[发明专利]喷墨打印头及喷墨打印装置

说明书

本发明涉及通过从喷嘴喷出微小的墨滴进行文字和图象打印的喷墨打印头及装配该打印头的喷墨打印装置。

到目前，作为这种打印头之一，人们普遍了解一种对应打印信息从喷嘴喷出墨滴的所谓开通请求型喷墨打印头。开通请求型打印头例如已在特公昭53-12138号公报公开。图11是概括地表示开通请求型喷墨打印头中的一种称做恺撒型喷墨打印头的基本构成的剖视图。

在这个恺撒型打印头中，如图11所示，在墨水通路的上游侧，压力发生室91和共用墨水室92通过墨水供给孔(墨水供给通路)93连接，另外，在墨水通路的下游侧压力发生室91与喷嘴94连接。另外，压力发生室91的图中底板部由振动板95构成，在这个振动板95的里面设有压电调节器96。

这样的构成在打印动作时，对应打印信息驱动压电调节器96使振动板95发生位移，从而使压力发生室91的容积发生急剧变化使压力发生室91内产生压力波。在这个压力波的作用下，充满压力发生室91内的一部分墨水通过喷嘴94向外部喷射，形成墨滴97喷射出来。喷出的墨滴98附着在记录纸等的记录媒体上形成记录点。根据打印信息反复形成这样的记录点便可在记录媒体上记录文字和图象。

下面，参照图12的(a)～(d)及图13，来观察墨水表面的变化与打印性能的关系。

图12(a)～(d)表示在上述的墨滴的喷出过程中，喷嘴部94的墨水表面M如何变化的剖视图，图13表示喷出墨滴后的墨水表面M位置随时间变化的坐标曲线。在墨滴97喷出之前，如图12的(a)所示，墨水表面M被设定在与喷嘴94的开口面基本同一平面上的位置。当压电振荡器96驱动喷出墨滴97时，如图12的(b)所示，对应墨水的排出量，墨水表面M向喷嘴94的内部后退。这时，如图12的(c)所示，在墨水表面M保持向喷嘴94内部后退的状态进行下次的喷墨时，则或墨滴的喷出状态(墨滴的直径，速度等)发生变化，或导致喷墨不良。因此，为了实现稳定的连续喷墨，如图12的(d)所示，重要的是在后退的墨水表面M在表面张力的作用下恢复到初始位置附近之后再进行下一次的喷墨。即：如图13所示，关键是要在墨滴喷出后到重新充满所要的时间(重新充满时间tr)之后再进行下次的喷墨。

从以上的说明中可以知道喷墨打印头的最高喷墨频率fe依赖于打印头的重新充满时间tr。即：为了实现以最高的喷墨频率fe进行高速打印，必须要缩短重新充满时间tr，使其满足tr＜l/fe的条件。具体是通过增加由喷嘴94、压力发生室93及墨水供给孔(墨水供给通路)91所构成的墨通路的横截面面积，或减小墨水的粘度，减小流路的阻抗使重新充满时间tr缩短。

但是，如果减小流路的阻抗，在缩短重新充满时间的tr反面，又出现如图13所示的增加了墨水表面M的过喷射Xmax的副作用。即：如果过喷射Xmax增大，墨滴97在喷出之前的墨水表面M的状态(位置，速度)不能保持稳定，因此产生墨滴97的墨滴的直径和速度(喷出速度)的不一致的问题。所以，把墨水表面M的过喷射Xmax抑制在一定值以下是确保墨滴的直径和速度精度的必要条件。特别是，在通过调整墨滴的直径实现高图象质量打印的场合，由于要求高精度的滴径和滴速，过喷射量Xmax最大不能超过10μm的程度。作为抑制过喷射Xmax的具体对策，是减小流路系的截面面积，增加墨水的粘度使流路的阻抗增加，但是如果增加了流路的阻抗，则如上所述的那样，增加了重新充满时间，这次又形成了不能高速打印的不良状态。

这样，在喷墨打印头中，为了通过调谐滴径来同时实现高图象质量打印和高速打印，则必须同时满足缩短重新充满时间tr和抑制过喷射Xmax的两个对立的条件，这是相当困难的。尽管如此，人们还是通过对喷嘴和墨水供给孔(墨水供给路)等的形状进行改进，和调整墨水的粘度的措施，尽可能地满足缩短重新充满时间和抑制过喷射的两个对立条件，为了实现同时能够高图象质量打印和高速打印，进行了各种尝试。

但是，上述以往的尝试对于装置的全部使用范围内始终保持能够满足缩短重新充满时间和抑制过喷射的两个条件，是一个非常困难的问题。这是因为，墨水的性质随着环境温度的变化而变化，结果使重新充满特性发生很大变化。