【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术涉及一种改进了流动特性的喷墨嘴板以及制造用于喷墨打印机的该喷嘴板的方法。喷墨打印机的打印头是精密制造的，所以各部件与一个悬挂的油墨盒联合将油墨输送到打印头的油墨喷射设备中，以获得所期望的打印质量。喷墨打印机打印头的一个主要部件就是喷嘴板，该喷嘴板包括油墨供应通道、喷墨腔和用来从打印头喷射油墨的端口。自从引进喷墨打印机以来，为了提高喷墨效率和降低生产成本，喷嘴板经历了相当大设计上的变化。在喷嘴板设计上的变化是为了努力适应高速打印和打印图像的高分辨率。喷嘴板的结构复杂，它包含有多个用来喷射油墨的喷射端口或喷嘴和多个从油墨盒中供应油墨到与正所用的喷嘴相连的喷墨室的通道。在喷墨腔中产生压力以从喷墨腔通过喷嘴将墨滴喷射到基底上。该压力也使得油墨从油墨供应通道中出来，同时也可作用在输送其它供应通道和喷墨腔的供给区或通道中的油墨。热敏喷墨打印机在喷墨腔中使用了多个电阻式加热元件来使油墨成份蒸发，然后该气化的油墨膨胀成为蒸汽泡以使得油墨从与喷墨腔相连的喷嘴中喷出来。当油墨/蒸汽界面冷却时，气泡开始收缩，并最后消失在加热器的表面上。当气泡消失时，由于毛细管作用，喷墨腔重新被充满。在喷墨腔重新充满时，经过摆动运动油墨表面形成了弯月面。弯月面摆动运动容易把小部分数量的空气带入喷墨腔，并在一定条件下，空气可能被留在喷墨腔中。滞流在喷墨腔中的空气经过多次喷墨后可能在腔室中积累。一旦发生这种情况，喷嘴的性能将严重降低。滞留的空气也担当起减震器的作用，它能减少蒸汽泡的泵作用。如果过多的空气滞留在喷墨腔中，它可能将油墨挤出油墨供应通道或阻塞通道的进口，并因此影响将喷墨腔的重新充...
【技术保护点】
一种热敏喷墨打印机聚合物喷嘴板，包括一个聚合物质，该聚合物质具有足够厚度的来提供多个喷墨腔、在每个喷墨腔之上的喷嘴孔和与油墨供应区相连的供给所述喷墨腔油墨的油墨供应通道，其特征在于：所述每个喷墨腔都有一个喷墨腔高度，所述每个油墨供应通道都有一个油墨供应通道高度以及油墨供应区有一个油墨供应区高度，其中喷墨腔、供应通道和供应区的高度都是聚合物质厚度的一小部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1997-3-28 827242书在下面优选实施例的详细说明中说明图1是一个剖视图，没有按本发明的喷嘴板的油墨供应通道、喷墨腔和喷嘴孔的尺寸。图2是一个平面视图，没有按本发明的喷嘴板的油墨供应通道、喷墨腔和喷嘴孔的尺寸。。图3、4和5是本发明的喷嘴板的油墨供应通道、喷墨腔和喷嘴孔选择性配置的剖视图。图6和7是剖视图，剖面没有按比例通过本发明喷嘴板的喷墨腔和喷嘴孔，表示喷嘴孔的选择性设计。图8是依据本发明烧蚀聚合物质以形成喷嘴板的激光工艺的示意图。图9和10的平面视图所示为根据本发明用以生成喷嘴板的蒙片的一部分。本发明提供一种改进了的喷嘴板以及制造喷嘴板的方法和装置。特别地，本发明提供一种用聚合物质制造的喷嘴板，该聚合物是从下列组群中选择出来的，该组由聚酰亚胺聚合物、聚酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、聚碳酸酯聚合物和均聚物，共聚物，三元共聚物以及两种或多种上述物质的混合，最好是由聚酰亚胺聚合物等组成，它有足够的厚度来容纳喷墨腔、用于供给喷墨腔油墨的油墨供应通道和与喷墨腔相连的喷嘴孔。最好聚合物质的厚度为大约10微米到大约300微米之间，在大约15微米到大约250微米之间更好，最好是在35微米到70微米之间并包括这里所列的所有范围。为了简化说明，喷墨腔和供应通道合并称为喷嘴板的“流动部件”。每个喷嘴板包含有多个安置在聚合物质上的油墨供应通道、喷墨腔和喷嘴孔，因此喷嘴孔和油墨的推进机构相连，从而依靠喷墨腔的作用，将墨滴从喷墨腔经过喷嘴孔喷射到被打印的基底上。一个和多个喷墨腔按顺序快速交替地在基底上提供墨滴，当这些墨滴互相结合时就生成了图像。喷嘴板可以通过激光加工聚合物质的连续或半连续工艺来形成，聚合材料为连续拉长的带或薄膜。通过制造步骤，为了帮助处理和提供聚合物长带在制造步骤中的积极传送，在沿带的一边或两边上都设置有链轮齿孔或缝隙。形成喷嘴板的材料带一般是用卷轴提供。几个生产厂家如，日本的UBE和E.I.DuPont de Nemours & Co.of Wilmington Delawre，在商业上分别用UPILEX或KAPTON商标提供用于制造喷嘴板的材料。用于制造喷嘴板的优选材料是在其一个表面具有胶粘层的聚酰亚胺带。胶粘层(未画出)最好是任意的缩合状态乙阶段物质。合适的缩合状态乙阶段材料的例子如热固化树脂，热固化树脂包括酚醛树脂、间苯二酚树脂、尿素树脂、环氧树脂、亚乙基脲树脂、呋喃树脂、聚氨酯和含硅树脂。可以用作粘胶的热塑性或热熔材料包括乙烯乙酸乙烯酯，乙烯丙烯酸乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚酯和聚氨酯。胶粘层厚度一般为大约1微米到大约100微米，为大约1微米到50微米更好，最好为大约5微米到20微米。在最佳优选实施例中，粘胶层是一种如用于层压制件RFLEX R1100或RFLEX R1000的苯酚丁醛粘胶，可以从美国亚利桑那州的Rogers零售商得到。粘胶层最好涂一层牺牲层，更好是水溶聚合物，如聚乙烯醇，它滞留在粘胶层上，直至喷嘴板彻底完成流动部件的激光烧蚀。可用于牺牲层的聚乙烯醇材料有美国宾西法尼亚州的Air Products Inc.ofAllentoWn生产的AIRVOL 165、美国新泽西州的Emulsitone Inc.ofWhippany生产的EMS1146、以及美国威斯康星州的Aldrich ChemicalCompany of Milwaukee生产的各种聚乙烯醇。该牺牲层最好至少大约1微米厚，并涂在聚合物薄膜上的粘胶层上。可将在涂布工业已知的方法如挤压涂覆、滚筒涂覆、刷涂、刮刀涂覆、喷涂、浸渍涂覆和其他技术用于涂布具有粘胶层和牺牲层的聚合物质。在加工聚合物质以在其中形成流动部件后，通过浸渍或喷涂带有如水的溶剂的聚合物质把牺牲层除去。通过参考附图你将会理解喷嘴板的设计的各方面和操作对设计的影响。因此，图1是一个剖视图，没有按比例画出本发明的喷嘴板10的油墨供应通道12、喷墨腔14和喷嘴孔16。图2是一个平面视图，没有按比例画由聚合物质18构成的本发明喷嘴板的油墨供应通道12、喷墨腔14和喷嘴孔16。在聚合物质18上的多个油墨供应通道12、喷墨腔14和喷嘴孔16最好通过将在下面详细说明的激光加工技术制成。一旦在聚合物质18上形成流动部件和喷嘴孔16后，喷嘴板10就与半导体基底20贴在一起，该基底20带有油墨推进机构22如用来加热在喷墨腔14(图1)中的油墨的电阻器。当用电阻器型油墨推进机构22加热油墨时，油墨的成份很快气化，在喷墨腔14中产生一个蒸汽泡，从而迫使部分油墨从喷墨腔中通过喷嘴孔16冲击到基底上。因为蒸汽泡在所有的方向上迅速膨胀，它也迫使油墨从油墨供应通道12中出来。在把喷嘴板贴到基底上之前，最好在基底上涂上一个可光固化的环氧树脂薄层，以增强喷嘴板和基底之间的粘接，并在薄层的表面充满所有的形状特征。将可光固化的环氧树脂旋压到基底上，从而在蒙片上光固化的环氧树脂限定了油墨供应通道12、喷墨腔14和油墨供应区24。一种优选的可光固化环氧树脂的组成包括按重量比丁内脂约占50％-75％，聚甲基丙烯酸甲酯共甲基丙烯酸约占10％-20％，双官能环氧树脂约占10％-20％，如EPON 1001F，可从美国德克萨斯州的Shell ChemicalCompany of Houston公司购得，约占0.5％-3.0％的多官能环氧树脂如DEN431可从Dow Chemical Company of Midland Michigan购得，约占2％-6％的光引发剂如CYRACURE UVI-6974可从Union Carbide Corporation ofDanbury购得，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷约占0.1％-1％。当喷墨腔14里的油墨冷却时，蒸汽泡就消失了。通过气泡的合并和油墨供应通道12的毛细管作用，将油墨从油墨供应区24吸到油墨供应通道12和喷墨腔14。一旦喷墨腔14被重新充满，它又准备从喷嘴16喷射油墨。从喷墨腔喷射完油墨到喷墨腔又被重新充满油墨之间的时间称作“充墨时间”。本发明的喷嘴板包含流动部件，使得喷墨腔14和供应通道12可以单独设计来优化打印机的性能，并减少供应通道12中的空气和杂质漂浮物，同时减小了喷墨腔喷墨之间的“充墨时间”。图3是通过油墨供应通道30、喷墨腔32和喷嘴孔34的剖视图，喷嘴板36的结构使得喷墨腔32的设计可以单独地优化供应通道30。如图3所示的喷嘴板，供应通道30的高度38基本小于喷墨腔的高度40，一般是喷墨腔32高度40的0.2-4.0倍。图4所示为一个可选的喷嘴板设计，具有通过用于阻挡碎片的一个装置来减小油墨供应通道高度的部件，因此漂浮物不能进入和堵塞供应通道。如图4所示，喷嘴板50，如在通过两个油墨供应通道52A和52B剖开的剖面图所看到的，两个喷墨腔54A和54B及两个喷嘴孔56A和56B，在油墨供应区62中包含有凸出物60，该凸出物60延伸进油墨供应通道52A和52B-段距离，该距离是从聚合物18到半导体基底20距离的一部分。因此，当漂浮物或其他外来物质从基底20中的油墨通路64进入供应区62时，凸出物60阻止漂浮物进入油墨供应通道52A和52B。因此，图4所示的设计不仅将喷嘴孔56A和56B的设计与喷墨腔54A和54B的设计分离开，而且起到了在外来物质进入并阻塞油墨供应通道52A和52B之前阻挡外来物质作用。本发明的另一方面如图5所示，图5是喷嘴板70的剖视图，剖面通过两个供应通道72A和72B、两个喷墨腔74A和74B及两个喷嘴孔76A和76B。在图5所示的喷嘴板的设计中，已经增加了油墨供应区80中的聚合物18与半导体基底20之间的距离78，因此，油墨供应区80的高度比喷墨腔74A和74B的油墨供应通道72A和72B的高度要高。因为距离78比油墨供应通道72A和72B的高度大，所以，减小了在油墨供应区80中的流体惯性，从而增加了从油墨通路84到油墨供应通道72A和72B及喷墨腔74A和74B的油墨流动。因此，那段时期的时间，如所述的充墨时间，在这里所提及的所有范围内，在同一的喷墨腔两个连续喷墨之间经过的时间间隔肯定会减少到小于约150微秒，50到130微秒更好，最好是80到125微秒。此外，图5的喷嘴板也可以包括上面所述图3和图4中的喷嘴板部件的一种或两种。因此，供应通道72A和72B的高度可以小于图3中所示喷墨腔74A和74B的高度，并且/或者聚合物18可以带有延伸到供应通道72A和72B的凸出物，该凸出物延伸的长度是聚合物18到半导体基底20的距离的一部分。图6和图7所示为各种喷嘴孔的设计，并可以应用到任一上述喷嘴板电如图6所示喷嘴孔90可以有一个基本为铃形的结构，其宽边部分92对着喷墨腔94的孔90，因此从喷墨腔94到喷嘴孔90的出口96有一个圆滑的过渡。因为喷嘴孔90在喷墨腔94和喷嘴孔90的出口96之间没有尖锐过渡，所以从喷嘴孔喷出的油墨具有改良的流动模式。在图7中，喷嘴板100包含有喷嘴孔102和喷墨腔104，它们在喷嘴孔102和喷墨腔104之间也没有尖锐过渡。在本实施例中，在半导体基底20和喷嘴孔102的出口108之间的全距离106上喷嘴孔102和喷墨腔104具有平截头圆锥形状。通过消除了喷墨腔104和喷嘴孔102之间的尖锐边界，喷嘴孔102和喷墨腔104的平截头圆锥形状减少了在喷墨腔中滞留的空气量。通过消除喷墨腔104中的死区，此形状也对在喷墨腔中和通过喷嘴孔102流出的油墨提供了较好的油墨流动性，因此减少了空气残留在喷墨腔区域的可能性。圆锥形状通过增加弯月面振荡的阻尼，也减少了空气的吸入，该振荡是由喷墨腔104中气泡的形成和蒸汽泡的消失而引起的。本发明的喷嘴板可以使用各种方法形成。这些方法可以包括使用单个蒙片或多个蒙片并通过控制冲击到聚合物上的激光辐射能量的方法。为了生产图6和图7中所示的喷嘴孔形状，最好采用一种散焦技术。在一种特别优选的散焦技术中，如图8所示，将要烧蚀的薄膜形状聚合材料110从卷轴112上开卷到压板114上。压板114可沿从激光源120发出的激光束118的轴线在垂直方向116上移动。将含有在聚合物110形成的流动部件的蒙片122放在激光束118的路径上，从而形成了上述部件。在聚合物质110上烧蚀形成流动部件后，将聚合物重新缠绕在成品卷轴124上以用于进一步加工。最初，将激光束聚在聚合物质110的顶面范围内大约为正负50微米的一点，正负30微米更好，最好...
【专利技术属性】
技术研发人员：A默西，SR克姆普林，RW科奈尔，JH帕沃斯，MA考夫曼，
申请(专利权)人：莱克斯马克国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。