: 用于提供基板的步驟，其中能量產(chǎn)生元件、以腔室的構造形成圖案以覆蓋所述能量產(chǎn)生元件的第一光敏聚合物層和覆蓋所述第一光敏聚合物層的第二光敏聚合物層按該順序布置； 用于經(jīng)由用于提供非曝光部的掩模曝光所述第二光敏聚合物層的步驟； 用于在等于或大于所述第二光敏聚合物層中的樹脂的軟化點的溫度執(zhí)行熱處理以在所述非曝光部中形成凹入部的步驟； 用于曝光和顯影所述凹入部以形成所述噴射口的圖案的步驟；和 通過溶劑溶化所述第一光敏聚合物層以形成所述腔室的步驟。
3.如權利要求2所述的方法， 其中在用于曝光所述第二光敏聚合物層的步驟中，在曝光時成像位置在所述能量產(chǎn)生元件附近。
4.一種制造根據(jù)權利要求1的打印頭的方法，包括: 用于提供基板的步驟，其中能量產(chǎn)生元件、以腔室的構造形成圖案以覆蓋所述能量產(chǎn)生元件的第一光敏聚合物層和覆蓋所述第一光敏聚合物層的第二光敏聚合物層按該順序布置； 用于曝光和顯影所述第二光敏聚合物層以形成噴射口的外邊緣部的步驟； 用于曝光和顯影所述第二光敏聚合物層以形成所述噴射口的突起的步驟；和 通過溶劑溶化所述第一光敏聚合物層以形成所述腔室的步驟。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法， 其中在用于形成所述噴射口的所述突起的步驟中，在曝光時成像位置在所述第二光敏聚合物層的外表面?zhèn)取?br> 6.一種利用根據(jù)權利要求1所述的打印頭的噴墨打印裝置。
7.一種液體噴射頭，包括: 用于產(chǎn)生噴射液體所用的能量的元件； 用于容納液體的腔室，從所述元件對液體施加能量；和 用于使所述腔室與外部連通以噴射液體的噴射口；其中所述噴射口包括: 在從液體被噴射的方向看去時朝所述噴射口的中央突出的多個突起；和 連接所述多個突起的多個弧形部； 其中所述突起的前端部相對于噴射液體的方向具有錐角Θ 1，所述弧形部相對于噴射液體的方向具有錐角Θ2， 其中所述錐角Θ I和所述錐角Θ 2被限定為符合公式θ 2> 1θ
8.—種根據(jù)權利要求7所述的液體噴射頭， 其中在與噴射液體的方向垂直的方向上的剖面中，所述噴射口更靠近外側的一個端部的剖面面積比更靠近所述腔室的端部的剖面面積小。
9.一種根據(jù)權利要求7所述的液體噴射頭， 其中所述錐角Θ I和所述錐角Θ 2被限定為符合公式0°≤θ1 ≤ 10°。
10.一種根據(jù)權利要求7所述的液體噴射頭， 其中所述突起包括在彼此相對的方向上突出的兩個突起。
【文檔編號】B41J2/05GK103596765SQ201280028443
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權日:2011年6月13日
【發(fā)明者】武居康德, 矢部賢治, 小土井拓真, 池龜健, 堀內(nèi)勇, 高橋表 申請人:佳能株式會社