[发明专利]有多个对齐排列液滴喷射器的喷墨打印头及其使用方法

说明书

描述了一种喷墨打印头，其包括一个二维喷射器阵列由多个纵列排列而成，每个纵列包括多个排，并且每个排包括多个组，每个组包括多个液滴喷射器。每组中的液滴喷射器沿第一方向基本上对齐。每个排中的组沿第一方向彼此间隔开并且沿第二方向彼此偏移。每纵列中的排沿第一方向彼此间隔开并且沿第二方向彼此偏移。纵列沿第二方向彼此偏移。二维阵列沿第一方向的宽度是W，沿第二方向的长度是L，其长度L大于宽度W。每个液滴喷射器包括一个喷孔，一个墨水入口，一个压力室和一个驱动器。

技术领域

本发明属于喷墨打印领域，更具体地，涉及一种用于高速，高可靠性，高分辨率喷墨打印头的液滴喷射器排列。

背景技术

喷墨打印通常通过按需喷墨或连续喷墨打印来完成。在按需喷墨打印中，液滴是使用带增压(例如热或压电)驱动器的液滴喷射器形成和喷射到记录介质上。选择性地启动驱动器致使液滴的形成和喷射，该液滴穿过打印头和记录介质之间的空间并撞击记录介质。打印图像的形成是按照打印所需图像的需要，通过控制每个液滴的形成来实现的。

在液滴喷射期间，记录介质相对于打印头的运动可以是保持打印头静止并在喷射液滴时推动记录介质前进通过打印头，或者是保持记录介质静止并移动打印头。如果打印头上的液滴喷射器阵列在记录介质的宽度上可以覆盖整个打印兴趣区域，则前一种打印结构是合适的。这种打印头有时称为页宽打印头。第二种类型的打印机结构是滑架式打印机，其中打印头的液滴喷射器阵列小于在记录介质宽度上的打印兴趣区域，并且将打印头安装在滑架上。在滑架式打印机中，记录介质沿介质前进方向推进给定的距离，然后停止。在记录介质停止的同时，滑架载着喷孔正在喷射液滴的打印头在滑架扫描方向上移动，该滑架扫描方向基本上垂直于介质前进方向。滑架在横穿打印介质的同时打印头打印了一条带图像，之后记录介质被推进；滑架运动方向颠倒；图像由此一条带一条带地打印形成。

按需喷墨打印头中的液滴喷射器包括压力室和喷孔，所述压力室有墨水入口为压力室提供墨水，所述喷孔用于墨滴喷射出所述室。现有技术中显示了两个并排的液滴喷射器，图1(改编自美国专利No.7,163,278)作为传统按需热喷墨液滴喷射器的示例。分隔壁20形成在基板10上并限定压力室22。喷孔板30在分隔壁20上形成并包括喷孔32，每个喷孔32设置在相应的压力室22上。墨水首先穿过基板10中的开口或围绕基板10边缘的开口进入，然后穿过墨水入口24，如图1中的箭头所示进入压力室22。作为驱动器的加热器35形成在每个压力室22内的基板10的表面上，并且设计成可选择性的启动，通过快速沸腾一部分墨水来增加压力室22中的压力，以便通过喷孔32喷射墨滴。

图2显示了液滴喷射器的现有技术排列格局，在打印头50上沿阵列方向54液滴喷射器60设置为线性阵列52。为简单起见，每个液滴喷射器60仅显示了压力室22和喷孔32。在线性阵列52中，喷射器60之间沿阵列方向54的间距是Dy。记录介质62和打印头50沿扫描方向56相对于彼此移动，并且液滴喷射器60可控制性地向记录介质62喷射墨滴。墨滴落在记录介质62上形成点。允许的图像点位置66由包括像素行68和像素列70的像素网格64限定。像素列70中沿阵列方向像素彼此的间距是D_y，这与线性阵列52中的喷射器60之间的间距相同。像素行68中沿扫描方向56像素彼此的间距D_x与液滴喷射器60的点火定时有关。对于沿扫描方向56以恒定速度V相对于彼此移动的记录介质62和打印头50，D_x＝Vt＝V/f，其中t是液滴喷射器60连续点火之间的时间间隔，f是液滴喷射频率。对于许多类型的打印头50，由于过大的电流需求，液滴喷射器60不能同时全部点火。在这种情况下，线性阵列52通常不是真的直线排列。而是液滴喷射器60要根据需要偏移，以便补偿在不同时间的点火，使得墨滴在记录介质62上基本上直的沿着的像素行68着陆。

沿扫描方向56的图像分辨率R_x等于1/D_x＝f/V.换句话说，打印速度V＝f/R_x。对于沿扫描方向的所需图像分辨率，R_x与液滴喷射器频率f成正比并且与打印速度成反比。液滴喷射频率f存在物理限制。例如，喷射后压力室22需要填充墨水，以后再能继续喷射。