[发明专利]具有薄膜层叠片的全集成热喷墨打印头

说明书

本申请是美国专利申请流水号09/033，504(申请日1998年3月2日，发明名称为“具有集成散热片的流体喷射打印头”，发明人是ColinDavis等)、美国专利申请流水号09/314，551(申请日1999年5月19日，发明名称为“固态喷墨打印头及生产方法”，发明人是TimothyWeber等)的部分后续申请，而以上两件申请又是美国专利申请流水号08/597，746(申请日1996年2月7日)和美国专利申请流水号09/033，987(申请日1998年3月2日，发明名称为“直接成像的聚合物流体喷射孔”，发明人是Chien-HuaChen，Naoto Kamamura等)的部分后续申请。以上申请被转让给本申请的受让人，并且被收作本文参考文献。

本发明涉及喷墨打印机，更具体地讲，涉及用于喷墨打印机的一体化打印头。

喷墨打印机通常具有一个安装在一个支架上的打印头，该支架前后扫描地通过输入该打印机的一张纸的宽度。来自位于所述支架上或位于该支架外部的油墨容器的油墨被输入位于所述打印头上的喷墨腔中。每一个喷墨腔包括一个喷墨元件，如加热电阻器或压电元件，该元件是独立寻址的。给一个喷墨元件供能会导致一个墨滴通过一个喷口喷出，以便在所述媒介上形成一个小点。这些小点的图案形成一个图象或文字。

随着像点分辨率(每英寸上的点数)因工作频率的增加而增加。所述工作元件产生更多的热量。需要将这些热量驱散。热量的驱散是通过被喷射的油墨和打印头基片吸收来自喷墨元件的热量共同完成的。所述基片甚至能够通过向所述打印头输送油墨而冷却。

有关一种特定类型打印头和喷墨打印机的其它信息可以参见US5，648，806，该专利的名称是“用于高分辨率喷墨打印机的宽幅喷口排列的稳定基片结构”，发明人是Steven Steinfield等，该专利被转让给本受让人，并被收作本文参考文献。

随着打印头分辨率和打印速度的提高以便满足消费市场的需求，需要有新的打印头生产技术和结构。因此，需要一种改进的打印头，该打印头至少具有以下特征：以高的工作频率适当吸收来自所述喷墨元件的热量；以最低流回量用适当的再填充速度对喷墨腔进行再填充；最大限度地降低相邻喷墨腔之间的相互干扰；能忍受油墨中的颗粒；提供高的打印分辨率；能够精确对齐喷口和喷墨腔；提供精确的和可预测的墨滴轨迹；生产较简单而且造价较低；并且性能可靠。

本发明披露了一种用集成电路技术生产的一体化打印头。在硅基片的上表面设置包括电阻层在内的若干薄膜层。对以上各层进行蚀刻，以便提供通向所述加热电阻器元件的导电接头。可以用压电元件取代所述电阻元件。一个位于所述加热电阻器下面的选择性的导热层吸收来自所述加热电阻器的热量，并将该热量传给所述硅基片和油墨的组合体。

至少为每一个喷墨腔设置一个通过所述薄膜层的输墨孔。

在所述基片的下表面蚀刻一个槽，以便油墨能流入该槽，并通过设在所述薄膜层上的输墨孔进入每一个喷墨腔。该槽在接近输墨孔处的基片部分被全部蚀刻掉，从而在输墨孔附近构成了一叠片。在一实施方案中，该叠片支承喷墨元件。

在所述薄膜层的上表面形成一个有孔层，以便形成喷口和喷墨腔。在一种实施方案中，可以用光界定材料生产所述有孔层。

公开了各种薄膜结构以及各种输墨装置和有孔层。

所得到的全集成热喷墨打印头可以很高的精度生产，因为整个结构是一体化的，满足了下一代打印头的要求。

图1是一种打印盒的实施方案的透视图，该打印盒可采用本文所披露的任一种打印头。

图2是本发明打印头的一种实施方案的部分去掉的透视图。

图3是图2所示打印头底侧的透视图。

图4是沿图2中线4-4的横剖视图。

图5是图2所示打印头的倒置示意图，具有透明的有孔层。

图6是另一种实施方案的打印头一部分倒置示意图。

图7是沿图6中线7-7的透视剖视图。

图8是沿图7中线8-8的横剖视图。

图9是表示图8所示打印头实施方案上的单个喷墨腔的一部分的更详细结构的倒置示意图。

图10A-10F是在生产工艺的各个阶段图8所示打印头的横剖视图。

图11是打印头的第二种实施方案的横剖视图。

图12是可以安装本发明打印头的常规喷墨打印机的透视图，以便在媒介上打印。