[发明专利]高分辨率喷墨打印机

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种包括高分辨率打印机的部件，并且更特别是涉及一种能够将大量点每英寸(dpi)的墨放置在介质上的高分辨率打印机的打印头。

背景技术

简单来说，喷墨打印机通过经由靠近将被打印或放置标记的纸张或其它介质保持的孔口板内的多个小孔口排出少量墨来操作。这些孔口在孔口板内以如下方式配置，使得墨滴相对于介质的特定位置从选择数量的孔口排出以形成所需字符或图像的一部分。在墨滴的另一次排出之后，受控地重新定位孔口板或介质造成所需字符或图像的更多分段的形成。另外，不同颜色的墨可连接到孔口的单独配置上，使得孔口的有选择的启动将在介质上产生多色图像。

已经采用多种机构来产生从打印头排出墨滴所需的力，这些机构是热、压电和静电机构。虽然下面参考热喷墨排出机构进行描述，本发明也可以利用其它的墨排出机构。

在传统热喷墨打印机中墨滴的排出是由于将墨快速加热到超过墨溶剂的沸点的温度以便形成墨的气泡。这种墨的快速加热通常通过将电流脉冲经过通常是单独可寻址加热器电阻器的喷墨器通常长达1到3毫秒。由此产生的热量耦合到保持在与加热器电阻器相关并通常称为激发腔室的封闭区域内的少量墨上。对于打印头来说，经由多个加热器电阻器和相关的激发腔室(可能有上百个)，每个腔室可以单独寻址并且被造成根据打印机的指令来喷射墨。加热器电阻器在半导体衬底上沉积，并且通过在半导体衬底上沉积的金属化物电连接到外部回路上。另外，加热器电阻器和金属化物可通过硬和非反应钝化物的一个或多个层保护而不受到化学品影响以及机械磨损。基本打印头结构的另外描述可以在1998年8月Hewlett Packard Journal的第28-31页中Ronald Askeland等人的“The Second-Generation TermalInkjet Structure”找到。因此，每个激发腔室的边界壁之一包括半导体衬底(并通常是一个激发电阻器)。在一个常见应用中，带小孔的孔口板形成与半导体衬底相对布置的激发腔室的另一边界壁。通常，孔口板内的每个孔口相对于加热器电阻器以使得墨从孔口直接排出的方式配置。在墨蒸气在加热器电阻器处成核并膨胀时，它将使得墨容积移位，迫使较少的墨容积离开孔口以便介质的沉积。气泡接着破碎，并被移位的墨容积通过激发腔室的边界壁之一内的墨供应通道从较大墨储槽补充。

由于喷墨打印机的使用者最初希望来自于打印机的更加细致的打印输出，迫使此技术在介质上放置更高分辨率的墨滴。测量分辨率的一种常见方式是测量打印介质的所选尺寸内沉积的墨点的最大数量，通常由点每英寸(dpi)来表示。产生增加的点每英寸数量需要较小的墨滴。较小墨滴指的是墨重量减小，每个墨滴的容积减小。产生低重量墨滴需要打印头的结构较小。但是只将结构制成较小，忽视了不同结构之间的相互作用使得打印头结构的优化非常复杂的事实。因此，希望的是达到一种优化，使得以可接受的产量和成本来实现改进的分辨率。

传统上，用于热喷墨打印机的打印头的孔口板由金属片材形成，片材具有从金属片材的一侧到另一侧的多个小孔。同样越来越多地使用聚合物材料，通过烧蚀或其它方式穿过该材料形成孔。在金属孔口板实例中，制造工艺在如下文献中描述。参考例如Gary L.Siewell等人的“The Think Jet Orifeice Plate：A Part With ManyFunctions”，Hewlett-packard Journal 1985年五月，第33-37页；Ronald A.Askeland等人的“The Second-Generation Thermal InkjetStructure”，Hewlett-Packard Journal 1988年八月，第28-31页；以及US专利NO.5167776“Thermal Inkjet Printhead Orifice Plateand Method of Manufacture”。

为孔口板设置较大数量的孔口(较高dpi)需要孔口直径较小并且更加靠近隔开。但是，较小孔口直径和更加靠近隔开趋于造成孔口板更薄。一种US专利NO.6402296(一同被转让并结合于此作为参考)披露的600dpi的现有技术孔口板具有大约20-25微米级别的厚度。但是，薄于大约20微米的孔口板趋于过于薄膜状而难以处理、在制造过程中容易破碎或者容易由于打印头的热处理而变形的严重缺陷。这种孔口板通常由在心轴上电子成形(electroforming)镍并随后通过保护金属层镀覆而制成。