带有顶板气泡控制的喷墨打印头制造技术

一个喷墨打印头（１２）配置有一个连结到阻挡层（３４）的孔板（４０），与基底第二主表面（３３）隔开，封围集墨腔（３６），并确定多个喷孔（４２），每个喷孔（４２）与墨激发元件（３０）相连，其中该孔板（４０）有一个确定了多个喷孔（４２）的平板和至少一个凹槽（５４，５６）。该至少一个凹槽（５４，５６）从热喷墨打印头的供墨槽区域延伸到毗邻位于供墨槽区域以外的端部加热腔的气泡汇集区，以便于将气泡导离临界区域。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及喷墨打印机，尤其涉及带有热喷墨打印头的喷墨打印机。喷墨打印机采用具有打印头的笔，打印头在介质纸张上往复移动并在纸张上排出墨滴以产生打印的图象或图案。典型的打印头包括硅片基底，基底上有一个中心墨孔，当基底的后部顶着笔放置时与笔的墨腔连通。在基底的前部设置一个加热电阻阵列，该阵列处于一个由环绕电阻和墨孔的阻挡层的周边围成的腔内。与基底前表面之上的阻挡层相连的孔板封闭腔体，并在每个电阻正上方确定一个加热孔。关于基本打印头结构的另外描述可在Ronald Askeland等于1988年8月的惠普杂志中第28-31页“The Second GenerationThermal InkjetStructure(第二代热喷墨打印机结构)”一文；William A．Buskirt等于1988年10月的惠普杂志中第55-61页“Development of aHigh-Resolution thermal Inkjet Printhead(高分辨率热喷墨打印头的发展)”一文；和J．Stephen Aden等于1994年2月的惠普杂志中第41一45页“The Third-Generation HP Thermal Inkjet Printhead(第三代HP热喷墨打印头)”一文中找到，这些内容在此引为参考。对于单色笔，电阻排布成两个并列细长的阵列，每个阵列几乎延伸基底的长度，对于给定大小的基底基片提供一个最大的阵列长度。电阻阵列在墨孔的对侧，是一个典型的延伸狭槽或孔的细长阵列。为了确保基底的结构完整，不使墨孔延伸得太接近基底边缘，或是如同尽端的几个加热电阻一样接近边缘。因此，在每个阵列的每个端部的几个电阻延伸超过供墨孔或狭槽的端部。然而已经发现一种合理的有效结构，端部加热元件，即包含端部电阻的那些更易于失败的元件是连着供墨槽的大量加热元件。可以相信小空气泡主要有两个来源正常操作期间墨成分的排气所引起，和笔组装完成之后剩下的气体。这些气泡在墨腔的端部会聚并集结成更大的气泡。这发生在供墨槽端部以上的部分以及端部电阻的附近。小气泡的存在一般可被接受，因为它们通常可以被“排出”，只有单墨滴在打印输出中被遗漏；然后加热元件在可容忍的瞬间不足之后继续正常工作。但可以相信，当可以容忍的小气泡能够集结在一起时，它们会变大到足以永久地阻挡一个或多个加热元件，阻止墨滴到达加热元件。因此，需要这样一种喷墨打印头，它能够提供气泡的管理以便于把气泡移开加热元件区域并促使离开喷墨孔的小气泡迁移且集结。因为气泡趋于增长并扩展到受限较弱的区域，所以本专利技术在顶板中提供从接近加热腔的气泡汇集区域向狭槽区域延伸的凹槽或凹陷。本专利技术通过提供一个喷墨打印头而克服了现有技术中的局限，其中喷墨打印头带有与阻挡层相连、与基底的第二主表面相隔的孔板，封围集墨腔并确定多个喷口，每个喷口与各个墨汁激发元件相连，使得孔板有一个限定多个喷口和多个凹槽的平面板。至少两个凹槽每个从喷墨打印头的供墨槽区域向邻近位于供墨槽区域之外的端部加热腔的气泡汇集区域延伸。凹槽汇集气泡并把气泡导离临界区域，从而避免形成可能会永久地阻挡墨汁到达一个或多个加热元件的较大的气泡。附图说明图1是根据本专利技术优选实施例的喷墨笔透视图。图2是沿图1所示的2-2线截取的打印头的放大截面图。图3是除去顶板的打印头的顶视图。图4是根据本专利技术一个实施例的狭槽端搁板区域端部的顶视图。图5是沿A-A线的图4中所示结构的截面图。图6是沿B-B线的图4中所示结构的截面图。图7表示根据本专利技术的涂覆处理以形成凹槽的示意图。图8表示使用打印头的打印机。图9表示使用打印头的打印机机构。图1表示一个具有打印头12的笔10。笔有一个确定包含所供墨汁的腔或箱24(示于图2)，它向打印头12供墨。电的内连结(未示出)提供有笔安置其中的打印机和打印头12的连结，使得打印机可控制打印头12中的打印。在基底的表面上远离墨孔的位置设置多个墨激发元件。周围包围集墨腔的阻挡层隔离并包围墨孔。孔板连接到阻挡层的顶部，阻挡层位于基底之上并围绕墨孔。孔板或顶板每个与单独的膜激发元件相连，限定多个小喷孔。集墨腔最好是一个具有由阻挡层的端壁部分确定的相反端的延伸腔。每个阻挡层的端壁部分有一个伸到集墨腔中的中间端壁部分。当在顶板和基底之间的区域中的打印头内形成气泡时，气泡发生聚集并自然地寻找能使它们继续增长的更大的空间。本专利技术在从喷墨头的供墨槽区域向邻近供墨槽区域以上的端壁加热腔的气泡会聚区延伸的顶板中设置凹槽，并把凹槽设置在沿供墨槽区域边缘的顶板中。凹槽会聚气泡并把气泡导离临界区域，从而避免形成可能会永久地阻挡墨到达一个或多个加热元件的气泡。图2表示打印头12的截面。打印头12包括一个硅基底，硅基底有一个安置在笔体14上的后表面20。笔体14中的出墨口22通到墨腔24中。基底16确定一个与膜出口22对准的墨通道或墨孔26。在基底的第一或上表面32上设置多个加热电阻30，这些电阻在墨通道26的对面排列成行(图中未示出)。图2中不易看出设置在第一或上基底16表面之上的各种薄膜材料层33，该材料层上主要形成加热电阻。薄膜基底包括绝缘、导电和电阻材料层。材料33用于选择性地把电能传输给加热电阻30，加热电阻30反过来把热能输送给局部的加热区域，墨由此被加热沸腾，喷射到打印表面。阻挡层34与薄膜层33的上表面连结，它本身在基底16的顶上，并覆盖基底的周围，横向地密封集墨腔36和包围电阻30，并围绕这些电阻形成加热腔。孔板40在顶上连结阻挡层34以密封集墨腔36。孔板40确定墨孔阵列42，每个墨孔与各个加热电阻30对齐。在优选实施例中，孔板大约25微米厚，阻挡层大约10～20微米厚，基本上是14微米，当然也可以采用别的尺寸，附图没有按比例尺制作。图3表示除去顶板并带有易受空气阻塞(被气泡阻塞)的喷孔102的打印头顶视图。供墨槽104不延伸，因为这样做将更容易使基底毁损，即基底在凹槽底部的宽度太小，增加毁损的可能性。图3中，阻挡层中的加热腔没有示出。图4表示打印头12狭槽端搁板区域一端的顶视图，包括加热腔、顶板凹槽和墨阻挡层。打印头12的另一端与图中的相同，在两端之间重复数个中间特征。电阻30布置在第一行44和第二行46(未示出)在每行中均匀地相隔。电阻行轴向偏移半个相隔电阻以形成一个均匀的交替布局，提供一个高分辨率的打印行。基底墨孔26最好是一个长椭圆形；图中只示出了一个端，但本专利技术的另一实施例包括圆形、椭圆或矩形截面的墨孔26。大致为平面的表面35和垂直面S二者包围墨孔26，墨孔可以是圆形、椭圆或矩形。如图4(顶视)和图5(截面)中所示，本专利技术有效地利用凹槽54(沿A-A，特征A)把气泡引向在远离加热腔的长搁板区域。在两板之间捕获的气泡远离加热腔向着钻透硅模的供墨槽散布。气泡到达墨槽时，重力和浮力将气泡向上导离硅模(喷孔向下指向纸张，即顶板实际上是系统的最底层)。凹槽的增加使得多个喷孔能够可靠地工作，如越过每个墨槽区域的端部直到275μm，增大了流量。流量增大的百分比依据于墨槽的长度和喷孔的间距(DPI)。例如，4230μm的墨槽长度将能支持50300DPI(大约相隔85μm)个没有这些特征的喷孔。利用墨槽区域越过每个端部275μm的改型增大流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于热喷墨打印头（１２）的孔板（４０），包括： 一个确定了多个喷孔（４２）的平板； 平板至少限定一个凹槽（５４，５６）： 其中该至少一个凹槽（５４，５６）从热喷墨打印头的供墨槽区域延伸到毗邻位于供墨槽区域以外的端部加热腔的气泡汇集区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD米勒，G胡梅，
申请(专利权)人：惠普公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]