專利名稱：噴墨打印頭的擴孔技術的制作方法
相關申請的相互參考本申請為申請?zhí)枮?9/393,845于1999.09.09申請的，題為“高效率的孔板結構和使用該孔板的打印頭”的部分繼續(xù)申請，本文整體引用作參考。
本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及噴墨打印頭，特別是涉及其新穎結構和制造方法，該打印頭能提供墨滴尾巴斷裂控制并防止液面溢出，從而能克服布丁、噴墨筆的方向性和皺紋等與熱噴墨打印有關的問題。
本發(fā)明的背景本發(fā)明總的涉及用來將油墨發(fā)放到底板上的打印頭結構，尤其涉及一種結構來連結到打印頭上的新穎孔板。該孔板包括多個重要的結構特點，使在打印頭的壽命期間能保持高質量的印刷水平。
近年來在電子印刷技術領域內有顯著發(fā)展，目前已有多種高效率的印刷系統(tǒng)能以迅速而準確的方式發(fā)放油墨。在這方面熱噴墨系統(tǒng)特別重要。使用熱噴墨工藝的印刷單元的設備包括至少一個油墨存儲室在液流上與一底板連通。該底板(最好由硅〔Si〕或其他類似材料制成)具有多個設在其上的加熱電阻。底板和電阻被保持在一個傳統(tǒng)上稱為“打印頭”的結構內。有選擇地啟用電阻可使存儲在存儲室內的油墨材料受到熱激勵而從打印頭排出。有代表性的熱噴墨系統(tǒng)曾在美國專利授予Buck等的4,500,895號、授予Baker等的4,771,295號、授予Keefe等的5,278,584號、和Hewlett-Packard Journal(惠普雜志)第39卷第4號(1988年8月)中論述過，所有這些資料都被本文參考利用。
上述油墨發(fā)放系統(tǒng)(及使用熱噴墨和其他噴墨工藝的類似的印刷單元)一般包括一個油墨容納單元(如殼體、容器或罐)，其內具有一個自給的油墨供源以資形成一個墨盒。在一標準的墨盒中，油墨容納單元被直接連結到墨盒的其余的構件上，從而產(chǎn)生一個整體的單一結構，這時油墨供源稱為被“車運輸工具上的”，如在授予Baker等的美國專利4,771,295號中所示。但在其他情況下，油墨容納單元亦可設在打印機內的遠處，使用一根或多根油墨輸送導管可操作地連接到打印頭上并與它在液流上連通。這種特殊的系統(tǒng)在傳統(tǒng)上被稱為“偏離軸線”的印刷單元。有代表性而非限制性的油墨發(fā)放系統(tǒng)曾在下列兩個共同擁有而未決的美國專利申請中論述過，一個是08/869,446號(1997.05.06申請)，題為“包括由內外膜片層制成的多壁袋的油墨容納系統(tǒng)”(Olsen等申請)；另一個是08/873,612號(1997.11.06申請)，題為“自由油墨噴墨筆”(Hauck等申請)，這兩個申請都被本文參考引用。本發(fā)明(如下所述)對在運輸工具上的和偏離軸的(off-axis)系統(tǒng)都可應用。
為了有效地將油墨材料發(fā)放到選定的底板上，熱噴墨打印頭典型地包括一個被稱為“噴嘴板”或“孔板”的外板件?？装灏ǘ鄠€貫穿的噴射孔(如開口或孔)。起初，這些孔板都是由一種或多種金屬成分制成的，其中包括但并不限于鍍金的和鍍鈀的鎳及類似的材料。但熱噴墨打印頭結構的最近發(fā)展已將孔板改由多種不同的有機聚合物(如塑料)制成，其中包括但并不限于由聚四氟乙烯(如特氟隆_、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、及其混合物構成的膜片產(chǎn)品。適合此目的在商業(yè)上有供售的一種有代表性的聚合物(如以聚酰亞胺為基的)組成為美國DE州Wilmington的E.I.du pont de Nemours&Company(杜邦公司)以“KAPTON”商標供售的產(chǎn)品。由上述非金屬成分制成的孔板結構通常厚度均勻并且高度柔韌，它們還帶來多種效益，以減少生產(chǎn)成本一直到簡化總體打印頭的構造，可以歸納為可靠性提高、經(jīng)濟、并且容易制造。
聚合物/塑料膜片式孔板和整個打印頭結構的制造通?？捎脗鹘y(tǒng)的帶自動粘合(“TAB”)工藝技術來完成，這個技術曾一般地在授予Dion的美國專利4,944,850號中論述過。關于聚合物的、非金屬的、上述型式孔板的另外資料可從下列美國專利中查得授予Keefe等的5,278,584號和授予Schantz等的5,305,015號(均被本文參考引用)。另外值得注意的是共同未決的、共同擁有的美國專利申請08/921,678號(1997.08.28申請)、題為“改進的打印頭結構和生產(chǎn)該結構的方法”(Meyer等申請)，同樣被本文參考引用。在這文件內列出多種提高聚合物膜片式孔板總耐用性的方法。例如，在一個實施例中是將保護鍍層敷設在孔板的頂表面及/或底表面上。代表性鍍層包括金剛石狀碳(也被稱為“DLC”)、至少一層金屬(如鉻〔c〕、鎳〔Ni〕、鈀〔Pd〕、金〔Au〕、鈦〔Ti〕、鉭〔Ta〕、鋁〔Al〕、及其混合物)、及/或選用的介電材料(如氮化硅、二氧化硅、氮化硼、碳化硅、和硅碳氧化物)。結構這個方法是要提高薄膜孔板結構總體對磨擦和變形的抗力并防止構件表面產(chǎn)生“淺窩”。另外，通過DLC和上面列出的其他鍍層的使用，整體結構的總體耐用性可大為提高。
但要使用能夠在長時期內產(chǎn)生清晰、分明和生動的印刷圖像的非金屬孔板來生產(chǎn)打印頭，還必須考慮其他一些重要因素。例如，在使用上述型式的薄膜聚合物(如塑料)孔板時，在打印頭內能發(fā)生一種被稱為“弄皺”的狀態(tài)。這種狀態(tài)如果不被控制能使印刷質量嚴重惡化。傳統(tǒng)結構的打印機通常采用至少一個揩抹元件(通常用有彈性的橡膠、塑料、或其他類似材料制成)，為的是使孔板的外表面保持清潔，沒有剩余油墨和外來物質包括紙纖維等。用于這個目的的有代表性的揩抹系統(tǒng)曾在授予Su等的美國專利5,786,830號中說明，該專利被本文參考引用。采用薄膜的以有機聚合物為基的孔板常會有害地受到揩抹過程的影響。具體地說，揩抹元件在移動越過這種孔板時，能使板結構沿著孔邊向上“聳起”，從而造成一個“皺紋”的外觀，在每一個孔的周邊上形成“脊狀”結構。這種孔板的實際變形(和造成的孔的幾何形狀尺寸/平面性的改變)能使墨滴的噴射軌道即原來墨滴為了造成最終印刷圖像而預期應該遵循的途徑發(fā)生顯著改變。由于孔的幾何形狀發(fā)生不合適的改變，阻止墨滴在其預期的方向上飛行。因而墨滴被不適當?shù)貒姵霾⒈话l(fā)放在印刷媒體材料(如紙及/或其他底板)。上述孔板的變形(包括在孔周邊周圍造成的外部“脊狀”結構還能造成油墨“布丁”集結在這些區(qū)域。這個情況由于在噴出的墨滴(特別是每一墨滴的端部或其“尾巴”)與孔旁集結的油墨之間引起的不需要的相互作用能進一步改變墨滴的噴射軌道。結果時間一長，印刷質量便會惡化。這些問題還會被兩個主要因素引起，即(1)本文所說有機聚合物孔板的薄而柔韌的性質；及(2)傳統(tǒng)的揩抹結構(或其他可能與孔板接觸的物體)施加在孔板上的物理力。
總之，從印刷質量的顯著惡化到打印頭壽命水平的降低和維修要求的增加，許多不利條件都是與薄膜的、以有機聚合物為基的孔板系統(tǒng)內的“弄皺”有關聯(lián)的。因此在完成本發(fā)明之前，需要有這樣一個聚合物(如塑料)孔板系統(tǒng)，該系統(tǒng)對使用一個或多個油墨揩抹元件的反復的揩抹有高度的抗力并且不會遭遇如前所述由“弄皺”引起的油墨噴射軌道問題。本發(fā)明的結構就是要以高度有效和經(jīng)濟的方式完成這些目標。特別是，本文所說新穎孔板和打印頭的結構(將在下面的“較優(yōu)實施例的詳細說明”部分內經(jīng)相當?shù)纳疃攘谐?能提供下列重要效益(1)顯著地增加打印頭/孔板的壽命；(2)在打印頭的使用壽命內保持對墨滴噴射軌道精密控制的能力；(3)容許申請專利的孔板用于采用各種不同揩抹系統(tǒng)來清潔打印頭的打印單元內；(4)防止孔板過早損壞，盡管孔板是由薄膜的聚合物制成的；及(5)完成這些目標所使用的技術可防止將增添的材料、層次、及/或化學組成物設置在孔板上，那樣做會增加成本、復雜性和打印頭制造過程的總勞力需求。因此本發(fā)明可代表打印頭結構和圖像產(chǎn)生技術的重大發(fā)展。
關于申請專利的孔板和打印頭結構的進一步資料(包括涉及本發(fā)明技術方面的具體數(shù)據(jù)連同優(yōu)選操作參數(shù)和代表性的構造材料)將在下面的“本發(fā)明的綜述”和“優(yōu)選實施例的詳細說明”兩個部分中提供。
因此，本發(fā)明的一個目的是要提供噴墨打印頭的結構和制造方法，使該打印頭能控制墨滴尾巴的斷裂并防止液面的溢出以資克服布丁、噴墨筆的方向性和弄皺等與熱噴墨打印有關的問題。
本發(fā)明的一個目的是要提供一種用于油墨發(fā)放系統(tǒng)的改進的打印頭，其特點在于具有高水平的操作效率。
本發(fā)明另一個目的是要提供一種總壽命比傳統(tǒng)系統(tǒng)長的改進的打印頭。
本發(fā)明另一個目的是要提供一種采用聚合物(如塑料)孔板的改進的打印頭，該孔板雖然薄而柔韌，但在其上施加物理力時卻能耐用并抗拒變形。
本發(fā)明另一個目的是要提供一種采用上述新型孔板的改進的打印頭，其中孔板對通常用于清潔目的的油墨揩抹元件反復揩抹的作用特別有抵抗力。
本發(fā)明另一個目的是要提供一種采用上述新穎孔板的改進的打印頭，其中該孔板能避免發(fā)生“弄皺”問題。如前所述，“弄皺”涉及由于孔板與上述揩抹單元(或其他在使用時與打印頭接合的結構)實際接合時所造成的孔周邊的破壞或聳起。這個問題典型地會造成墨滴噴射軌道不適合的改變，導致印刷質量惡化。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種采用上述新穎孔板的改進的打印頭，其特點一般在于有提高的操作效率、減少的維修問題、最小的系統(tǒng)停止時間、和長時期的均勻的印刷質量水平。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種采用上述新穎孔板的改進的打印頭，該打印頭能用于各種油墨噴射系統(tǒng)(包括但并不限于采用熱噴墨工藝的系統(tǒng))。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種采用上述新穎孔板的改進的打印頭，該孔板能被用于許多不同的打印機單元，其中包括(1)“車運輸工具上的”的、具有內部油墨供源聯(lián)結在其上的自給的墨盒；(2)“偏離軸線”的系統(tǒng)，其中打印頭(和相關結構)與遠處的油墨源可操作地連接/在液流上連通。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種采用上述新穎孔板的改進的打印頭，其中上述這些效益可用極其經(jīng)濟的方式得到，該方式特別適用于大量生產(chǎn)的制造過程。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種采用上述新穎孔板的改進的打印頭，其中上述這些效益可不用將添加的材料層或化學品施加在孔板上便可得到。
本發(fā)明綜述如前所述，申請專利的打印頭采用一種特殊的孔板，該孔板具有提高的耐用性，并可避免發(fā)生揩抹單元(或其他結構)沿著孔板表面移動時所會引起的問題。孔板是用為此目的專門結構的有機聚合物組成制出的?，F(xiàn)有使用有機聚合物薄膜孔板的系統(tǒng)會遭遇一種被稱為“弄皺”的狀態(tài)，這種狀態(tài)是在孔板表面和包括油墨揩抹單元等各種物體之間實體接觸時發(fā)生的，能在孔周邊周圍及/或鄰近區(qū)域造成孔板的變形，產(chǎn)生“波紋”或“脊”。在許多情況下，這些變形還能在孔周圍造成不合適的油墨集結或“布丁”。結果使墨滴噴射軌道有害地受到影響，導致印刷質量惡化。
本發(fā)明的結構可避免上列問題的發(fā)生，同時使薄膜聚合物孔板結構能以高效的方式被采用。另外，本文列出的這些效益(包括在打印頭使用壽命期內提高印刷質量)可不用將添加的材料層及/或化學處理施加在孔板上便可得到。
首先，本發(fā)明并不限于使用任何特殊型式、大小、或配置的內部打印頭構件，除非本文另有說明。同樣，在本部分和下面的其他部分列出的數(shù)值參數(shù)雖能構成結構用來提供優(yōu)化結果的優(yōu)選實施例，但不能在任何方面限制本發(fā)明。申請專利的本發(fā)明及其新發(fā)展可無限制地應用于所有型式的印刷系統(tǒng)，只要該印刷系統(tǒng)包括(1)至少一個如下所述的底板；(2)至少一個定位在底板上的油墨噴射器，該噴射器當啟動時能使油墨材料按需要從打印頭上噴出；及(3)一塊孔板具有一個或多個貫穿的油墨噴射開口或“孔”，該孔板定位在底板之上而在底板上設在油墨噴射器。申請專利的本發(fā)明并不考慮“油墨噴射器的特性”，因此并不限于任何特殊的用途、使用和油墨組成。同樣，詞語“油墨噴射器”應被解釋為覆蓋一個噴射器元件或多個油墨噴射器的組群而不可管形狀、形式、或形態(tài)?？杀挥糜诒景l(fā)明的各種油墨噴射器的例子將在“優(yōu)選實施例的詳細說明”的部分中列出。但重要的是應該指出本發(fā)明特別適宜用于采用熱噴墨工藝的油墨發(fā)放系統(tǒng)。在熱噴墨打印單元中，至少一個或多個單獨的薄膜電阻元件被用來作為油墨噴射器以便有選擇地加熱油墨材料并按需要將它們從打印頭上噴出。因此，新穎孔板結構將結合熱噴墨工藝來論述，但應知道本發(fā)明并不限于這種系統(tǒng)型式，而在另一方面，申請專利的本工藝有望更廣泛地應用于不同的印刷裝置，只要它們采用上面列出的基本結構即包括一塊底板、至少一個在底板上的油墨噴射器、和一塊位在底板/油墨噴射器之上的孔板即可。
還應知道申請專利的本發(fā)明并不限于任何特殊的構造技術(包括任何特定的材料沉積程序或孔的形成方法)除非在“優(yōu)選實施例的詳細說明”中另有說明。例如，詞語“形成”、“敷設”、“發(fā)放”、“放置”等在整個這次論述中被用來說明申請專利的打印頭和孔板的裝配，應該廣義地包括任何合適的制造程序，從薄膜的制造技術到激光燒蝕方法和實體的銑削過程。在這方面，本發(fā)明并不考慮“制造方法的特性”，除非本文另有說明。
如前所述，本發(fā)明提供的是用于油墨發(fā)放系統(tǒng)的高效而耐用的打印頭，詞語“油墨發(fā)放系統(tǒng)”應無限制地涉及各種不同裝置，包括在其內儲有油墨供源的“自給”式墨盒單元，還包括“偏離軸線”式的打印單元，該式用一根或多根導管將打印頭連接到遠處的、形式為罐、容器、殼體、或其他等同結構的油墨容納單元、不管哪一種油墨發(fā)放系統(tǒng)采用申請專利的打印頭和孔板，本發(fā)明都能提供上面列出的效益，其中包括較有效的操作和容易在長時間內維護高水平的印刷質量。
本發(fā)明包括一個由有機聚合物組成制出的特殊的孔板結構。詞語“有機聚合物”應傳統(tǒng)的方式定義并在本文中使用。有機聚合物在傳統(tǒng)上包括具有重復的化學亞單元的含碳結構。另外，詞語“有機聚合物”和“聚合物”應以不受限制的型式一般地用來表示一個從一個或多個塑料型化合物優(yōu)化地制出的結構，例子將在下面提供。但本發(fā)明并不限于與申請專利的孔板(或孔板的大小、形狀和形態(tài))有關的任何特殊的塑料/聚合物化合物，只要整個孔板結構能以準確和一致的方式發(fā)放油墨材料即可。
下面的論述應構成本發(fā)明的一個簡要而一般的概述。較具體的資料包括本發(fā)明的特殊實施例、最佳模式、和其他重要特點還將在下面的“優(yōu)選實施例的詳細說明”的部分中列出。整個論述中使用的所有科學詞語除了本文提供的專用定義外，應按傳統(tǒng)賦予的意義解釋。
請求保護的本發(fā)明包括一個采用新穎孔板結構的極其特殊的打印頭。該孔板(由至少一種有機聚合物組成制成)極其耐用并能抵抗多個物體在孔板上實體接觸而產(chǎn)生的作用，這些物體包括但并不限于在傳統(tǒng)的印刷系統(tǒng)中常見的揩抹單元。結果，孔板和造成的打印頭便可具有提高可靠性并可防止“弄皺”或其他變形問題發(fā)生的特點。這些目標是由于提供“內設”孔板的結構而完成的，在該結構中，與每一個貫穿孔板的孔有關的“主要”油墨噴射開口位在孔板頂表面的下面，使可能與孔板接觸的揩抹器(或其他實體結構)不會直接與這個開口接觸，因此這個開口可被保護免受實體磨擦的影響。這個結構還可防止過多的油墨“布丁”在孔板頂表面上環(huán)繞各孔形成，因此適當?shù)哪螄娚滠壍滥鼙槐３?。如果下面論述的那樣，這個“內設”的形態(tài)是在通過孔板的每一個油墨輸送孔(將在下面進一步說明)的上面設置一個特殊的“凹坑”(如一個凹陷/凹陷區(qū)域)。每一個凹坑從孔板的頂表面開始并向內延伸到孔板的內部。
現(xiàn)在提供關于上述特殊結構的更詳細的資料，但應知道關于孔板、構造材料、尺寸、和其他操作參數(shù)的具體資料仍將在“優(yōu)選實施例的詳細說明”的部分中列出。就這方面言，本綜述只是想對本發(fā)明作一個一般的概述，并不能在任何方面限制本發(fā)明。
按照本發(fā)明，設有一個用于油墨發(fā)放系統(tǒng)的打印頭。如前所述，打印頭一般包括一塊底板，其上具有至少一個油墨噴射器(或是直接設在底板上，或是在其間夾有一個或多個中間層然后支承在底板上，這兩種方案被認為是等同的，并且都被包括在本權利要求內)。為此目的許多不同的油墨噴射器都可采用并無限制，但典型地用于熱噴墨打印系統(tǒng)的薄膜電阻元件是其中比較好的。申請專利的本發(fā)明在這里為了清晰和方便，又要主要結合熱噴墨工藝來說明，但本發(fā)明并不限于這種工藝。其次，設有一塊新穎的孔板件(或者簡稱“孔板”)，它是從至少一個有機聚合物(如塑料)組成制出的。該孔板屬于上面說明的一般型式，并曾在下列文件中具體公開美國專利授予Keefe等的5,278,584號和授予Schantz等的5,305,015號，以及共同未決、共同擁有的美國專利申請08/921,678號(1997.08.28申請)、題為“改進的打印頭結構及其制造方法”(Meyer等申請)，所有這些文件都已被本文參考引用。
孔板(它被固定地定位在其上設有油墨噴射器的底板之上)包括一個頂表面和一個底表面。本文使用的詞語“頂表面”應被定義為包括與孔板連結的、在打印頭最外面的、并在實際上構成孔板/打印頭向外部(外側)環(huán)境暴露的“外”表面的特定表面，這是油墨在其噴往選定的印刷媒體的路程中所要通過的最后一個“表面”，同樣，這是一個使用傳統(tǒng)打印單元中常見的一個或多個揩抹件“揩抹”的表面。而揩抹件例如曾在授予Su等的美國專利5,786,830號中公開過，該專利同樣被本文參考引用。
與此相反，孔板的底表面為一位在打印頭內(如內側)的特定表面，它是油墨在噴出時所要通過的初始表面，也是孔板在最內面(如“未暴露”)的表面，實際上位在孔板的頂表面和其上設有油墨噴射器的底板之間；最后，它還被膠粘到在其下面的包括油墨屏障層在內的、打印頭的其他構件上，這將在下面進一步論述。現(xiàn)在論述孔板的新穎特點。
在一優(yōu)選實施例中，在孔板內設有至少一個“凹坑”(或凹陷區(qū)域/凹陷)，該凹坑從孔板的頂表面開始，終止在孔板的頂表面和底表面之間的一個位置上。該凹坑包括一個上端、一個下端、和一個位在它們之間的側壁，該側壁形成凹坑的內部邊界。凹坑的橫截面可以有各種不同的形狀，包括但并不限于方形、三角形、橢圓形、和圓形(優(yōu)選)。凹坑在孔板頂表面上的上端具有一個第一開口，而凹坑的下端具有一個第二開口。第一開口在尺寸上大于第二開口。按照結構，第二開口被“內設”，內設的第二開口(該開口實際上起著“主要開口”的作用，油墨在生成圖像時要通過它)能提供上面列出的效益，因為它處在內設和“被保護”的位置，不會受到由于實體磨擦和外力而造成的實體損壞和“弄皺”。
在一優(yōu)選實施例中，凹坑的另一個重要的特性為在結構上側壁相對于孔板件的頂表面被取向成約90°的角(近似直角)。這種結構能提供高度的結構整體性并能使任何施加在孔板頂表面(第一開口)上的力被限制在這個區(qū)域內，而不顯著地向下傳送到凹坑和第二開口內。結果，第二開口(和周圍結構)的整體性和平面幾何形狀就可被保持，因此在打印頭的使用壽命內能有適當?shù)哪螄娚滠壍?。另外，凹坑或者是部分或者?優(yōu)選)全部與其下的油墨輸送孔在軸向上對準(反之亦然)，油墨輸送孔將在下面較詳細地說明。具體地說，連結凹坑和輸送孔的縱長軸線互相對準地連接在一起如在下一部分的附圖中所示。
關于第一開口和第二開口的關系在這里需要進一步說明，其中第一開口在尺寸上大于第二開口。詞語“在尺寸上大于”包括這樣一個情況，即第一開口的橫截面面積超過第二開口的橫截面面積，詞語“面積”根據(jù)所使用開口的形狀按傳統(tǒng)定義計算。例如，對于正方形或長方形的開口，橫截面面積為長乘寬；對于圓形開口，橫截面面積為nr2，其中r為圓形開口的半徑。
在第一和第二開口都為圓形的情況下(這樣優(yōu)選因為多個理由包括容易制造，沒有成角度的表面等)，詞語“在尺寸上大于”也可就兩個開口各自的直徑值進行比較，例如第一開口的第一直徑最好至少約為40μm或更多大于第二開口的第二直徑。但本發(fā)明并不限于這個數(shù)值范圍或任何其他數(shù)值參數(shù)，除非本文另有說明。
按照本發(fā)明，第一開口因為數(shù)個理由應大于第二開口。由于在孔板頂表面上設置的第一開口在尺寸上大于第二開口，按照這個結構關系，破壞性的物理力從頂表面(即第一開口)傳送到凹坑內的第二開口時可被減小。雖然取得這個效益的準確的物理機制尚未完全為人知道，但它代表本發(fā)明的一個新穎而重要的特點。第一開口比第二開口大還可使適當?shù)哪螄娚滠壍廊菀妆３?。因為由于揩抹或其他實體磨擦在孔板頂表面第一開口周邊上造成的任何變形都將不會有害地影響到離開凹坑內第二開口的墨滴，由于第一開口比(1)第二開口；和(2)噴射通過的墨滴(墨滴的大小基本上受凹抗內第二開口的尺寸支配)都大，因此墨滴基本上不會碰到第一開口的邊，也不會被其周邊上的任何變形(如“弄皺”)影響。
另外，本發(fā)明并不限于凹抗、第一開口、和第二開口的任何特殊的尺寸或形狀。雖然在一給定孔內的所有這些結構在橫截面的形狀上(如圓形。方形等，從第一端到第二端)最好是均勻的，但也可設想凹坑及其各個構件在各位置可具有不同的橫截面形狀。例如第一開口在凹坑的第一端基本上為圓形的橫截面，而第二開口在凹坑的第二端可以是方形的橫截面，但均勻的結構仍然是比較好的，并將在這個論述的其余部分強調。
在申請專利的孔板的有代表性而無限制性的實施例中，為了達到最佳的結構，申請專利的凹坑在其第二端還有一個底壁，第二開口就通過這個底壁。該底壁最好為平面形并且基本上與孔板的頂表面平行。同樣，底壁的取向最好與凹坑的側壁成一約為90°的角(約為直角)。如上所述，凹坑的側壁對孔板件頂表面的取向最好成為約為90°的角(約為直角)。在這樣的形態(tài)配置下，凹坑基本上成圓筒形或圓盤形如附圖所示。這個結構能提供很高的結構性、對變形的抗力和長時間保持適當?shù)哪螄娚滠壍赖哪芰Α?br> 但申請專利的凹抗應不限于上面在構成代表性的示范實施例時所提供的角度關系。在包括使用具有底壁的凹坑的情況下，在本發(fā)明的范圍內可能有許多其他的變化，只要所生產(chǎn)出的凹坑具有所需的作用能力便可。例如在附圖和在下面的“優(yōu)選實施例的詳細說明”的部分中，就可以看到孔板在其側壁、底壁、和頂表面之間可以有多種不同的角度關系。例如在凹坑的側壁和孔板的頂表面之間可包括(1)一個約為90°的角(約為直角)；或(2)一個“鈍”角，即一個超過90°(但小于180°)的角，其時優(yōu)選、不受限制的上限約為145°。同樣，在凹坑第二端的底壁(第二開口通過該壁)能被取向與凹坑的側壁成一約為45-165°的角。雖然在(A)側壁和孔板的頂表面之間；和(B)凹坑的底壁和側壁之間采用雙90°的角度關系產(chǎn)生出圓筒形或圓盤形的凹坑仍然是優(yōu)選，但上面(或其他方面)列出的各種角度值也可不受限制地采用在多種組合內。在本發(fā)明內選用任何一種給定的尺寸、角度等應按常規(guī)的先行試驗的結構來確定，試驗時要考慮到多方面的因素，包括從孔板所用構造材料的型式到申請專利的打印頭將被使用的方式都要考慮。
上面說明了設在申請專利的孔板內的新穎凹坑(它能提供多種效益，其中包括但不限于造成一個“內設”的噴射油墨的開口，該開口能抗拒由實體磨擦、揩抹等引起的變形?，F(xiàn)在論述位在凹坑下面的孔的其余部分。定位在凹坑下面并與它在液流上連通為一油墨輸送孔。該孔的一部分或(優(yōu)選為)全部與凹坑在軸線上對準。結果，被油墨噴射器噴出的油墨材料將通過該孔，通過孔板頂表面上的凹坑并從打印頭上出來以便發(fā)放到選定的印刷媒體材料(由紙、金屬、塑料等制成)上。為了完成這個目標并從功能的立場考慮，該孔當從凹坑的第二端(如在第二開口內)開始，并終止在孔板件的底表面上。油墨輸送孔是在噴射過程中在孔板內實際接受油墨材料的第一個結構，油墨于是通過該孔和凹坑以便最后發(fā)放。雖然多個不同的結構結構可被用于油墨輸送孔如同下面在“優(yōu)選實施例的詳細說明”的部分中列出的那樣，該孔沿著其整個長度的橫截面最好是均勻的。該孔內部包括一個側壁，其取向最好與孔板件的頂表面成一“銳”角(小于90°)以便形成一個基本上為“圓錐形”的結構。這種結構可促使油墨快而完全地進入并通過孔板。其他側壁結構也可用于油墨輸送孔，其中包括但并不限于使油墨輸送孔與孔板件的頂表面形成一個約為90°(約為直角)或更大的角。相對于申請專利的油墨輸送孔選用任何一種給定的內部結構可使用常規(guī)的先行試驗來確定。
包括打印頭裝配技術和其他相關資料的另外一些數(shù)據(jù)將在下面列出(包括可被用來制造孔板各個構造細節(jié)的構造方法)。例如能被用來制出申請專利的凹坑和油墨輸送孔的構造方法可包括從激光燒蝕方法到化學蝕刻和使用鉆削裝置的實體加工技術。還應強調許多不同的打印頭構件、油墨噴射器、尺寸參數(shù)等都可用于本發(fā)明只要新穎孔板被使用作為基本打印頭結構的一部分即可。這個孔板也可提供提高的耐用性和適當?shù)哪螄娚滠壍赖目刂?。除了本文列出的新穎孔板外，還設有改進的“油墨發(fā)放系統(tǒng)”，其中有一個油墨容納容器可操作地連接到申請專利的打印頭上并在液流上與它連通。詞語“可操作地連接到打印頭和油墨容納容器”上應包括多個不同的情況，其中包括但不限于使用(1)“自給”式的墨盒單元，其中油墨容納容器被直接連結到打印頭上，產(chǎn)生一個具有“車運輸工具上的”油墨供源的系統(tǒng)；及(2)“偏離軸線”式的打印單元，該單元采用一個打印頭，而該打印頭用一根或多根導管(或類似結構連接到遠處的形式為罐、容器、殼體或其他等同結構的油墨容納單元上。本發(fā)明的新穎打印頭和孔板應不限制使用任何特殊的油墨容納容器；也不限制如何使這些容器接近打印頭，以及采用什么手段將容器和打印頭連結在一起。
最后，本發(fā)明還應包括生產(chǎn)申請專利的高效打印頭的方法。為此目的使用的制造工步包括上面列出的材料和構件，以及以前說明過的由于參考而被引用到這論述中來的這些項目的綜述?；旧a(chǎn)工步如下(1)提供一塊具有上面列出的特點(系本文參考引用)的孔板；(2)提供一塊其上具有至少一個油墨噴射器的底板；和(3)將孔板件牢固地固定在底板之上的位置上以便生產(chǎn)出打印頭。在一優(yōu)選實施例中，孔板具有一個凹坑，凹坑內有一個側壁及/或一個底壁，側壁的取向為與孔板的頂表面成一約為90°的角(約為直角)，而底壁位在凹坑的第二端，取向為基本上與孔板的頂表面平行。除了上述這些取向外，其他變化也是可能的。還應該注意到在孔板頂表面內的凹坑的制造可在孔板連結到在其下的打印頭部分之前或之后進行，兩種技術被認為是等價的。
本發(fā)明代表熱噴墨工藝技術的重大進展，能以提高的可靠性、速率和壽命產(chǎn)生出高質量的圖像。本文所說的新穎結構、構件和方法能提供許多重要的效益，其中包括但不限于(1)印刷頭/孔板壽命的顯著增加；(2)在打印頭的使用壽命期間保持對墨滴噴射軌道精密控制的能力；(3)容許申請專利的孔板用于采用各種不同的揩抹系統(tǒng)來清潔打印頭的打印單元；(4)盡管孔板系由薄膜聚合物制成，仍可防止孔板的過早損壞；(5)提供高耐用性薄膜聚合物孔板結構的能力，該結構能保持其輕而薄的輪廓同時可防止上述問題的發(fā)生；及(6)完成這些目標所使用的技術可不需將增添的材料層及/或化學組成敷設到孔板上，這些都會增加打印頭制造過程的成本、復雜性、和總勞力的需求。關于本發(fā)明的效益、目的、特點和優(yōu)點將在下面的“附圖的簡要說明”和“優(yōu)選實施例的詳細說明”兩個部分中論述。
除了上面說過的以外，現(xiàn)在將本發(fā)明的其他實施例廣泛地綜述如下在一個實施例中，一個用于油墨發(fā)放系統(tǒng)的打印頭包括一塊其上設有至少一個油墨噴射器的底板。有一孔板件定位在底板之上。該孔板件具有至少一個貫穿的油墨輸送孔，還包括一個頂表面形成油墨輸送孔的頂開口，一個底表面形成油墨輸送的底開口，和一個在頂表面內的埋頭孔。該埋頭孔與油墨輸送孔不是同心，但在液流上與油墨輸送孔連通。由于在孔板件的頂表面上設有非同心的埋頭孔，本發(fā)明能夠控制排出的噴墨滴的尾巴斷裂，從而能克服與現(xiàn)有技術熱噴墨打印機構有關的布丁問題。
在另一個實施例中，油墨輸送孔形成至少一個側壁。并且當孔板件的頂表面被制出埋頭孔時，至少一部分側壁被除去，使一部分側壁比至少另一部分的側壁厚。這樣，這個實施例也能用來控制噴墨滴的噴射軌道，從而克服現(xiàn)有技術存在的問題。
在另一個實施例中，埋頭孔具有足夠的深度能夠保持液面并導引油墨布丁使它返回到油墨輸送孔內，這樣可減小及/或防止液面溢流，并可改進墨滴尾巴斷裂控制。
在又一個實施件中，孔板件包括一個部分的埋頭孔而不是一個完全的埋頭孔。部分埋頭孔形成頂表面的一個埋頭孔部分和一個未被燒蝕的部分。埋頭孔部分與油墨輸送孔在液流上連通。當油墨從打印頭上發(fā)放時未被燒蝕部分吸引油墨。這樣可改進墨滴尾巴斷裂控制并克服現(xiàn)有技術的限制。
在再一個實施例中，頂表面內的埋頭孔在油墨輸送孔的周圍造成一條光滑而均勻的邊以便減小頂表面內的弄皺。埋頭孔也可至少部分環(huán)繞包圍油墨輸送孔的邊。本實施例也可改進墨滴尾巴斷裂控制并克服現(xiàn)有技術的限制。
當然，這些實施例的打印頭、印刷墨盒和方法也可包括其他添加的構件及/或工步。
其他實施例同樣在本文公開并申請專利。
附圖簡述本發(fā)明的實際形式可以是某些零件和臺階，其實施例將在本說明中詳述并在附圖中示出，其中

圖1為形式為墨盒的、代表性的油墨發(fā)放系統(tǒng)的、概略的分解透視圖，該墨盒適宜使用本發(fā)明的構件和方法，具有一個油墨容納容器直接連結在本發(fā)明的打印頭上，作為“車運輸工具上的”的油墨供源。
圖2為在圖1的墨盒單元中使用的打印頭的概略而放大的部分剖視圖，其中應用傳統(tǒng)的孔板結構。
圖3為在另一個“偏離軸”式油墨發(fā)送系統(tǒng)中使用的油墨容納容器的概略的透視圖，該系統(tǒng)同樣可連接在本發(fā)明的打印頭上進行操作。
圖4為在圖3中沿4-4線切開的油墨容納容器的部分剖視圖。
圖5為在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的以有機聚合物為基的薄膜孔板結構的概略而放大的部分剖視圖，圖中示出通過該板的一個孔。
圖6為圖5中的孔板結構在向下朝申請專利的凹坑看去時的頂視圖。
圖7到11分別為各個實施例中的以有機聚合物為基的孔板結構的概略而放大的部分剖視圖，圖中示出通過該板的一個孔。
圖12為一以有機聚合物為基的薄膜孔板結構的放大的部分剖視圖，圖中示出一個典型的埋頭孔的輪廓和位在其內的同心的孔出口。
圖13為一以有機聚合物為基的薄膜孔板結構的放大的部分剖視圖，圖中示出在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中埋頭孔和孔出口不是同心。
圖14為一以有機聚合物為基的薄膜孔板結構的放大的部分剖視圖，圖中示出在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中埋頭孔為圓形并且足夠深可保持油墨的液面。
圖15為一以有機聚合物為基的薄膜孔板結構的放大的部分剖視圖，圖中示出在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中埋頭孔非圓形并且足夠深可保持油墨的液面。
圖16為一以有機聚合物為基的薄膜孔板結構的放大的部分剖視圖，圖中示出在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中部分埋頭孔形成一個部分不對稱的孔出口。
圖17為圖16中的孔板結構在向下朝凹坑看去時的頂視圖。
圖18為在一以有機聚合物為基的薄膜孔結構內由激光燒蝕造成的現(xiàn)有技術的孔的放大透視圖。
圖19和20均為由激光在一以有機聚合物為基的薄膜孔結構內燒蝕而造成的淺沉埋頭孔的放大透視圖。
圖21為一個可應用本發(fā)明的噴墨打印墨盒的典型打印機的等角視圖。
圖22為一可應用本發(fā)明的打印機的略圖。
優(yōu)選實施例詳述本發(fā)明特別提供能夠打印可變墨滴重量的噴墨打印頭的新穎結構和制造方法。具體地說，本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有技術存在的問題，辦法是較好地蝕刻底板以資為發(fā)射室提供不同的孔層厚度，這樣便可在發(fā)射室內的油墨增能元件及其相應孔之間提供可變的距離，或者，本發(fā)明可利用具有不同體積的發(fā)射室、不同大小的油墨增能元件、及/或在側向上使油墨增能元件偏離其相應孔。利用這些辦法，制造廠便能提供能夠打印可變墨滴重量的噴墨打印頭。
本發(fā)明包括一個油墨發(fā)放系統(tǒng)用的獨特的打印頭，該打印頭有一特制的孔板供油墨通過。油墨然后使用傳統(tǒng)的印刷技術被發(fā)送到一個選用的印刷媒體材料(紙、金屬、塑料等)上。熱噴墨印刷系統(tǒng)特別適用于這個目的。它們在底板上應用至少一個或多個薄膜電阻元件可有選擇地加熱并按需要噴出油墨。在這一節(jié)將主要結合熱噴墨工藝技術說明本發(fā)明。但應知道本發(fā)明也可用于其他油墨發(fā)放系統(tǒng)只要該系統(tǒng)包括一塊底板、在底板上至少有一個油墨噴射器、和一塊位在底板/油墨噴射器之上的孔板即可。其他有代表性的油墨噴射器將在下面列出供參考。
申請保護的打印頭包括一塊孔板和多個貫穿的孔眼。孔板由非金屬的有機聚合物(如塑料)的膜片制成，具體例子也在下面示出。為了改進這個結構的耐用性，孔板包括一個新穎的孔眼結構可防止發(fā)生被稱為“弄皺”的問題。這個狀態(tài)的發(fā)生是當孔板表面(即本文所稱的頂表面)與一物體接觸，該物體磨擦或以實際接合的方式抹過該表面時。例如，當薄膜聚合物孔板被授予Su等的美國專利5,786,830號中所示的那種彈性體揩抹元件揩抹時，“弄皺”就能發(fā)生。
如同下面較詳細地論述的那樣，孔板的“弄皺”會在各孔的周邊上形成聳起的脊狀結構。這種孔板的實際變形(和造成的孔的幾何形狀/平面度的改變)能使墨滴的噴射軌道，即為了造成最終的印刷圖像要求墨滴遵循的路徑發(fā)生顯著的改變。這些在孔板的幾何形狀上的不希望有的改變會阻止墨滴不讓它們在預期的方向上飛行。相反，墨滴會被不適當?shù)貒娚涠凰偷接∷⒚襟w材料上的不需要的位置上。如上概括的孔板變形(包括環(huán)繞各孔周邊造成附加的脊狀結構)還能使油墨在這些區(qū)域集合或成為“油墨團”。這個情況能進一步改變墨滴的軌道，因為在被噴射的墨滴(特別是每一墨滴的端部或其“尾巴”)與孔眼鄰近集合的油墨之間會引起不希望有的相互作用。這些問題還會被兩個主要因素引起，即(1)這里所說有機聚合物孔板的薄而柔韌的性質；(2)由于傳統(tǒng)的揩抹器結構(或其他可能與孔板接觸的物體)實際施加在孔板上的力。
為了解決這些問題，在申請專利的孔板中采用了新穎的孔眼結構。具體地說，導引到孔眼內的“主要開口”(在下面被定義)被“內設”，即將這個開口設在“凹坑”內。該凹坑在孔板的頂表面上開始，并終止在頂表面和底表面之間的板內的一個位置上。由于如上所說“隔離”這個開口，它就可被“保護”起來使它不致受到由于油墨揩抹器和其他結構越過孔板的頂表面而造成的損害。采用這種方式，基于“弄皺”而造成的油墨噴射軌道問題就可避免。因此申請專利的本發(fā)明意味著印刷工藝技術上的一個重大進步，其效益和具體細節(jié)將在下面列出。
如前所述，本發(fā)明將主要結合熱噴墨工藝技術進行說明。在本文整個論述中使用的“熱噴墨打印頭”應被廣義地解釋為無限制地包括任何一種在其內具有至少一個加熱電阻能用來加熱激勵油墨材料將它發(fā)送到印刷媒體上的打印頭。在這方面，本發(fā)明可不受任何一種特殊的熱噴墨打印頭結構的限制，雖然它們可能有許多不同的結構和內部構件配置，但只要它們包括上述的電阻元件能按需要使用加熱過程來噴射油墨，便可應用本發(fā)明。同樣，除非本文另有說明，本發(fā)明可不限于任何一種特殊的打印頭結構、工藝技術、或油墨噴射器型式，而可有望應用于許多熱噴墨系統(tǒng)以及那些使用其他工藝并不使用熱噴墨裝置的系統(tǒng)中。
如前所述，申請保護的打印頭和孔板還可應用于許多不同的油墨發(fā)送系統(tǒng)上，其中包括(1)車運輸工具上的墨盒式單元，其內有一自給的油墨供源可操作地連接到打印頭上并與它在液流上連通；和(2)偏離軸線的單元，該單元使用一個位在遠處的含有油墨的容器通過一根或多根流體導管可操作地連接到打印頭上并與它在液流上連通。因此下面說明的打印頭對連接在其上的油墨存儲裝置而言不能被認為是系統(tǒng)專用的。為了清晰而完整地理解本發(fā)明，下面的詳細說明將分成七個部分，即(1)A.打印頭工藝技術的一般綜述；(2)B.本發(fā)明的新穎的孔板結構；(3)使用新穎打印頭/孔板的油墨發(fā)放系統(tǒng)和相關的制造方法；(4)D.孔的非同心的擴孔；(5)E.孔的深度擴孔；(6)F.孔的部分擴孔；(7)孔的油墨輸送孔出口邊緣的出口側燒蝕。
A.打印頭工藝技術的一般綜述如上所述，本發(fā)明可用于種類廣泛的墨盒打印頭上，該打印頭包括(1)一個具有一個或多個貫穿孔的孔板件；和(2)一塊在孔板件之下的底板，其上或與它連結有至少一個或多個油墨“噴射器”?！坝湍珖娚淦鳌睉欢x為包括任何一種能夠從打印頭通過板件有選擇地噴射或排出油墨材料的構件或系統(tǒng)。為此目的使用多個加熱電阻作為油墨噴射器的熱噴墨打印系統(tǒng)是比較好的。但如上所述本發(fā)明應不限于任何一種特殊型式的油墨噴射器或噴墨打印系統(tǒng)，相反地有多個不同的油墨發(fā)放裝置可被包括在本發(fā)明內，包括但不限于授予Smith的美國專利4,329,698號中所公開的普通型式的壓電墨滴系統(tǒng)、授予Kobayashi等的美國專利4,749,291號中所說明的那種點矩陣系統(tǒng)，以及其他結構使用一個或多個油墨發(fā)射器來發(fā)放油墨的類似的、功能等同的系統(tǒng)。與這些可替代的系統(tǒng)關聯(lián)的專用油墨排放裝置(例如在美國專利4,329,698號中系統(tǒng)內的壓電元件)如上所述應包括在詞語“油墨噴射器”之內。因此，雖然本發(fā)明在本文主要結合熱噴墨技術論述，應該知道其他系統(tǒng)同樣可以應用并與所申請專利的工藝技術有關。
為了使本發(fā)明容易被完全理解，現(xiàn)在將它應用在熱噴墨工藝(這是我們主要關注的優(yōu)選系統(tǒng))的技術領域綜述如下。油墨發(fā)放系統(tǒng)概略地在圖1-4中示出，但只是為了舉例的目的，并不能限制本發(fā)明。
參閱圖1，其中示出一個有代表性的熱噴墨墨盒10。這個墨盒屬于在授予Keefe等的美國專利5,278,584號和Hewlett-Packard Journal(惠普雜志)第39卷第4號(1988年8月)中所示出和說明的一般型式，這兩資料在本文都被參考引用，還應著重說明的是所示墨盒10已被概略化，有關墨盒10的較詳細的信息可從美國專利5,278,584中得到。如圖1，墨盒10包括一個最好由塑料、金屬或兩者組合制成的殼體12。該殼體具有一個頂壁16、一個底壁18、一個第一側壁20和一個第二側壁22。在圖1的實施例中，頂壁16和底壁18基本上互相平行；同樣，第一側壁20和第二側壁22基本上也互相平行。
殼體12另外還包括一個前壁24和一個在光學上與前壁24平行的后壁26。由于以上這些壁的包圍，在殼體12內形成一個內室或隔間30(圖1中虛線所示)，它被結構用來在其內保持油墨供應。許多種組成都可用于油墨，包括但并不限于那些在授予Webb等的美國專利5,185,034號中所列出的，該專利在本文被參考引用。前壁24還包括一個定位在外、向外伸出的打印頭支承結構34，該結構在內具有一個基本上為長方形的中夾空腔50。中央空腔50包括一個底壁52和在其內的一個油墨噴出口54，該噴出口延伸到完全通過殼體12，因此與殼體12內的隔間30連通，使油墨材料能夠通過油墨噴出口54從隔間30內向外流出。
位在中央空腔50內還有一個長方形的向上突起的安裝框56，其功能將在下面論述。如同概略地在圖1中示出的那樣，安裝框56基本上與打印頭支承結構34的前面齊平。安裝框56特定地包括一對狹長的側壁62、64，它們同樣將在下面較詳細地說明。
繼續(xù)參閱圖1，在墨盒單元10的殼體12上固定地連結著(例如連結在向外伸出的打印頭支承結構34上)一個在圖1中用標號80一般地指出的打印頭。為了本發(fā)明的目的和按照傳統(tǒng)的術語學，打印頭80實際上是牢固地連結在一起的兩個主要構件(連同某些定位在其間的亞構件)。這些構件和關于打印頭80的其他資料再一次請參閱授予Keefe等的等國專利5,278,584號，該專利對墨盒論述得相當詳細。用來構成打印頭80的第一個主要構件為底板82，該底板最好由硅〔Si〕或其他本行業(yè)已知的可用于此目的的傳統(tǒng)材料制成。使用標準的薄膜制造技術將許多可單獨賦能的薄膜電阻86固定并定位在底板82的上表面上，這些電阻的功能如同“油墨噴射器”并且最好由本行業(yè)已知的用于電阻制造的鉭鋁〔Ja Al〕組合物制成。在圖1中只示出一小部分電阻并且為了清晰起見是放大了的。還應注意本文所談到的其上裝有至少一個油墨噴射器的底板的使用包括兩種情況(1)油墨噴射器被直接固定在底板的表面上，兩者之間沒有任何中介材料層；(2)油墨噴射器被底板支承著(例如定位在其上)，其中有一個或多個中間材料層位在底板和油墨噴射器之間；這兩種情況被認為是等同的并都包括在本專利申請內。例如，傳統(tǒng)的熱噴墨系統(tǒng)實際可在底板上使用一個由二氧化硅〔SiO2〕制成的電絕緣基層，而將電阻元件放置在基層上。因此，將選擇的油墨噴射器(如電阻86)放置在給定的底板上也應該認為包括上面列出的兩種情況。
在底板82的上表面84上使用傳統(tǒng)的照相平板印刷/噴鍍金屬技術還設有許多金屬異電線跡，它們在電路上與電阻86連通，還與多個位在底板82上表面84端頭94、95的金屬的片狀接觸區(qū)92連通。本文將所有這些構件的組合統(tǒng)稱為電阻組件96，其功能將在下面進一步論述。許多不同的材料和結構形狀可被用來構造電阻組件96，本發(fā)明并不限制為此目的使用任何特殊的元件、材料和構件。但在授予Keefe等的美國專利5,278,584號中所論述的卻是一個優(yōu)選、有代表性的和非限制性的實施例。在該實施例中，電阻組件96約為0.5英寸(約1.3厘米)長，同樣含有300個電阻86，這樣就能達到600點/英寸(“DPI”)的分辨率。在其上含有電阻86的底板82最好具有一個小于安裝框56兩個側壁62、64之間距離“Q”的寬度“W”(圖1)。這樣在底板82的兩側就能形成油墨的流動通道100、102(概略地在圖2中示出)，因此從中央空腔50內油墨輸出口54流出的油墨最終能與電阻86接觸如同下面進一步論述的那樣。
還應注意到在底板82上可包括多個其他構件，這取決于所考慮使用的墨盒10的型式。例如，底板82可類似地包括多個邏輯晶體管以便精密地控制電阻86的操作，以及具有傳統(tǒng)結構如在美國專利5,278,584號中列出的“多路分解器”。多路分解器被用來多路分解進入的多路信號并在此后將這些信號分配到各個薄膜電阻上。為此目的使用多路分解器可減少在底板82上形成線路的復雜性和數(shù)量(如接觸區(qū)92和線跡90)。底板82的其他細節(jié)(如電阻組件96)將在本文示出。
在底板82和電阻86(在圖1的傳統(tǒng)結構中在它們之間還有幾個中介材料層包括油墨屏障層和膠粘層，將在下面進一步論述)之上的位置上牢固地固定著打印頭80的第二主要構件。具體地說是一塊傳統(tǒng)結構(與申請專利的本發(fā)明的新穎結構相比)的孔板104，它被用來將選擇的油墨組成分布到指定的印刷媒體材料(由紙、金屬、塑料等制成)上?，F(xiàn)有的孔板結構包括一塊由惰性金屬組合(如鍍金的鎳)制成的剛性板結構。但在熱噴墨工藝技術的最近發(fā)展中已改用非金屬的有機聚合物膜片來構造孔板104。如圖1所示，這種孔板104含有一個柔韌的膜片狹長件106，該狹長件由選用的有機聚合物膜片制成，其內或連結在基本的聚合物結構上可包括或不包括(后者優(yōu)選)金屬原子。“有機聚合物”一詞應按傳統(tǒng)方式定義，它基本包括具有許多重復有機化學亞單元的含碳結構。為此目的有多種不同的聚合物組成可用，本發(fā)明并不限定要使用任何一種特殊的構造材料。例如，孔板104可由下列各種成分制成聚四氟乙烯(如特氟隆_)、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、或其混合物。還有一種有代表性的、在商業(yè)上供售的有機聚合物(如以聚酰胺為基的)組成，適宜用來構造孔板104/狹長件106，這就是美國DE州Wilmington的EI du Pontde Nemours & Co.(杜邦公司)以“KAPTON”商標供售的產(chǎn)品。由上述非金屬成分制成的孔板結構通常厚度均勻并且高度柔韌，它們還帶來多種效益，從減少生產(chǎn)成本一直到基本上簡化總體打印頭的構造，可以歸納為可靠性提高、經(jīng)濟、并且容易制造。如圖1的略圖所示，在完成的墨盒10內，柔韌的孔板104被結構成“包覆”在向外伸出的打印頭支承結構34的周圍。
用來開成孔板104的膜片式狹長件106還包括一個頂表面110和一個底表面112(圖1和2)。在孔板104的底表面112上制有多條金屬(或銅)的電路線跡114，該線跡是用已知的金屬沉積和照相平板印刷技術敷設到底表面112上的。多種不同的電路線跡圖樣可被用在狹長件106(孔板104)的底表面112上，具體的圖樣取決于所考慮使用的墨盒10和印刷系統(tǒng)的特定型式。在孔板104頂表面110的位置116上還設有多個金屬(如鍍金的銅)的接觸片120，該接觸片通過孔或貫穿狹長件106的“通路”(未示出)與下面的在孔板104底表面112上的電路線跡114連通。在使用打印機單元內的墨盒10時，這些片120與相應的打印機電極接觸為的是將電控制信號從打印機單元傳送到孔板104的接觸片120和電路線跡114上以便最終發(fā)送到電阻組件96上。在電阻組件96與孔板104之間的電路連接將在下面論述。
有許多完全貫穿板104的開口或孔124定位在用來制造孔板104的狹長件106的中部區(qū)域內。這些孔124以放大的形式在圖1-2中示出。在完成的打印頭80中，所有上面列出的構件都被裝配(下面將論述)，使每一個孔104都與底板82上至少一個電阻86(如“油墨噴射器”)對準。這樣，對給定的電阻86供能就可使油墨通過孔板從所需的孔124中噴射出去。在圖1所示的一個有代表性的實施例中，孔124在狹長件106上被排成兩列126、130，同樣，在電阻組件96(如底板82)上的電阻86也被排成兩個相應的列132、134，并使它們與孔124的兩列126、130基本套準(如對齊)。
最后如圖1所示，在兩列126、130孔124的兩端各設有一個長方形的窗口150、152。在該窗口150、152內梁式引線154被部分定位，該引線在一有代表性的實施例中是由鍍金的銅制成的，并構成定位在狹長件106/孔板104底表面112上電路線跡的114的終端(如面對接觸片120的端頭)。引線154被結構可用錫焊、熱壓粘結等電連接到與電阻組件96連結的底板82上表面84的接觸區(qū)92上。在大量生產(chǎn)的制造過程中引線154與底板82上的接觸區(qū)的連結由于有窗口150、152存在能夠立即與這些構件接近而可變得容易。結果，從接觸片120通過孔板104上的電路線跡114到電阻組件96的連通電路便可建立起來。于是電信號可從打印機單元(未示出)通過底板82上的導電線跡90傳送到電阻86上，使電阻86的按需加熱(供能)能夠發(fā)生?，F(xiàn)在有必要將用來制造打印頭80的上述結構的制造技術簡要地論述一下。就孔板104而言，所有貫穿的開口包括窗口150、152和孔124通常都是使用傳統(tǒng)的激光燒蝕技術制造的，這一點在授予Keefe等的美國專利5,278,584號中也曾論述。具體地說，為此目的先用標準的平板印刷技術制造一個掩模，然后挑選一個傳統(tǒng)結構的激光系統(tǒng)，在一優(yōu)選實施例中，該系統(tǒng)包括一個激光激發(fā)器，其型式可從下列各項中選擇F2、ArF、Krcl、KrF、或Xecl。采用這種特殊系統(tǒng)(最好大于約100毫焦耳/cm2的脈沖能和短于約1微秒的脈沖持續(xù)時間)，上面列出的開口(如孔124)就都可高度準確、精密、和有控制地制成。其他適宜用來制造完整的孔板104/孔124的方法包括傳統(tǒng)的紫外光燒蝕法(如在約150-400納米的范圍內使用紫外光)、以及標準的化學蝕刻、沖壓、活性離子蝕刻、離子束銑削、機械鉆孔、和類似的已知方法。
在孔板104如上所述被制出后，將電阻組件96(如其上具有電阻86的底板82)連結到孔板104上，打印頭80便告完成。在一優(yōu)選實施例中，打印頭80的制造是用帶自動粘合(“TAB”)工藝技術來完成的。使用這種特殊過程來生產(chǎn)打印頭也曾在美國專利5,278,584號中相當詳細地論述過。另外，有關TAB工藝技術的背景信息也曾在授予Dion的美國專利4,944,850一般地提供過。在一TAB型的制造系統(tǒng)內，已被燒蝕并用電路線跡114和接觸片120布置而加工過的狹長件106(如完成的孔板104)實際上是以多個互聯(lián)的“框架”形式存在在一條狹長“帶”上，每一個框架代表一塊孔板104。該帶(未示出)此后(在以傳統(tǒng)的方式清洗去除雜質和其他剩余材料后)被定位在一個具有光學對準亞系統(tǒng)的TAB粘合設備內。這種設備在本行業(yè)是人們熟知的并在商業(yè)上有許多不同的貨源供售，其中包括但不限于日本的Shinkawa公司(型號IL-20或其他可比擬的型號)。在TAB粘合設備內，與電阻組件96和孔板104連結的底板被適當?shù)厝∠?，?1)孔124與底板82上的電阻86精密地對準；及(2)與孔板104上的電路線跡114連結的梁式引線與底板82上的接觸區(qū)92對準并定位在其上。TAB粘合設備然后使用“行粘合”法(或其他類似的程序)將引線154壓緊在接觸區(qū)92上(該工步是通過孔板104內開啟的窗口150、152完成的。隨后TAB粘合設備按照傳統(tǒng)的粘合過程施加熱將這些構件固定在一起。重要的是應該知道其他標準粘合技術也可用于這個目的，其中包括但并不限于超聲粘合、導電環(huán)氧樹脂粘合、固態(tài)膏敷設過程、和類似的方法。在這方面，申請專利的本發(fā)明并不限制使用任何與打印頭80有關的特殊過程技術。
如同以前結合圖1中的傳統(tǒng)墨盒10提供過的，在孔板104和電阻組件(如其上具有電阻的底板82)通常具有添加層。這些添加層完成各種功能包括電絕緣、將孔板104膠粘到電阻組件96上，等等。參閱圖2，打印頭80在連結到墨盒10的殼體12上以后以剖面概略地示出，這些構件的連結將在下面進一步詳細論述。如圖2所示，底板82的上表面84(和定位在這個構件上的各種添加材料，它們稍后將在本節(jié)內列出)，還包括一個在其上的中間油墨屏障層156，該層覆蓋著導電的線跡90(圖1)，但位置是在電阻86之間并環(huán)繞電阻而不覆蓋電阻。結果油墨汽化室160(圖2)便可在每一個電阻86之上直接形成。在每一個室160內，油墨材料被加熱、汽化、最后通過孔板104內孔124噴出。
屏障層156(該層在傳統(tǒng)上是由傳統(tǒng)的有機聚合物、抗光蝕劑材料、或類似的組成制出的如同在美國專利5,278,584號中列出的那樣)使用用于此目的的本行業(yè)已知的標準技術被敷設在底板82上。能被用來制造油墨屏障層156的具體材料包括但并不限于(1)含有雙酚的半丙烯酰酯的抗光蝕干膜片；(2)環(huán)氧單體；(3)丙烯酸和密胺單體〔如美國杜邦公司以“Vacrel”商標供售的產(chǎn)品〕；和(4)環(huán)氧丙烯酸酯〔如美國杜邦公司以“Parad”商標供售的產(chǎn)品〕。但申請專利的本發(fā)明并不限制使用任何特殊的屏障劑組成或將油墨屏障層156敷設在位的方法。就優(yōu)選敷設方法而言，傳統(tǒng)上使用的方法有高速離心旋轉敷設裝置、噴霧敷設單元、滾筒敷設系統(tǒng)等。但任一給定場合的具體敷設方法將取決于所考慮的屏障層156。
除了清晰地形成汽化室160以外，屏障層156還具有化學和電絕緣層的功能。在屏障層的頂上如圖2所示有一膠粘層164，該層可以有多種不同的組成。本行業(yè)都知道適宜用于這個目的的有代表性的膠粘材料包括商業(yè)上有供售的環(huán)氧樹脂和腈基丙烯酸酯膠粘劑，還可包括美國專利5,278,584號中所說的未硬化的聚異戊二烯抗光蝕化合物以及(1)聚丙烯酸；及/或(2)被選用的硅烷偶合劑?！熬郾┧帷币辉~應按傳統(tǒng)被定義為包括所有具有下列基本化學結構〔CH2CH(COOH)n〕而其中n＝25-10,000的化合物。聚丙烯酸在商業(yè)上有多個可以供售的貨源，其中包括但并不限于美國MI州Midland的道伍(Dow)化學公司。可與膠粘層164一起使用的硅烷偶合劑中有代表性的包括但并不限于美國道伍化學公司供售的產(chǎn)品6011、6020、6030和6040號以及美國CT州Danbury的OSI專門店供售的產(chǎn)品“Silquest”A-1100號。然而本文所提供的上列材料都只是為了舉例的目的，不應用來限制本發(fā)明的任一方面。
膠粘層164被具體用來將孔板104連結/固定到打印頭80內使孔板104牢固地固定在位，位在其上設有電阻86的底板82之上。重要的是應該注意到，如果油墨屏障層156的頂表面能以某種方式(例如含有某種材料，該材料在加熱時變成柔順而有膠粘性)制成具有膠粘性，那么另外設立分開的膠粘層164實際可能并無必要。但按照圖1-2所示的傳統(tǒng)的結構和材料，仍然采用分開的膠粘層164。
還應知道在圖2所示的屏障層156和在其下的底板82之間通常有多個添加的材料層，但為了清晰和方便起見，這些層在圖上沒有示出。關于這些結構的資料，可查閱下列美國專利授予Wright等的4,535,343；授予Lloyd的4,616,408號；和授予Hess等的5,122,812號，這些專利被本文參考引用。綜合地說，這些添加的材料層通常包括(未示出)(1)一個介電的“基層”(傳統(tǒng)上由二氧化硅〔SiO2〕)直接設在底板82上被結構用來使底板82與電阻86電阻絕緣；(2)在基層上的“電阻材料”被用來造成或“形成電阻86(通常由元素鋁〔Al〕和元素鉭〔Ta〕的混合物也被稱作“鉭鋁”〔Ta Al〕的材料制成，鉭鋁在本行業(yè)中公知可用來制造薄膜電阻)；其他典型的電阻材料包括用磷摻雜的多晶硅〔Si〕、氮化鉭〔Ta2N〕、鎳鉻〔NiCr〕、溴化鉿〔HfBr4〕、元素鈮〔Nb〕、元素釩〔V〕、元素鉿〔Hf〕、元素鈦〔Ti〕、元素鋯〔Zr〕、元素釔〔Y〕、及其混合物；一個材料的“導電層”(例如元素鋁〔Al〕、元素金〔Au〕、元素銅〔Cu〕及/或元素硅〔Si〕)，它們被定位在電阻層上成為在相互之間具有間隙的離散部分，而在間隙之間的電阻層的“外露”部分形成電阻元件86；(4)一個“第一鈍化保護膜層”，例如由二氧化硅〔SiO2〕、氮化硅〔SiN〕、氧化鋁〔Al2O3〕、或碳化硅〔SiC〕制成，它們被定位在導電層/電阻元件86之上用于保護的目的；(5)一個可選用保護的“第二鈍化保護膜層”，例如由碳化硅〔SiC〕、氮化硅〔SiN〕、二氧化硅〔SiO2〕、或氧化鋁〔Al2O3〕制成，定位在第一鈍化保護層上；(6)一個導電和保護的“空穴層”，例如由元素鉭〔Ta〕、元素鉬〔Mo〕、元素鎢〔W〕、或其混合物/合金制成，它們被放置在第二保護膜層上或第一保護膜層上視是否采用第二保護膜層而定；及(7)可選用的內部膠粘層被放置在空穴層上，可沒有限制地涉及數(shù)種不同的成分，包括傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料、標準的腈基丙烯酸酯膠粘劑、硅烷偶合劑等。這一層(如果需要可用常規(guī)的預先試驗來確定)被用來將屏障層156固定在其下的打印頭構件上的合適位置上。
按照上面提供的資料，應該知道圖2所示的結構只是概略的，目的只是要示出與打印頭80有關的最基本的構件。由于我們的目標是下一節(jié)即將論述的本發(fā)明的新穎的孔板，因此為了清晰和方便，所提供的圖2就將這些添加層省略了，如果需要更多的資料可查閱上面列出的這些專利文件。
返回到TAB粘合過程，如前所述，打印頭80最終在TAB粘合設備的熱/壓力施加站內受到熱和壓力。這個工步(使用其他方法包括在外部加熱打印頭80同樣可完成)使用內部構件受熱膠粘在一起(如同使用圖2的實施例所示的膠粘層164和上面提到的方法所做到的那樣)。結果打印頭的裝配過程便可在這階段完成。
唯一剩下的工步包括切割和將TAB帶上的各個“框架”分開(每一個“框架”包括一個單獨的、完成的打印頭80)，接下來便可將打印頭連結到墨盒10的殼體12上。將打印頭80連結到殼體12可用多種不同的方法完成。但在圖2概略示出的優(yōu)選實施例中，一部分膠粘材料166可被施加到殼體12上的安裝框56上及/或孔板104的底表面112上選定的位置上?？装?04于是就被膠粘地固定到殼體12上(例如在與圖1所示向外延伸的打印頭支承結構34連結的安裝框56上)。
按照上述固定過程，與電阻組件96連結的底板82可被精密地定位在中央空腔50內如圖2所示，使底板82位在安裝框56(如上論述并在圖2中示出)的中心內。這樣，油墨流動通道100、102(圖2)便可形成，使油墨材料能從中央空腔50內的油墨輸出口54流動到汽化室160內以便通過孔板104內的孔從墨盒10內噴出。
為了使用墨盒10在選定的圖像接收印刷媒體172(通常由紙、塑料、或金屬制成)上產(chǎn)生印刷圖像170(圖1)須將原來停留在殼體12內部隔間30內的油墨組成174(概略地在圖1中示出)供應到中央空腔50的底壁52內的油墨輸出口54并通過該口。許多不同的材料能被用于油墨組成174上，其中包括在美國專利5,185,034號列出的那些油墨組成但并不限于這些組成，該專利被本文參考引用。此后油墨組成174按箭頭176、180的方向朝向其上設有電阻86的底板82流入并通過油墨流動通道100、102，然后進入到直接在電阻86之上的汽化室160內，在該室內油墨組成與電阻86接觸。為了起動(賦能給)電阻86，含有墨盒單元10的打印機系統(tǒng)(未示出)使電信號從打印機單元傳送到孔板104頂表面110的接觸片120上，然后移動通過板104內的通路(未示出)，最后沿著板104底表面112上的電路線跡114來到含有電阻86的電阻組件96上。這樣電阻86便能有選擇地被賦能即充電(如被加熱)，從而使油墨汽化并通過孔板104相關孔124從打印頭80上噴出。于是油墨組成174能以高度可選擇的按需的基礎發(fā)放到選定的接受圖像的印刷媒體172上，在其上產(chǎn)生圖像(圖1)。
有必要著重說明上述印刷過程能應用于種類廣泛的不同的熱噴墨墨盒結構上，就這方面言，下面論述的創(chuàng)新的概念應該不受任何特殊印刷系統(tǒng)的限制?？捎糜谏暾垖＠谋景l(fā)明的上述型式的熱噴墨墨盒的一個有代表性的不受限制的例子為美國CA州Palo Alto的Hewlett-Packard(惠普)公司以標號“51465A”供售的噴墨墨盒。另外，關于一般熱噴墨過程的進一步細節(jié)可查惠普雜志39卷第4期(1988年8月)、授予Buck等的美國專利4,500,895號、和授予Baker等的美國專利4,771,295號(它們在本文被參考引用)。
上述圖1中的油墨墨盒10包括一個“自給的”油墨發(fā)放系統(tǒng)其中有一車運輸工具上的的油墨供源。申請專利的本發(fā)明也可使用其他的系統(tǒng)將油墨供源存儲在遠離打印頭的裝油墨的容器內，但可操作地與打印頭連接，使用一根或多根管道在液流上與打印頭連通。這種系統(tǒng)(被稱為“偏離軸線”的設備)也曾在兩個共同擁有共同未決的美國專利申請中公開過，其中一個的申請?zhí)枮?8/869,446、(1997.05.06申請)、題為“包括由內外膜片層制成的多壁的袋的油墨容納系統(tǒng)”(Olsen等人申請)，另一個的申請?zhí)枮?8/873,612(1997.11.06申請)、題為“自由油墨噴墨筆用的調節(jié)器”(Hauck等人申請)，這兩專利申請都被本文參考引用。圖3-4示出一個有代表性的偏離軸線的油墨發(fā)放系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個罐狀的油墨容納容器180被結構成可從遠處操作地連接到一個選定的熱噴墨打印頭上(最好用重力輸送或用其他不相上下的方法)。在這實施例中，詞語“油墨容納單元、容器、殼體、和墨罐”應被認為是等價的。油墨容器180有一外殼或殼體182由主體部184和平板件186組成，平板件上具有貫穿的輸入/輸出口188(圖3-4)。雖然本實施例在連接殼體182時并不限制使用任何特殊的裝配方法，但平板件186最好被生產(chǎn)成與主體部184分開的結構，而在以后用公知的熱焊接過程或傳統(tǒng)的膠粘劑(如環(huán)氧樹脂或傳統(tǒng)的腈基丙烯酸酯膠粘劑)將平板件186固定到主體部186上。但在一優(yōu)選實施例中，平板件186也有成為油墨容器180/殼體182總體的一部分的。
繼續(xù)參閱圖4，在殼體182內還有一個內室或空腔190用來存儲油墨組成的供源。另外，殼體182還包括一個貫穿平板件186而向外伸出的管狀件，并且在一優(yōu)選實施例中，該管狀件與平板件成為一個整體。詞語“管狀”在整個說明書內被這樣使用，它被定義為包括至少一個或多個貫穿的中央通道而被一外壁包圍的結構。管狀件192內的如圖4所示的輸入/輸出口188使殼體182內的內部空腔190能被進入。
定位在殼體182平板件186內的管狀件192上有一上部194位在殼體182之處，和一下部196位在內部空腔190(圖4)內的油墨組成174之內。管狀件192的上部194用膠粘材料(如傳統(tǒng)的腈基丙烯酸酯或環(huán)氧化合物)、摩擦接合等方法可操作地連結到一個位在口188內的管狀的油墨輸送導管198上。在圖4的實施例中，該導管包括一個用上面列出的方法連結到管狀件192上部194口188內的第一端200，還包括一個第二端202則可操作地遙遠地連結到打印頭204上，該打印頭204可包括多種不同的結構、形狀和系統(tǒng)，這里的打印頭204與圖1中所示的打印頭80等價，有多個構件連結在其上而形成系統(tǒng)。同樣，應該注意到打印頭80、204都可包括將在下節(jié)內列出的本發(fā)明的新穎的孔板結構；所有這些構件將被適當?shù)匮b在選定的打印機單元內的預定的位置上，這些位置將視整個油墨發(fā)放系統(tǒng)的型式、大小和總體形狀而定。另外，油墨的輸送導管198可包括至少一個任選的、具有傳統(tǒng)結構的在線泵(未示出)以便使油墨容易輸送。
圖1-4示出的系統(tǒng)和構件只是在性質上予以圖示。實際上，它們可包括另外的操作構件，這要看所考慮使用的具體裝置而定。上面所提供的資料應該不會限制本發(fā)明及其各個實施例。相反地，圖1-4的系統(tǒng)可隨需要而變化，并且完全指出申請專利的本發(fā)明對采用許多不同構件布置的油墨發(fā)放系統(tǒng)的可應用性。就這方面而言，任何關于特殊油墨發(fā)送系統(tǒng)、油墨容器、和有關數(shù)據(jù)的論述應被認為只是代表性的。
圖21示出一個可采用本發(fā)明的典型的噴墨打印機2100的等角視圖。有一輸入盤2101存儲紙張或其他可印刷的媒體。
參閱在圖22內畫出的打印機機構的略圖，有一媒體輸入裝置2200將單張媒體2104送入到印刷區(qū)域內，使用的是滾輪2200、板馬達2204、和牽引裝置(未示出)。在一典型的打印機2100內有一個或多個噴墨筆由滑車馬達2206以垂直于媒體進入方向的方向按增量拉動噴墨筆使它們橫越板上的媒體2104。板馬達2204和滑車馬達2206通常都在媒體和滑車位置控制器2208的控制之下。這種定位和控制設備的一個例子可從美國專利5,070,410號的說明中找到，該專利的題為“使用組合的讀/寫頭來處理和存儲讀信號并向熱起動的噴墨元件提供噴射信號的設備和方法”。這時，媒體2104被適當?shù)囟ㄎ?，使噴墨筆可按照輸入到打印機墨滴噴射控制器2210的數(shù)據(jù)的要求噴射墨滴從而在媒體上形成墨點。
在噴墨筆由于滑車馬達2206而被移動橫越媒體時這些墨點從所選筆的打印頭元件內的所選孔噴射出來成為一條與掃描方向平行的帶。當噴墨筆在打印幅度端頭到達其行程終端時，位置控制器2208和板馬達2204通常會使媒體前進。一旦噴墨筆在一桿或其他打印墨盒支承機構上沿著X方向到達其橫向終端時，它們就沿著支承機構返回，或是繼續(xù)打印或是在返回時并不打印。媒體2104可被前進一個增量，這個增量相當于打印頭噴墨部分的寬度或一部分寬度，這與噴嘴間的間距有關。位置控制器2208確定媒體2104的控制、筆的定位和打印頭的正確的噴墨器的選擇以便形成油墨圖像或字符?？刂破?208可用傳統(tǒng)的電子硬件配置和從傳統(tǒng)的存儲器2212提供的操作指令來執(zhí)行。一旦打印完畢，打印機2100就將媒體推到輸出盤上以便用戶取走。當然，采用這里所說打印頭結構的噴墨筆可顯著改善打印機的操作。
在說明傳統(tǒng)的熱噴墨構件和有關的打印方法后，現(xiàn)在說明申請專利本發(fā)明及其優(yōu)越的特點。
B.本發(fā)明的新穎孔板結構如上所述，申請專利的本發(fā)明包括一個新穎的孔板結構，該結構是為了防止發(fā)生以前論述和定義的與“弄皺”有關的問題而特別結構的。再一次說明，這種有害狀態(tài)是當孔板被放置得與一移動的或固定的物體接觸時發(fā)生的。例如在孔板上面的油墨揩抹器的滑動通道就能使這種狀態(tài)發(fā)生。這個接觸造成孔板結構的局部破壞，特別是在環(huán)繞孔眼的周邊區(qū)域(如沿著其外邊)。結果，在板的頂表面上孔眼的幾何形狀尺寸就會被改變。另外，油墨“布丁”能發(fā)生在孔板上“聳起”部分的鄰近。這個“布丁”(包括在孔眼周圍分散區(qū)帶剩余油墨的集結)能干擾經(jīng)過孔眼噴出的墨滴，從而造成墨滴的噴射軌道問題。這個問題通常會造成墨滴的噴射軌道的不希望有的和不能控制的改變，以致降低印刷的質量。因此極希望避免上列這些狀態(tài)，使打印頭能長壽而總的打印質量能在打印頭的使用壽命內達到最好。
參閱圖2，其中概略地示出一塊傳統(tǒng)的孔板104。在這圖中還示出一個由彈性體例如橡膠或塑料制成的油墨揩抹器210，該揩抹器屬于美國專利5,786,830號中論述的一般型式。如圖2所示，該揩抹器210在實體上與孔板104的頂表面212動態(tài)地(如移動)接合，當揩抹器210與孔眼124的周邊214接觸時能在孔眼的周邊上造成聳起部分216而發(fā)生所謂“弄皺”。這個聳起部分216的存在會使孔眼124在板104頂表面212上的總體幾何形狀尺寸顯著地變動，另外，與孔眼124關聯(lián)的內側壁220將不連續(xù)并在孔板104頂表面212鄰近破裂。這個特殊情況還能引起不少問題，包括但并不限于墨滴噴射軌道的不能控制的改變。
為了避免發(fā)生上面列出的這些困難，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)導引到所考慮的孔板關聯(lián)的孔眼內的主要開口(下面將論述)能被“隔離”使它不受揩抹器結構和類似物的影響，只要在孔板的頂表面內形成一個“凹坑”(如一個凹陷或凹陷部分)直接位在孔眼的其余部分之上并與它們在軸向上對準。結果導引到孔眼內的主要開口將被“內設”并安全地定位在任何揩抹器及/或實體物件在打印頭操作的經(jīng)過的平面之下。這些特點集合起來便能精密地控制墨滴的噴射軌道并可避免發(fā)生與上面定義的“弄皺”關聯(lián)的其他問題。
現(xiàn)在詳細論述本發(fā)明的新穎孔板件的有代表性的和優(yōu)選實施例。如前所述，本發(fā)明在申請專利的孔板方面除非本文另有說明，并不限制使用任何特殊的構造材料、數(shù)字的大小參數(shù)、形狀等等。
參閱圖5，其中示出按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例生產(chǎn)的一塊有代表性的孔板250(在本文說明特征時也被稱為孔板件250)?？装?50由有機聚合物(如塑料)薄膜制成，上面結合孔板104論述的代表性材料的組成可用于孔板250。在圖5中，雖然只示出單個孔眼，但應知道孔板250最好包括相當多的孔眼，某些或(最好)所有孔眼都具有申請專利的結構特征。就構造材料、板250的有機性質(帶有或不帶結合的金屬原子)、孔眼數(shù)、和孔板250的其他特點(除了在本節(jié)〔部分“B”〕內說明的新元件以外)而言，所有這些項目基本上與上面在部分“A”中結合孔板104論述的相同。在這方面，上面結合孔板104列出的有關構造材料的技術資料和其他特點除非另有說明，應可結合孔板250參考引用。如從下面的論述馬上可了解的那樣，在傳統(tǒng)的孔板104和本發(fā)明的孔板250之間的主要差別在于板250內孔眼252的結構形狀結構，下面將相當詳細地列出。
繼續(xù)參閱圖5，孔板250包括一個頂表面254、一個底表面250、和一個在這兩個表面之間的中間區(qū)域260。在一優(yōu)選而無限制性的實施例中，頂表面和底表面基本上互相平行。如前所述，重要的是在打印頭80/孔板250中要準確地賦予特性并規(guī)定頂表面254和底表面256相互的取向。本文使用并申請專利的“頂表面”應被定義為包括與孔板250結合的特定的在最外的表面并且在事實上構成孔板250/打印頭80向外部(外側)環(huán)境暴露的外表面。它是油墨組成174在其向選定的印刷媒體材料(印刷媒體172)噴射的路程中所要通過的最后一個“表面”。而且，它是使用一個或多個揩抹件(包括圖2中的揩抹器210)所“揩抹”的表面。揩抹件是在傳統(tǒng)的打印單元中使用的，例如曾在美國專利5,786,830中公開過。
與此相反，用于孔板250的“底表面”是位在打印頭80內(如內側)，并且是油墨組成174通過孔板250噴射時首先經(jīng)過的表面，它是孔板250在最內的(如“不暴露的”)表面，實際上它是位在孔板250的頂表面254和其上裝有油墨噴射器/電阻86的底板82之間。最后，底表面256是孔板250的特定表面，如上所述，它被粘合在下面的包括油墨屏障層156(圖2)的打印頭構件上。上面我們介紹了孔板250的頂表面254和底表面256的確切定義，從而限定了孔板250相對于打印頭80其余部分的取向?，F(xiàn)在要說明申請專利的孔板250的新穎的特點。
為了提供本文列出的顯著效益(包括但并不限于避免發(fā)生與“弄皺”有關的問題和維持適當?shù)哪螄娚滠壍?，新穎的孔板250在其內包括至少一個“凹坑”262(凹陷區(qū)域/凹陷)，該凹坑開始于板的頂表面，終止在孔板250內在頂表面254和底表面256之間(如位在圖5所示的中間區(qū)域260內)的一個位置“P”上。凹坑262包括一個上端264(位在板250的頂平面254上并與頂表面254齊平)和一個下端266(基本上位在中間區(qū)域260內的位置“P”上)。另外，凹坑262還包括一個內側壁270，由它來限定凹坑262的內部邊界，而側壁270連續(xù)地在凹坑262的上端264和下端266之間延伸(最好不中斷)。在圖5的實施例中，結構為了提供有效的結果，側壁270被取向成約90°的角度“X”(約為“直角”)相對于孔板250的頂表面254。按照這個關系，側壁270將基本上與孔板250的頂表面254成直角。
凹坑262的橫截面形狀可隨需要和愿望變化并無限制。特別是可包括多種不同的形狀并無限制。這些形狀包括但并不限于方形、三角形、橢圓形、圓形(較佳如圖6所示)、或任何其他有規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。本節(jié)論述的其余部分(包括下面另一個實施例的說明)將包括一個圓形的凹坑262，但應知道其他形狀也是可能的。雖然沿著凹坑262從上端264到下端266的整個長度，最好具有一個均勻的橫截面形狀(如圓形、方形等)，但如果需要，在沿著凹坑262的長度/深度的任何一個位置上也可能發(fā)生一次或多次的形狀改變。
凹坑262的上端264為第一開口272(特別參照其周邊274)最好與孔板250的頂表面254齊平。同樣，本發(fā)明并不限制第一開口使用任何特殊的形狀，它可以是圓形(這是較好的如圖6所示)、方形、橢圓形、三角形、或任何其他有規(guī)則或不規(guī)則的形狀。第一開口272將在下面較詳細地論述。
如圖5-6所示，凹坑262的下端266還具有一最好為平面的底壁276，該底壁的取向最好與側壁270成約90°的角度“X”，即與它垂直。這樣底壁276將基本上與孔板250的頂表面254(和底表面256)平行。而且，在圖5的優(yōu)選和非限制的實施例中，底壁276基本上具有與第一開口272相同的大小/面積，因此第一開口272的周邊274直接在底壁276的外周部280之上。雖然在(1)底壁276和側壁270；及側壁270和頂表面254之間的關系最好為直角(約90°)，但應知道這個幾何關系是可變化的如下面所示。
在圖5-6所示的孔板250中，凹坑262具有一個基本為圓筒或圓盤的形狀。凹坑262的長度“L”(也可稱為深度)可不受限制地根據(jù)需要來變化，它可用常規(guī)的預先的先驅試驗來確定，在試驗時要作多方面的考慮包括使用該打印頭80的印刷系統(tǒng)的型式和其他外在因素。但在一個優(yōu)選非限制的實施例中，凹坑262的長度“L”約為1-3μm(也可根據(jù)需要變化)。在圖5中，它實際上是點“P”與孔板250頂表面254之間的距離。順便提一下，應該知道在一優(yōu)選可用于本發(fā)明所有型式的實施例中，孔板250的總厚度“T”約為25-40μm，但如果需要，其他值也可使用。
具有周邊284的第二開口282位在孔板250內凹坑262的下端266上。在圖5-6的優(yōu)選實施例中，第二開口276是在底壁276上開出的并且最好是在其中心(雖然如果需要也可放置在非中心位置)，因此第一開口272的中心點“C”與第二開口282的中心點“C1”在軸向上對準(即直接在其上)。同樣，第二開口282最好與在凹坑262下端266的底壁276齊平。本發(fā)明對第二開口282并不限制它使用任何特殊形狀，它可以是圓形(較好，如圖6)、方形、橢圓形、三角形、或任何其他規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。雖然在第一開口272和第二開口282的形狀都一樣(如為圓形)的情況下可得最佳結果，但根據(jù)常規(guī)的預先試驗如果需要和愿意，兩個開口272、282也可具有不同形狀。
如前所述，第二開口282基本上起到孔252的“主要開口”的作用，油墨組成174通過該開口而被噴射到印刷媒體172(圖1)上。本發(fā)明的一個對所有列出的實施例都通用的重要特點為第二開口282(即“主要開口”)被定位在孔板250的頂表面254之下，這樣就可避免與移動經(jīng)過孔板250頂表面254的油墨揩抹元件(如揩抹器210)或其他物體接觸，從而第二開口282就可被“保護”起來，不會變形或發(fā)生“弄皺”。
基本上第一開口272和第二開口282互相分開一個由長度“L”限定的距離。另外，本發(fā)明還有一個新穎的特點同樣可以一般地應用到所有實施例上，那就是第一開口272對第二開口282的大小關系。基本上，第一開口272的尺寸大于第二開口282，第二開口282被“內設”。詞語“尺寸上大于”被用于第一開口272的橫截面面積超過第二開口282的橫截面面積的情況，而“面積”是按傳統(tǒng)的定義，取決于所采用的開口形狀。例如當開口為正方形或長方形時，面積為長乘寬；當開口為圓形時，面積為πr2，其中r為開口的半徑；當開口為其他形狀(如三角形、橢圓形等)時，面積也都可計算。
當采用圓形的第一和第二開口272、282例如圖5-6所示時(這是比較好的，因為多種理由，包括容易生產(chǎn)，沒有成角度的表面等)，詞語“尺寸上較大”也可就每一開口272、282的可比直徑的比較來定義。應該知道所有圖中的長度/直徑尺寸都不一定需要按準確的比例畫，它們可隨需要而變化。在這特定的非限制性的實施例中，第一開口272的第一直徑“D”最好比第二開口282的第二直徑“D1”大出至少約40μm或更多。這個值在第一和第二開口272、282根據(jù)橫截面面積來比較大小時也可參考使用。另外，在一有代表性而非限制的實施例中，第一開口272的第一直徑“D”約為50-80μm，第二開口282的第二直徑“D1”約為10-40μm。但如前所述，申請專利的本發(fā)明并不限于這種數(shù)值范圍或任何其他的數(shù)值參數(shù)，除非本文另有說明。因此這種值應被認為是有代表性的而非限制性的。
由于在本節(jié)所說明的各個實施例中采用的第一開口272都大于第二開口282，從孔板250的頂表面254/第一開口272傳送到凹坑262內的底壁276/第二開口282的物理力可被減小，這是因為在這些構件之間有結構的關系和尺寸的差異。雖然獲得這些效益的準確的物理機制還沒有完全弄清楚，但無疑地它們是重要的并能提供良好的效果。特別是，上述第一開口272在尺寸上大于第二開口282的尺寸關系能有效地使適當?shù)哪螄娚滠壍廊菀椎玫?。由于揩抹或其他物理的摩擦過程(如“弄皺”)而造成的孔板250頂表面254在第一開口272周邊274(圖5)上的變形不會有害地影響離開第二開口282的墨滴的噴射軌道。具體地說，墨滴的噴射軌道可不受影響，這是因為第一開口272具有較大的尺寸，相對于(1)第二開口282；和(2)噴射通過第一開口272的墨滴，而墨滴的大小基本上是由第二開口282的大小限定的，由于墨滴在初始噴射通過第二開口時已足夠小，因此可避免與擴大的第一開口272(及其周邊274)實際接觸，從而任何在第一開口272周邊274上的“弄皺”都不會出現(xiàn)墨滴的噴射軌道問題，這是因為第二開口282已被“內設”。
在本發(fā)明的這個實施例中與凹坑262有關的重要特征(從功能的立場看)包括側壁270的取向為與孔板250的頂表面254成一約為90°的角度X(約為直角)。這個結構可提供高度的結構整體性/剛性并使施加在孔板250頂表面254上的物理力能被有效地限制在這個區(qū)域內而不會顯著地傳送到凹坑262、底壁276和第二開口282內。使用底壁276和其取向為與側壁270成一約為90°的角度X1(約為直角)同樣可提供給孔板250添加的增強，這樣即使當孔板250的頂表面254受到物理力，第二開口282的結構整體性仍能維持。
繼續(xù)參閱圖5，在孔板250的孔252中的另一個重要的元件為瘦長的油墨輸送孔286，該孔位在凹坑262之下并且在液流上與凹坑262連通，該孔可以與凹坑262在軸向上部分或者(最好)全部對準，這個關系在圖5中示出，其中凹坑262的縱向中心軸線“A”與孔286的縱向中心軸線“A1”基本上完全對準并相連。這樣，被油墨噴射器/電阻噴射的油墨材料(油墨組成174)就可開始向上噴射，進入孔286，通過凹坑262，從孔板250/打印頭80出來，以便發(fā)放到所需的印刷媒體172上。
從功能的立場為了完成這個目的，油墨輸送孔286要從凹坑262的下端266(如其內的第二開口282)開始。凹坑262的第二開口282實際上包括孔286的上端290，兩個元件互相會聚在一個點上(如圖5中的位置“P”)，而孔286的上端290在其內含有一個第三開口292，該開口在實際上與凹坑262內的第二開口282相同和等價。因此所有與第二開口282有關的資料、尺寸參數(shù)等對第三開口292同樣可參考引用。(第三開口292是不能獨立地辨認的，但對第二開口282而言，兩者是可分開的。)孔286還包括一個繼續(xù)向下通過孔板250的中部，最后終止在板250的底表面256上。如圖5所示，孔286終止在下端296上，其內包括基本上與底表面256齊平的第四開口297。第四開口297為在整個孔252/孔板250中最下面的開口并且是在油墨噴射的過程中最先接受被熱激發(fā)的油墨組成174的部分。申請專利的本發(fā)明應不限制第四開口297的尺寸和形狀，因為它們可隨需要和愿望按照常規(guī)先行試驗的結果來變化，例如第四開口297的橫截面形狀可以是圓形(優(yōu)選)、方形、橢圓形、三角形、或任何其他規(guī)則的和不規(guī)則的形狀，這要取決于許多因素，其中包括預期使用的打印頭80。在一優(yōu)選實施例中，第四開口為完全的圓形，它有一個代表性的而非限制性的直徑“D2”，其值約為20-80μm，應該知道這個范圍只是為了舉例而提出的。
再次重申，本文所示出的所有實施例的孔板250都不限于使用任何特殊的尺寸、直徑、或面積的數(shù)值。但在一個含有圓形的第一、第二、第三和第四開口272、282、292、297的有代表性而非限制性的實施例中，下列的示范關系可提供良好的結果(1)D1＝10-40μm；(2)D＝D1+40μm及(3)D2＝2(D1)。
雖然油墨輸送孔286可采用多種不同的結構結構，并且最好沿著其整個長度具有均勻的橫截面形狀，但該孔286也可這樣結構使其橫截面形狀在其長度的任何位置上改變一次或多次?？?86的有代表性的橫截面形狀包括但并不限于圓形(較好)、方形、橢圓形、三角形、或任何其他規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。如圖5所示，油墨輸送孔286還包括一個連續(xù)的內部側壁299，該側壁形成孔286在孔板250的中部區(qū)域內的邊界。在一優(yōu)選實施例中，側壁299這樣取向使與孔板250的頂表面254形成一個銳角“X2”，詞語“銳角”可被定義為小于90°的角(在不受限制的形式下最好約為25-75°)。但在另一個并不在任何方面限制本發(fā)明的實施例中，該角“X2”如果需要和愿意，實際上可以是90°或更大。這樣，在一有代表性的、非限制性的實施例中，角度“X2”可以采用一個約為25-145°(甚至大于145°)的廣闊的角度范圍。
在油墨輸送孔的側壁上使用銳角X2是比較好的，因為有多個理由，其中包括容易使用含有激光燒蝕等的大量生產(chǎn)技術來制造。這種角度取向形成的孔基本上為圓錐形(較確切地說為截頭錐形或截錐形)，其內具有一個比第三開口292在尺寸上大于的擴大的第四開口297。用于第三和第四開口292、297的詞語“在尺寸上大于”應以與第一和第二開口之間關系等同的方式來定義。按照這種結構，油墨材料(如油墨組成174)在油墨排出過程中容易進入到孔286內(特別是第四開口擴大后使這過程更為容易。但對孔板250頂表面254內的申請專利的油墨輸送孔286和凹坑262，選擇任何一種給定的內部結構又要使用常規(guī)的先行試驗來確定，試驗時應考慮上面列出的各種因素，其中包括最終結合打印頭80的使用、所選擇的構造材料等等。
就油墨輸送孔286的總長度而言，本發(fā)明并不限于任何特定的數(shù)值。在一結構用來提供最佳作用能力的有代表性的實施例中，孔286具有一個示范的長度“L1”約為24-47μm，該值可隨需要而變。
在說明圖5-6的優(yōu)選實施例后，有必要強調上面列出的所有的角度和尺寸的關系都不應在任何方面限制本發(fā)明，而是構成本發(fā)明優(yōu)選型式中的示范值。在本發(fā)明的范圍內許多其他的變化都是可能的，只要申請專利的孔板250其內所具有的凹坑262和孔286能提供上述的所需作用能力即可。例如，如圖7所示，油墨輸送孔286設有內部側壁299，其中(1)角“X2”約為90°(約為直角)；(2)側壁270/底壁276(特別注意其外邊部280)被“圓滑地連接”形成一個含有底壁的凹坑262，基本上成為“杯狀”。應該注意到上面列出這兩項中的任一項或兩項都可被引用到圖5的實施例中(或本文的任何其他實施例中，如果需要和愿意的話)。實際上，所有在本節(jié)(部分“B”)列出的變化/修改都能以各種組合和排不受限制地被引用到孔板250內?，F(xiàn)在論述一些另外的可替代的實施例，它們同樣被包括在本發(fā)明內進行申請，但應知道本發(fā)明并不僅以這些列出的實施例為限。
參閱圖8，其中概略地示出本發(fā)明的另一實施例。圖5-7的實施例中的所有資料、材料、數(shù)值、參數(shù)、功能特性、操作特點和其他方面都同樣可應用于圖8的實施例(除了下面所說的特殊修改)。圖8的實施例中的孔板250就(1)凹坑262的側壁270和(2)孔板250的頂表面254之間的角度關系進行了修改。具體地說，角度“X”被擴大到超過90°，從而形成一個“鈍角”。鈍角的定義一般為大于90°的角。雖然本發(fā)明并不限于任何特定的鈍角，但在本例中，角度“X“最好約為100-145°。這種結構也可提供多個重要效益，其中包括可使凹坑262內的第二開口282進一步“隔離”。另外，在考慮圖5和8兩個實施例時可概括起來這樣說角度“X”的范圍約為90-145°(包括圖5的直角關系和圖8的優(yōu)選鈍角關系)。
繼續(xù)參閱圖8，可見該圖的第一開口272是比圖5-6中的第一開口272大，擴大的程度取決于選擇用于孔板250的鈍角“X”。但第一開口272的總尺寸(以及其形狀如前所述)不應被限制，只要第一開口272在實際上在尺寸上大于(如前所定義)第二開口282即可。但可以預言，實行圖8的實施例按照上面提供的一般資料與圖5-6的實施例相比，將使第一開口272在尺寸上(如橫截面面積及/或直徑)有一個約為10-50％的典型的不受限制的增加，而這個范圍只是代表性的，不能在任一方面限制本發(fā)明。在圖8的實施例中的凹坑262的總長度/深度可隨需要或愿望而調節(jié)，最好是在上面結合圖5-6的系統(tǒng)列出的“L”值的范圍內或者如果需要也可較大。在本實施例中與所有變數(shù)關聯(lián)的所需的參數(shù)(特別是“L”、“X”、和“X1”)可按常規(guī)先行試驗的結果來確定，試驗時要考慮到多個項目，其中包括被用來制造打印頭80的其他構件、以及打印頭80以后被使用的方式。
最后，在圖8所示的本實施例中，限定在(1)底壁276和(2)側壁270之間關系的角度“X1”也將變成“鈍角”，如前所定義，即超過90°。雖然申請專利的本發(fā)明對角度“X1”并不限制使用任何給定的值，這個角一般等于角“X”的值，假定孔板250的底壁276基本上與頂表面254保持平行如圖8所示(這一點并不必需要求卻是較好的做法)。例如，如果角“X”為120°，那么角“X1”也是120°。但應該再次強調的是圖8的實施例(和上面列出的數(shù)值)只是代表性的，不應在任一方面限制本發(fā)明。就油墨輸送孔286的形狀而言，孔眼252的這個部分可具有上面結合圖5-7的實施例列出的特點，其有關數(shù)據(jù)也可參考引用到圖8的系統(tǒng)中來。
圖9示出本發(fā)明另一個實施例。圖5-8中的實施例的所有資料、材料、數(shù)值參數(shù)、操作特點和其他方面同樣可應用于圖9的實施例(除了下面所說的特殊修改之外)。就圖9的實施例而言，它與圖5-6的系統(tǒng)不同之處為在(1)凹坑262內的底壁276和(2)凹坑262內的側壁270之間的角度關系不同。具體地說，在這兩個構件之間的角度為鈍角即超過90°。同時，在孔板250的側壁270和頂表面254之間的角度“X”按照圖5-6的系統(tǒng)保持在約90°(約為直角)。雖然這個特定的實施例并不限制使用任何給定的鈍角“X1”(可能有多個變化)，但在圖9的實施例中，角度“X1”的有代表性的優(yōu)選范圍約為100-145°。另外如前所述，即使角度“X”最好約為90°，但應強調的是角度“X”也可大于這個值，如果需要，上面圖8的實施例中的鈍角值同樣可以應用于圖9的系統(tǒng)。再者，在圖9的孔板250中，底壁276不再與頂表面254平行。
在圖9的實施例中，凹坑262的總長度/深度(從孔板250的頂表面254量到第二開口282)可隨需要或愿望調節(jié)，最好在上面結合圖5-6的系統(tǒng)的L值范圍內，如果需要也可以較大。與本實施例所有變數(shù)有關的所需的參數(shù)(特別是“L”、“X”、和“X1”)可按照常規(guī)的先行試驗的結果來確定，試驗時要考慮到多個項目，其中包括用來制造打印頭80的其他構件，以及打印頭80將被使用的方式。繼續(xù)參閱圖9，可見在這個型式的孔板250中第一和第二開口272、282都最佳地保持著與圖5-6中實施例的這些元件的尺寸相同，但如果需要，這些尺寸值也可被修改。就圖9中油墨輸送孔286的形狀而言，孔252的這個部分可具有上面結合圖5-8的實施例列出的特點，有關數(shù)據(jù)也可參考引用。最后，圖9的孔板250同樣可提供多個重要的效益，其中包括按照“內設”性質設在凹坑262內的第二開口282的“隔離”和保護。
參閱圖10示出的本發(fā)明的另一實施例。圖5-9的實施例中的所有的資料、材料、數(shù)值參數(shù)、功能特性、操作特點和其他方面都可同樣在這個實施例中應用(除了下面所說的特殊修改以外)。但圖10中的孔板250在(1)凹坑的側壁270和(2)孔板250的頂表面254之間的角度關系被進一步修改。具體地說，圖10中的角度“X”被擴大到超過90°變?yōu)殁g角。雖然本發(fā)明并不限制使用任何特殊的鈍角，但在這實施例中，角度“X”最好約為100-145°以便產(chǎn)生圖10的結構。另外，圖10中的孔板250在(1)凹坑262內的側壁270和(2)凹坑262的側壁270之間的角度關系還被修改，角度“X1”被擴大到超過90°變?yōu)椤扳g角”。同樣，在這實施例中，角度“X1”最好約為120-165°，這個角度應足夠大，使孔板250的底壁276對頂表面254不僅不平行而且向下傾斜。這種結構也有多個重要效益，其中包括對按照“內設”性質設在凹坑262內的第二開口282的“隔離”和保護。
繼續(xù)參閱圖10可見其中的第一開口272將大于圖5-6中的第一開口272，擴大的程序取決于所選用的鈍角“X”。第一開口272的總尺寸(以及其形狀)應不受限制，只要第一開口272在實際上的尺寸大于第二開口282即可。但可以預言，實行圖10的實施例，將使圖5-6中實施例的第一開口272(如橫截面面積及/或直徑)典型地不受限制地增大10-50％，這個范圍只是代表性的，不能以此來在任何方面限制本發(fā)明。圖10中孔板250內凹坑262的總長度/深度可隨需要或愿望調節(jié)，最好在上面結合圖5-6的系統(tǒng)而列出的“L”值的范圍內，如果需要也可以較大。與本實施例所有變數(shù)有關的所需參數(shù)(特別是“L”、“X”、和“X1”)可按照常規(guī)的先行試驗的結果來確定，試驗時要考慮到多個項目，其中包括用來制造打印頭80的其他構件以及打印頭將被使用的型式。
還應強調圖10的實施例(和上面列出的數(shù)值)只是代表性的，不能以此來在任何方面限制本發(fā)明。就圖10中油墨輸送孔286的形狀而言，孔252的這個部分可具有上面結合圖5-9的實施例列出的特點，有關數(shù)據(jù)也可參考引用。
圖11示出另一個實施例。圖5-10的實施例中所有資料、材料、數(shù)值參數(shù)、功能特性、操作特點和其他方面都可同樣應用于這個實施例(除了下面所說的特殊修改以外)。
圖11的孔板250在多方面不同于圖5-6的系統(tǒng)。首先，在(1)凹坑262的側壁270和(2)孔板250的頂表面254之間的角度關系被修改。具體地說，在圖11中的角“X”被擴大到超過90°成為“鈍角”。因此圖11的實施例中采用的角度“X”具有與圖8的實施例中采用的角度“X”相同的特性，上面結合圖8的系統(tǒng)列出的資料同樣可被圖11的系統(tǒng)引用。本實施例的角“X”最好約為100-145°(基本上與圖8中的相同)。但如上指出的那樣，如果需要，角“X”也可約為90°(約為直角)或更小(成為“銳角”)，只要第一開口272在尺寸上大于第二開口282即可。
另外，圖11的系統(tǒng)在(1)凹坑262的底壁276和(2)凹坑262內的側壁270之間的角度關系也被修改。具體地說，在這兩個構件之間的角“X1”被修改為使凹坑262內的底壁272足夠相對于孔板250的底表面256而產(chǎn)生一個向上延伸的斜坡(至少有幾度)如圖所示，從而形成一個“冠狀”結構300，在打印頭80操作時，油墨材料(包括油墨組成174)就從這個冠狀結構被噴射出去。雖然本發(fā)明的這個特殊型式并不限制使用任何給定的角度“X1”(可能有多個變化)，但若角“X1”為銳角(小于90°)，一般都能得到有效的結果，在圖11的實施例中，角“X1”的有代表性的和優(yōu)選范圍約為45-80°。但應知道如果需要，角“X1”實際上也可為90°或更大，只要所產(chǎn)生的底壁276相對于孔板250的底表面能向上傾斜至少幾度即可，這時底壁276不再與孔板250的底表面256平行而是相對于底表面256成一向上的斜角為的是產(chǎn)生冠狀結構300。
圖11孔板250內的凹坑262的總長度/深度(從板250的頂表面254量到第二開口282)可隨需要調節(jié)，最好在以前結合圖5-6的系統(tǒng)而列出的“L”值范圍內，但如果需要也可較大。與本實施例所有變數(shù)有關的所需參數(shù)也可按常規(guī)先行試驗的結果來確定，試驗時要考慮到多個項目，其中包括用來制造打印頭80的其他構件，以及打印頭80將要被使用的方式。繼續(xù)參閱圖11，在申請專利的孔板250的這種型式內，第一和第二開口272、282基本上可最佳地保持與圖5-6中實施例相同的尺寸，但這些元件的尺寸值也可隨需要而改動。就圖11中油墨輸送孔286的形狀而言，孔252的這個部分可具有上面結合圖5-10列出的特點，其有關數(shù)據(jù)也可參考引用。最后，圖11的孔板也可提供多個重要的效益，其中包括對按照“內設”性質設在凹坑內的第二開口282的“隔離”和保護。另外，上述冠狀結構還進一步提供孔板250內結構的整體性。
盡管上面結合圖5到11的所有各種結構列出了資料和參數(shù)，但這么多實施例并不能在任何方面限制本發(fā)明，它們只是代表能提供所需效益的本發(fā)明的各種不同型式。另外的變化是可能的并且包括在本發(fā)明內如同下面提出的權利要求中所限定的那樣。
C.使用新穎打印頭/孔板的油墨發(fā)放系統(tǒng)及其有關的制造方法如上所述，本發(fā)明所提供的獨特的孔板250和連結在其上的打印頭80具有高度的耐用性、長壽命和對油墨揩抹器之類摩擦作用的抗力。這些效益之所以能獲得是由于特殊的孔板250具有上面所說的獨特的孔眼結構，以及孔板250是用有機聚合物構造的，而且所有上述效益都可用本文所說型式的薄膜聚合物孔板250得到，這是本發(fā)明極其合適和新穎的方面。與這孔板250有關的另外的效益已在前兩節(jié)中概括過。除了本文所列出的孔板250的構件、特點、和新穎元件(包括用于孔板250孔眼252內的特殊凹坑262)外，本發(fā)明還應包括(1)油墨發(fā)放系統(tǒng)，它是用具有孔板連結在其上的申請專利的打印頭80構成的；(2)制造打印頭80的新穎方法，該方法采用上面A、B兩節(jié)列出的特殊構件。因此在A、B兩節(jié)內列出的所有數(shù)據(jù)應可完全被本節(jié)(部分“C”)參考引用。
為了生產(chǎn)出本發(fā)明的油墨發(fā)放系統(tǒng)，設有一個油墨容納容器可操作地連接到申請專利的打印頭80上并與它在液流上連通，該打印頭80具有上述的新穎孔板250(包括圖5-11所示的任一個實施例和其他在申請專利的本發(fā)明內所包括的)。詞語“油墨容納容器”如同以前定義的那樣可包括結構用來將油墨供源(包括油墨組成174)保存在其內的殼體、罐或其他結構。從功能和結構的觀點看，詞語“油墨容納容器”、“殼體”、“室”、和“罐”都應被認為是等同的。油墨容納容器例如可包括在圖1的自給墨盒10內所使用的殼體12或與圖3-4的“偏離軸線”系統(tǒng)聯(lián)結的殼體172。另外，詞語“可操作地連接”應該包括下列兩種情況或是申請專利的打印頭80被直接固定在油墨容納容器上如圖1所示，或是以“偏離軸線”的方式遙遠地連接到油墨容納容器上如圖3-4所示。還有，圖1所示那種“車運輸工具上的”系統(tǒng)是由授予Baker等的美國專利4,771,295號提供的，“偏離軸線”的油墨發(fā)放單元是在下列兩個共同擁有共同未決的美國專利申請中說明的一個是08/869,446號(1997.05.06申請)、題為“包括由內外薄膜層制成的多壁袋的油墨容納系統(tǒng)”(Olsen等申請)；另一個是08/873,612號(1997.11.06申請)、題為“自由油墨噴墨筆的調節(jié)器”(Hauck等申請)，所有這些都被本文參考引用。這些文件說明并支持申請專利的打印頭(如打印頭80或204)“可操作地連接到”合適的油墨容納容器上，在“A”、“B”兩節(jié)中列出的數(shù)據(jù)和效益再一次被本節(jié)(部分“C”)參考引用。該數(shù)據(jù)包括有代表性的構造材料、參數(shù)、以及與孔板250、孔眼252、和打印頭80、204有關的申請專利的新穎特點。就這方面而言，在一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的油墨發(fā)放系統(tǒng)包括(1)一個油墨容納容器可包括如前所述的多種不同型式；(2)一個具有底板的打印頭，至少有一個油墨噴射器設在底板上(許多不同的油墨噴射器可合適地使用一個或多個電阻元件)；及(3)一個定位在底板之上的新穎的孔板件?？装鍖⒕哂性谶@里(見圖5-11)出現(xiàn)的所有實施例中和以前提到的在申請專利的本發(fā)明中所包括的任何其他的實施例中列出的特性和特點。造成的油墨發(fā)放系統(tǒng)可提供所有以前列出的效益，其中包括但并不限于提高耐用性和在打印頭的使用壽命內保持適當?shù)挠湍珖娚滠壍馈?br> 就申請專利的用來生產(chǎn)本發(fā)明的新穎打印頭80的方法而言，設有一個特殊的孔板件(即孔板250)，該孔板件包括在圖5-11中示出的并在上面列出的結構、構件和特點。在這方面，所有在“A”“B”兩節(jié)內關于新穎孔板250的資料都可應用于這個申請專利的方法并被本節(jié)(部分C)參考引用。還設有一塊其上至少具有一個油墨噴射器(最好為電阻86)的底板82。可被用來與底板82和油墨噴射器連接的構件同樣應為上面在“A”“B”兩節(jié)內論述的一般型式。還應注意到申請專利的方法、裝置和系統(tǒng)都不應專門限制在“A”“B”兩節(jié)內所列出的有代表性的構件，并且應不限于在圖5-11中示出的新穎孔板250的結構形狀。相反地，本發(fā)明應包括任何一個或所有的修改、變化和等同物，它們能被適當?shù)匕ㄔ谙旅媪谐龅臋嗬笾小?br> 一旦設有底板82和油墨噴射器，新穎的孔板件250(其內具有特殊的凹坑262)就可牢固地固定在底板82之上的以便生產(chǎn)出完整的打印頭80。將這些構件連結在一起的有代表性的方法曾在上面的部分“A”內列出。用來達到這個目標的合適的技術包括使用各種膠粘劑將孔板250固定在位(固定在下面的油墨屏障層156上)，或者如前所述可用孔板250自粘的方法。部分“A”曾論述油墨屏障層156(在圖2中示出)連同一個膠粘層敷設在其上以便將屏障層156膠粘到上面的孔板250上。如前所述，膠粘層164可包括多種不同的組成。本行業(yè)都知道適宜用于這個目的的有代表性的膠粘材料包括商業(yè)上有供售的環(huán)氧樹脂和腈基丙烯酸酯膠粘劑，還可包括美國專利5,278,584號中所說的未硬化的聚異戊二烯抗光蝕化合物以及(1)聚丙烯酸；及/或(2)被選用的硅烷偶合劑?！熬郾┧帷币辉~應按傳統(tǒng)被定義為包括所有具有下列基本化學結構〔CH2CH(COOH)n〕而其中n＝25-10,000的化合物。聚丙烯酸在商業(yè)上有多個可以供售的貨源，其中包括但并不限于美國MI州Midland的道伍化學公司。適宜在這里使用的有代表性的硅烷偶合劑包括但并不限于美國道伍化學公司供售的產(chǎn)品6011、6020、6030和6040號；以及美國CT州Danbury的OSI專門店供售的產(chǎn)品“Silquest”A-1100號。然而本文所提供的上列材料都只是為了舉例的目的，不應用來限制本發(fā)明的任一方面。
膠粘層164被具體用來將孔板104(或任何其他在申請專利的本發(fā)明中包括的其他孔板)連結/固定到打印頭80內使孔板104牢固地固定在位，位在其上設有油墨噴射器(電阻86)的底板82之上。重要的是應該注意到，如果屏障層156的頂表面能以某種方式(例如含有某種材料，該材料在加熱時變成柔順而有膠粘性)，那么另外設立分開的膠粘層164實際可能并無必要。因此，本發(fā)明在裝配打印頭80時應不限制使用任何特殊的方法、技術或材料，特別是在將孔板250連結到在下面的打印頭80構件上時。
最后，關于上述包括新穎凹坑262(在所有實施例中)和在其下的油墨輸送孔286的孔252的制造需要一些另外的資料。本行業(yè)已知有多種不同的方法可以不受限制地為這目的用來在塑料/聚合物等上制出開口，其中包括但并不限于激光燒蝕技術、化學蝕刻法、和使用標準的機械的鉆/擴孔設備(drilling/boring)，這種設備應能制出特殊的輪廓，或者能在申請專利的孔252內制出所需的凹坑262和油墨輸送孔286。關于激光燒蝕技術的使用，在美國專利5,305,015和5,278,584號中說明的方法應該認為可以應用并被本文參考引用。具體地說，為此目的先用標準的平板印刷技術制造一個掩模，然后挑選一個傳統(tǒng)結構的激光系統(tǒng)，在一優(yōu)選實施例中，該系統(tǒng)包括一個激光激發(fā)器，其形式可從下列各項中選擇F2、ArF、KrCl、KrF、或XeCl。采用這種特殊系統(tǒng)(最好用大于約100毫焦耳/cm2的脈沖能和短于約1微秒的脈沖持續(xù)時間)，孔252及其有關結構(如凹坑和油墨輸送孔286)就都可高度準確、精密、和有控制地完成。但申請專利的本發(fā)明應不限于任何特殊的制造方法，也可使用其他適宜用來制造完整的孔板250/孔252的方法，包括傳統(tǒng)的紫外光燒蝕法(如在約150-400納米的范圍內使用紫外光)、以及標準的化學蝕刻、沖壓、活性離子蝕刻、離子束銑削、和類似的已知方法。
孔的非同心的擴孔(counter-Boring)如同上面的詳細說明，有許多已知的由結構和加工引起的細節(jié)會影響墨滴尾巴斷裂的位置。這些細節(jié)包括電阻(未示出)和孔252是否偏置、油墨輸送孔286的形狀、孔252的布局、油墨輸送孔286的出口邊的光滑度和均勻性、和其他有關的缺陷如局部布丁、擦傷和弄皺。所有這些細節(jié)會在尾巴斷裂位置和造成的墨滴的方向性上引入比較不易控制的變化。
但在孔內使用非同心的擴孔時，尾巴斷裂的位置是能被控制的。如圖12和13所示，本發(fā)明的這個實施例汲取了自然布局的優(yōu)點，這個布局用在出口側淺燒蝕的方法完成，在孔板250的頂表面254上造成一個淺的埋頭孔400，形成一個獨特的輪廓。埋頭孔400的底壁276的輪廓為一環(huán)繞埋頭孔400中心的半球形。一部分底壁276基本上是平直的402，一部分略有斜度。結果在側壁270和底壁276的傾斜部404之間形成溝槽406。
在圖13中，埋頭孔400與油墨輸送孔286非同心，而在圖12中兩者是同心的。由于使埋頭孔400偏離油墨輸送孔286，埋頭孔的半球形輪廓將連續(xù)的輸送孔側壁299修改使一部分側壁408低于對面部分410。換句話說，我們的想法是要使輸送孔的出口偏離埋頭孔的中心(即偏心)，使輸送孔的一側在一條一般為掃描軸線的軸線上高于另一對側。這個高度差造成墨滴尾巴的一致的趨向側壁較高部分的斷裂，從而可改進掃描軸線的方向性控制。
最好，這個實施例能這樣構造，即使用一個適當結構的掩模按兩步燒蝕法來完成埋頭孔在出口側的燒蝕。至于頂側被燒蝕部的形狀并不重要，可以是一個環(huán)繞出口的非同心的圓或任何其他對稱的或不對稱的形狀。另外基本上任何大小的溝槽406都能應用。但埋頭孔最好應被優(yōu)化使它不要深到保持油墨液面。
總之，這個非同心的實施例提供一條新的途徑來控制尾巴的斷裂位置并改進噴射油墨的方向性，但并不影響噴射室的結構參數(shù)。而所有現(xiàn)有技術影響尾巴斷裂位置的途徑都要影響發(fā)射室的結構從而影響墨滴噴射特性。另外，本發(fā)明的這個實施例可與噴射室的結構結合對其他結構變數(shù)優(yōu)化，但這樣做尾巴斷裂得不好會使方向性欠佳。
孔的深度擴孔如上所述，油墨液面的突起或尾巴斷裂引起的布丁能造成熱噴墨筆的方向性惡化。這個惡化隨著孔表面上油墨布丁的大小和形狀而變，因此，油墨的方向性是高度可變的。
本發(fā)明的深度擴孔的實施例提供的結構能夠容納并限制布丁。另外，這個實施例還能縮小及/或消除油墨液面的溢出，這樣便可防止方向性惡化。
尤其是，由于采用高度對稱與不對稱的擴孔，避免了方向性惡化。這種深度的不對稱的和對稱的埋頭孔414、416分別在圖14、15中示出。當然，它們可以是任何形狀包括但并不限于圓形、三角形、方形、五角形等以及任何不規(guī)則的形狀。另外，它們與油墨輸送孔286可以是同心的(如圖14和15)，也可以是非同心的(如圖13)。
埋頭孔414、416最好足夠深以便保持油墨的液面418并起到流體導管的作用以便與任何油墨布丁連接使它返回到油墨輸送孔286內。這樣，本實施例可防止及/或縮小形成布丁的范圍，從而可減小布丁引起的方向性惡化。
本實施例可這樣構造，即在孔板結構250的頂表面254上按結構完成出口側的燒蝕。任何頂側的燒蝕結構都可使用，只要埋頭孔414、416有足夠深能夠保持油墨液面并用作油墨布丁的流體導管即可。
總之，本實施例提供一條新的途徑來控制布丁的范圍并減少相關的方向性惡化而不會影響噴射室的任何結構參數(shù)。而所有以前已知的控制或減少布丁的途徑都會影響油墨或噴射室結構，從而有害地影響熱噴墨筆的墨滴噴射和印刷質量特性。另外，本實施例可與噴射室結構結合使其他結構變數(shù)優(yōu)化。但這樣做由于大而可變的布丁，方向性將變差。這種情況的例子包括但并不限于，高的縱橫尺寸比的不對稱的孔，該孔具有在一側的尾巴斷裂和大量的高頻布丁。這樣，本實施例例如能被用來得到改進的高頻方向性與不對稱非圓形孔的結構效益的結合。
F.孔的部分擴孔如上所述，現(xiàn)有技術的熱噴墨筆在打印時會遭遇到噴射軌道和方向性的變化。發(fā)生這種情況的一個原因是歷史性地使用圓形的孔。由于孔為圓形、噴墨墨滴的尾巴就沒有特殊的理由選擇孔周邊上的某一個位置來最后離開。這樣反而導致尾巴的斷裂由于噴射室內發(fā)生的事件或孔板結構頂側上的布丁有可能從埋頭孔的一側變化到另一側。當然，這種尾巴斷裂的變化能直接導致印刷物的布點誤差。
為了克服這個問題，本實施例在孔上至少添加了一些不對稱性，這樣就可迫使尾巴每一次都在同一個方向上噴射。
特別是，本發(fā)明的修改了埋頭孔的結構使孔板結構250頂側表面254的一部分不被除去。換句話說，并不是在頂側表面254上燒蝕一個圓形的埋頭孔，而是在頂側表面254上只造成一個部分的(即不對稱的)埋頭孔422，如圖16和17所示。這個部分的埋頭孔422例如能用激光燒蝕和一個適當成形的掩模制出。
燒蝕頂側表面254上未被掩蓋的部分，便可得到孔板結構250上未被燒蝕的部分420，這個部分420從埋頭孔壁424直接延伸到油墨輸送孔286，這樣，在它與輸送孔出口的交叉點上，它就對油墨液面起修改作用，特別是它會吸引墨滴的尾巴以便使墨滴在這個交叉點上噴出，因此本實施例可迫使墨滴尾巴每一次都以相同的方向噴出，因此可克服現(xiàn)有技術的尾巴斷裂的變化。
G.孔的油墨輸送孔出口邊緣的出口側燒蝕如上所述，熱噴墨打印機通常使用一個或多個揩抹元件來使孔板的外表面清潔，沒有剩余的油墨和其他外來的物質如紙纖維。揩抹過程常會有害地影響采用各種孔板的打印頭。特別是，揩抹元件在孔板上通過常會在孔板邊上引起物理變形(即弄皺)。造成的孔眼的幾何形狀尺寸/平面性的更改會使墨滴噴射軌道發(fā)生顯著變化，從而阻止墨滴在其預定方向上噴射。相反地，墨滴被不適當?shù)貒娚洳⒈话l(fā)放到印刷媒體材料(如紙及/或其他底板上)的不合適的位置上。如上所述孔板的變形(包括在孔眼周邊周圍造成的附加的脊狀結構)還能造成油墨“布丁”的集結在這些區(qū)域。如上所述，由于在被噴射的墨滴特別是其端部或尾巴與孔眼附近集結的油墨之間的吸引力還能進一步改變墨滴的噴射軌道。結果時間一長，印刷質量的惡化就會發(fā)生。
圖18為一典型的現(xiàn)有技術的孔的透視圖。激光燒蝕的孔出口邊在制出時是尖銳和不均勻的。特別是激光燒蝕的孔與在一塊金屬上鉆出的孔相似。在進口側的孔邊比較光滑，而在出口側的邊尖銳而有毛刺，圖18中的出口邊426正是如此。
本實施例對“弄皺”問題提供了一個解決方案，那就是使孔286具有一個光滑和均勻的出口邊。在本發(fā)明之前，沒有人提出過這個解決方案。
更具體點說，本發(fā)明提供的出口邊光整的方法是在預先存在的孔的頂側上進行燒蝕的過程。換句話說，在孔286制成后再在其頂側進行燒蝕過程。這個出口邊的光整最好用埋頭鏜削孔286來完成。埋頭孔可以是淺的埋頭孔428如圖19所示，或深的埋頭孔430如圖420所示。在任何情況下都是用埋頭鏜削已有的孔286來產(chǎn)生光滑而均勻的孔出口邊432。
雖然所示淺和深的埋頭孔428、430為圓形而同心的，但任何形狀和對準情況的燒蝕掩模都可使用。例如埋頭孔可以是對稱的或不對稱的，并且可以是與孔286同心的或非同心的。另外，任何寬度的連續(xù)溝槽都可設在噴口的周圍。再者，如果需要，孔板結構的整個頂側表面254都可用燒蝕來代替只是在每一孔286的周圍一個區(qū)域內來進行埋頭鏜削。
這樣，本實施例就可解決現(xiàn)有技術存在的問題而可不用添加新材料或新界面來克服“弄皺”的問題。這一點特別重要，因為新材料和新界面要經(jīng)困難和費錢的試驗才能批準制造。另外新的材料和界面在存在侵蝕性的油墨化學品時還會引起可靠性的問題。
H.結論總括地說，本發(fā)明包括一個新穎的打印頭結構和特殊的孔板，以此為特征而具有下列多種效益(1)顯著地增加打印頭/孔板的壽命；(2)具有保持精密控制墨滴噴射軌道的能力；(3)申請專利的孔板能夠在采用各種不同的揩抹系統(tǒng)來清潔打印頭的打印單元內使用；(4)能夠防止孔板的過早損壞，盡管它是由塑料/聚合物薄膜制成的；(5)能夠提供高度耐用的聚合物薄膜孔板結構，保持其輕而薄的輪廓，同時防止上述這些問題的發(fā)生；及(6)完成這些目標而使用的技術不需在孔板上設置添加的材料層及/或化學的組合物。
本發(fā)明在上面結合具體的示范實施例進行了說明。雖然，本行業(yè)的行家顯然明白，了解本發(fā)明的人能夠利用本發(fā)明的原理在不偏離所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可能想出各種改變或其它一些實施例或變更。例如，本發(fā)明并不限制使用任何特殊的油墨發(fā)放系統(tǒng)、操作參數(shù)、數(shù)值、尺寸、油墨組成、和構件取向。因此本發(fā)明的說明書和附圖只是說明性的、并非限制性的。
權利要求
1.一種用于印刷系統(tǒng)的打印頭(80)具有一塊底板(82)，其上包括至少一個油墨噴射器；和一個孔件(250)，裝定在所說底板之上，所說孔件具有至少一個貫通其間的油墨輸送孔(286)，還包括一個頂表面，形成油墨輸送孔的頂開口；一個底表面，形成油墨輸送孔的底開口；和一個在頂表面內的埋頭孔(400)，該埋頭孔與油墨輸送孔不同心。
2.權利要求1的打印頭，其A埋頭孔具有至少一個側壁(299)，并且所說側壁至少有一部分(410)高于至少另一部分(408)。
3.權利要求1的打印頭，其A埋頭孔還形成一條溝槽(406)。
4.一種噴墨打印墨盒，具有一個打印墨盒體(10)；一個油墨儲罐(180)；和一個支承在體上的打印頭(80)在液流上與儲罐連通，該打印頭包括一塊底板(82)，其上包括至少一個油墨噴射器；和一個孔件(250)，裝定在所說底板之上，所說孔件具有至少一個貫通其間的油墨輸送孔(286)，還包括一個頂表面(254)，形成油墨輸送孔的頂開口；一個底表面，形成油墨輸送孔的底開口；和一個在頂表面內的埋頭孔(400)，該埋頭孔與油墨輸送孔不同心，該埋頭孔與油墨輸送孔在液流上連通，而后者又與儲罐在液流上連通。
5.一種用于印刷系統(tǒng)的打印頭(80)，具有一塊底板(82)，其上包括至少一個油墨噴射器；和一個孔件(250)，定位在所說底板之上，所說孔件具有至少一個貫穿延伸的油墨輸送孔，還包括一個頂表面(254)，形成油墨輸送孔的頂開口；一個底表面，形成油墨輸送孔的底開口；和一個部分的埋頭孔(422)，形成頂表面的一個埋頭孔部分和一個其余部分，埋頭孔部分在液流上與油墨輸送孔連通，而其余部分在油墨從打印頭上發(fā)出時能吸引油墨。
6.一種用于印刷系統(tǒng)的打印頭的制造方法，包括下列工步提供一個具有頂表面(254)和底表面的孔件(250)；在孔件內制出一個孔(252)，形成一個具有側壁(299)的油墨輸送孔(286)；提供一塊其上具有至少一個油墨噴射器的底板(82)；非同心地埋頭鏜削孔件的頂表面；和將孔件固定在底板上以便生產(chǎn)出所說打印頭。
7.權利要求6的方法，其中孔件的頂表面在被埋頭鏜削之前，孔件就已固定在底板上。
8.權利要求6的方法，還包括將屏障層(156)固定在底板上的工步，這時孔件被固定在屏障層上而不是固定在底板上。
9.一種制造聚合物孔板的方法，包括下列工步燒蝕一塊孔板(250)的第一側，形成一個至少具有一個邊的孔(252)；燒蝕所說孔板(250)的第二側，沿著所說至少一個邊去除缺陷以資改進所說孔噴射墨滴的方向性。
10.權利要求9的方法，還包括在孔板內制出埋頭孔的工步。
全文摘要
噴墨打印頭的新穎結構和制造方法,能夠提供墨滴尾巴斷裂控制并防止油墨液面突起,以資克服布丁、筆的方向性、和弄皺等與熱噴墨打印有關的問題。用于油墨發(fā)放系統(tǒng)的打印頭(80)包括一塊其上至少有一個油墨噴射器的底板(82)。位在底板之上的孔板件(250)具有至少一個貫穿的油墨輸送孔(286),還包括一個頂表面(254)和一個底表面,它們分別形成油墨輸送孔的頂開口和底開口,在頂表面內還有一個與油墨輸送孔在液流上連通的埋頭孔(400)。該埋頭孔可以與油墨輸送孔同心或非同心,可以是全部或部分的埋頭孔,可以對稱或不對稱。另外該埋頭孔可以深到足夠程度以資保持油墨液面。最后該埋頭孔還可以是光滑圓渾的及/或在油墨輸送孔周圍提供一個較均勻的邊。由于有這些特點的一個或多個的組合,本發(fā)明能夠控制噴射墨滴尾巴的斷裂及/或減少液面的溢出。
文檔編號B41J2/14GK1387480SQ00815201
公開日2002年12月25日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權日1999年9月9日
發(fā)明者K·J·庫里安, A·K·阿加瓦爾 申請人:惠普公司